25.08.2017
217.015.b54d

Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе (2). Блок (3) состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, в которые вставлены продольные ребра. Внутри ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов. Концы отрезков расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромок ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка трубопровода (1) и в зоне охлаждения. Свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, а с противоположного - соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, образуя теплоэлектрические секции. Конденсаторы через свои перемычки последовательно соединены между собой, образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой с инвертором (4). Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы системы отопления. 8 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий.

Известен циркуляционный насос системы отопления и/или кондиционирования, содержащей главный гидравлический контур и дополнительный гидравлический контур (систему отопления), имеющей по меньшей мере один циркуляционный насос для рабочей жидкости, приводимый в действие электродвигателем и управляемый электронным управляющим устройством на основе измерении основных параметров рабочей жидкости в системе отопления [Патент РФ №2377444, МПК F04D 15/00, F24D 19/10, 2009].

Недостатком известного циркуляционного насоса является невозможность его работы без подачи электроэнергии от постороннего источника, что уменьшает экономичесскую эффективность и надежность работы системы отопления в случае прекращения электроснабжения.

Более близким к предлагаемому изобретению является термоэлектрический тепловой насос для бытового отопления, содержащий нагреваемый проточный теплообменник, батарею термоэлектрических модулей (термоэлектрический блок), установленный между вводящими и отводящими теплоноситель трубами к батарее отопления на двухтрубной системе отопления, причем в обоих теплообменниках установлены перегородки, которые разбивают поток теплоносителя и равномерно распределяют его по всему объему теплообменников, при этом регулирование температуры батареи отопления осуществляется при помощи биметаллического реле, устанавливаемого непосредственно на батарее отопления [Патент РФ №2367855, F25B 30/00, F25B 21/02, 2009].

Основными недостатками известного термоэлектрического теплового насоса является сложность и громоздкость его конструкции из-за наличия двух теплообменников с арматурой, невозможность регулирования температуры батарей отопления без подачи электроэнергии от постороннего источника, что уменьшает эффективность и надежность работы системы отопления в случае прекращения электроснабжения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности работы автономного циркуляционного термоэлектронасоса для системы отопления.

Технический результат достигается циркуляционным термоэлектронасосом для системы отопления, содержащим подающий и циркуляционный трубопроводы, термоэлектрический блок, насаженный на подающий трубопровод, соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором и электродвигателем насоса, устроенного в циркуляционном трубопроводе, причем термоэлектрический блок состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, снабженных торцевыми кольцами, продольными фланцами с крепежными отверстиями, закрывающих участок подающего трубопровода, с созданием между внутренней поверхностью полуцилиндров и наружной поверхностью участка трубопровода зазора шириной ∆, при этом в продольные щели полуцилиндрических кожухов вставлены продольные ребра, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которых по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромки ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка и в зоне охлаждения, расположенных в окружающей среде, а именно, воздухе теплового пункта, свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, а с противоположного торца свободные концы зигзагообразных рядов этих же пар в ребрах соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, образуя теплоэлектрические секции, вышеупомянутые конденсаторы каждого полуцилиндрического кожуха через свои перемычки последовательно соединены между собой, образуя термоэлектрический блок, крайние конденсаторы которого снабжены токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой с инвертором.

На фиг. 1 представлены схема компановки циркуляционного термоэлектронасоса для системы отопления (АЦТЭН), на фиг. 2, 3 – общий вид и разрез термоэлектрического блока (ТЭБ), на фиг. 4–6 – разрезы ТЭБ, на фиг. 7, 8 – узлы соединения термоэлектрических секций (ТЭС).

Предлагаемый циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления (АЦТЭН) содержит подающий и циркуляционный трубопроводы 1 и 2, соответственно, термоэлектрический блок (ТЭБ) 3, насаженный на подающий трубопровод 1, соединенный электропроводкой с инвертором 4, аккумулятором 5 и электродвигателем (на фиг. 1-8 не показан) насоса 6, устроенного в циркуляционном трубопроводе 2, причем ТЭБ 3 состоит из двух полуцилиндрических кожухов 7 с продольными щелями 8, снабженных торцевыми кольцами 9, продольными фланцами 10 с крепежными отверстиями 11, закрывающих участок 12 подающего трубопровода 1, с созданием между внутренней поверхностью полуцилиндров 7 и наружной поверхностью участка 12 трубопровода 1 зазора 13 шириной ∆, причем в продольные щели 8 полуцилиндрических кожухов 7 вставлены продольные ребра 14, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которых по всей их длине помещены зигзагообразные ряды 15, состоящие, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 16. Каждый ТЭП 16 состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромки ребер 14, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка 12 и в зоне охлаждения, расположенных в окружающей среде (воздухе теплового пункта), соответственно, свободные концы зигзагообразных рядов 15 каждой пары ребер 14 с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками 17, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, а с противоположного торца свободные концы зигзагообразных рядов 15 этих же пар в ребрах 14 соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы 18, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, образуя теплоэлектрические секции (ТЭС) 19, причем конденсаторы 18 каждого полуцилиндрического кожуха 7 через перемычки 20 последовательно соединены между собой, образуя ТЭБ 3, крайние конденсаторы которого снабжены токовыводами с одноименными зарядами 21 и 22, соединенными электропроводкой с инвертором 4.

Предлагаемый АЦТЭН, представленный на фиг. 1–8, работает следующим образом.

АЦТЭН устанавливается в процессе монтажа или реконструкции системы отопления, для чего два полуцилиндра 7 накладываются на участок 12 подающего трубопровода 1 в помещении теплового пункта и крепятся к нему посредством стяжки через крепежные отверстия 11 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью полуцилиндров 7 и наружной поверхностью участка 12 трубопровода 1 оставался зазор шириной ∆ (ширина зазора ∆ выбирается из условия создания надежного контакта нижних кромок ребер 14 с наружной поверхностью участка 12 и устойчивости ребер 14). После монтажа полуцилиндров 7 в продольные щели 8 вставляются продольные ребра 14 таким образом, чтобы их нижние кромки соприкасались с наружной поверхностью участка 12 трубопровода 1, а их наружные торцы соединяют перемычками 17, 20 и конденсаторами 18, после чего токовыводы 21, 22 соединяют электропроводкой через инвертор 4 с аккумулятором 5 и электродвигателем (на фиг.1–8 не показан) насоса 6.

При движении горячей воды в подающем трубопроводе 1 с температурой tГ (например, tГ=950С) в помещении теплового пункта с температурой воздуха tС (например, tС=200С) создается значительная разность температур между температурой наружной поверхности трубопровода 1 tП и температурой воздуха (tП- tС). В результате разности температур tП– tС происходит теплообмен между горячей водой, движущейся по трубопроводу 1 и окружающим воздухом, нагреваются и охлаждаются зоны нагрева и охлаждения продольных ребер 14, расположенные в зазоре между участком 12 и полуцилиндрическими кожухами 7, внутри которых помещены спаянные двухслойные расплющенные концы ТЭП 16, выполненные из металлов М1 и М2, расположенные параллельно поверхности участку 12 трубопровода 1. Конструкция двухслойных концов ТЭП 16 позволяет увеличить количество переходящего тепла за счет повышенной площади их контакта с зонами нагрева и охлаждения и высокой площади контакта слоев самих металлов М1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой), Кроме того, процесс теплообмена от материала ребер 14 к спаям металлов М1 и М2 ТЭП 16 интенсифицируется за счет передачи его теплопроводности, скорость которой при высоком значении коэффициента теплопроводности значительно выше, чем скорость передачи тепла за счет конвекции [И. Н. Сушкин. Теплотехника. – М.: «Металлургия», 1973, с. 195–198]. В результате теплообменных процессов создается разность температур между спаянными двухслойными расплющенными, плотно прижатыми друг к другу, соединенными между собой концами ТЭП 16, выполненными из металлов М1 и М2, расположенными в кромках ребер 14 и противоположными им спаянными концами этих же отрезков металлов М1 и М2, расположенных в зигзагообразных рядах 15. Создаваемая разность температур между зонами нагрева и охлаждения вызывает эмиссию электронов во всех ТЭП 16 и, соответственно, возникновение в зигзагообразных рядах ТЭС 15 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506]. Полученное термоэлектричество каждой пары зигзагообразных рядов 15, соединенных попарно между собой перемычками 17, образующих ТЭС 19, направляется в конденсаторы 18, соединенные с холодными свободными концами двух конечных ТЭП 16 каждой ТЭС 19, которые аккумулируют его. При этом все конденсаторы 18 соединены между собой последовательно через перемычки 20, поэтому термоэлектричество предыдущих ТЭС 19 не проходит через последующие ТЭС 19, а движется только через последовательно соединенные конденсаторы 18, что существенно снижает потери мощности на преодоление сопротивлений электричеству при прохождении по многочисленным ТЭП 16. Эффективная работа конденсаторов 18 обеспечивается также тем, что они постоянно охлаждаются в зоне охлаждения окружающим воздухом. Полученное электричество ТЭБ 3 через токовыводы 21, 22 поступает в инвертор 4, где создается требуемое напряжение и сила тока, и подается в аккумулятор 5 и электродвигатель (на фиг. 1–8 не показан) насоса 6.

Величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 21, 22 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества ТЭП 16 в ТЭС 19 и их числа в ТЭБ 3. При необходимости устанавливают несколько ТЭБ 3. Требуемые напряжение U и силу тока I в зависимости от расхода горячей воды и величины разности температур (tП– tС) регулируют в инверторе 4. Полученное электричество используется для работы насоса 6 и, например, для автоматизации работы теплового пункта (на фиг. 1-8 не показан).

Таким образом, конструкция предлагаемого АЦТЭН обеспечивает возможность автономной работы системы отопления без подключения к электрической сети, а конструкция ТЭБ 3 (источник ЭДС) позволяет заменять вышедшие из строя ТЭП и ТЭС на действующей системе отопления и снизить его электрическое сопротивление, что повышает надежность и эффективность установки.

Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления, содержащий подающий и циркуляционный трубопроводы, термоэлектрический блок, электронасос, устроенный в циркуляционном трубопроводе, отличающийся тем, что термоэлектрический блок насажен на подающий трубопровод и состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, снабженных торцевыми кольцами, продольными фланцами с крепежными отверстиями, закрывающих участок подающего трубопровода, с созданием между внутренней поверхностью полуцилиндров и наружной поверхностью участка трубопровода зазора шириной ∆, при этом в продольные щели полуцилиндрических кожухов вставлены продольные ребра, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которых по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромки ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка подающего трубопровода и в зоне охлаждения, находящейся в окружающей среде, при этом свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, с противоположного торца свободные концы зигзагообразных рядов этих же пар в ребрах соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, образуя теплоэлектрические секции, конденсаторы которых последовательно соединены между собой другими перемычками, при этом все перемычки и конденсаторы покрыты слоем гидростойкого диэлектрического материала, а крайние конденсаторы термоэлектрического блока снабжены токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой через инвертор с аккумулятором и электродвигателем насоса.
Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления
Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления
Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 367.
27.01.2013
№216.012.2094

Способ и устройство для утилизации органических компонентов городских и промышленных отдохов

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для переработки и утилизации городских и промышленных отходов органического происхождения. Способ утилизации органических компонентов городских и промышленных отходов включает измельчение и смешивание органических компонентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473841
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2433

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций и газораспределительных пунктов путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474769
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f51

Способ и устройство для полной утилизации дымовых газов

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, а именно для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов. Способ полной утилизации дымовых газов включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью, охлаждение до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477648
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.07.2013
№216.012.54c2

Полифункциональный стеклоблочный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при нагревании воздуха, подаваемого на горение теплом дымовых газов котельных агрегатов и промышленных печей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности полифункционального стеклоблочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487301
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d92

Паротурбинная гелиотеплотрубная установка

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для утилизации тепловой энергии природных источников, а именно трансформации тепловой энергии солнца, наружного воздуха и воды в механическую и электрическую для перемещения водного транспортного средства. Паротурбинная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489575
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5dec

Бесшумная теплотрубная система охлаждения

Бесшумная теплотрубная система охлаждения включает источник тепла, закрытый плоский теплотрубный испаритель и конденсатор, снабженные паровыми и жидкостными патрубками, соединенными между собой паропроводом и конденсатопроводом. В испарителе внутренняя поверхность днища покрыта фитилем. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489665
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6163

Теплоэлектрический генератор

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490563
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6ccd

Теплоэлектрический генератор для автономного энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для обеспечивания тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493504
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6ce2

Пластинчатый теплообменник с естественной подачей охлаждающего воздуха

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественной подачей охлаждающего воздуха, содержащем кожух, с трубными досками и крышками, между которыми помещен пакет теплообменных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493525
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ff6

Комплексный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение коррозионного износа металлической набивки путем совмещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494313
Дата охранного документа: 27.09.2013
Показаны записи 1-10 из 217.
20.08.2014
№216.012.eb1f

Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбин

Изобретение относится к энергетике. Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбины, содержащее конденсатор первой ступени, соединенный паропроводом отработавшего пара с турбиной, паропроводом остаточного пара и конденсатопроводом с рабочим насосом через мультиступенчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525999
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.08f9

Оконный стеклоблок-электрогенератор

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении оконных ограждений. Оконный стеклоблок-электрогенератор содержит первое наружное и второе внутреннее стекла, имеющие внутреннюю и внешнюю поверхности с кромочным участком, раму, состоящую из полого профиля, между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533698
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.14cd

Комплексное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и, в частности, к устройствам для очистки выхлопных газов судовых двигателей. Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности комплексного устройства для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536749
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.191e

Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537858
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.192d

Электрогенерирующее покрывало

Изобретение относится к многослойным изделиям и может быть использовано при изготовлении гибких теплоизолирующих покрытий для объектов, излучающих тепловую энергию, с целью ее утилизации для получения электрической энергии. Электрогенерирующее покрывало, содержащее гибкий лист, состоящий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537873
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1992

Капиллярный электростатический конденсатор-электрогенератор

Изобретение относится к энергомашиностроению, к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента с трансформацией части тепловой энергии в электрическую. Технический результат состоит в повышении эффективности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537974
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.27b5

Вентиляторная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Вентиляторная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами в его нижней части, установленный на водосборном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541622
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2866

Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541799
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.03.2015
№216.013.3281

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (далее ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. ГРС содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544404
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3482

Насадка для регенеративного роторного воздухоподогревателя

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах охлаждения дымовых газов, получаемых при сжигании серосодержащих топлив, до температуры ниже точки росы в регенеративных роторных воздухоподогревателях. Техническим результатом изобретения является увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544917
Дата охранного документа: 20.03.2015

Похожие РИД в системе