Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SYSTEM FOR STAND-ALONE HEAT SUPPLY AND ELECTRICAL SUPPLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/103720
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to heat supply and electrical supply systems for use in domestic and industrial sites. The system for stand-alone heat and electrical supply consists of two working-fluid circulation loops interacting with each other, and comprises a thermal accumulator tank, expansion tanks, electromagnetic valves, a non-return valve, heating radiators, an upper hydroreactor, a main cavitation reactor, a system for generating electrical energy, a system for storing mechanical and electrical energy, as well as a monitoring and control system having a microprocessor module, temperature and pressure sensors and actuating devices, and further having a system to monitor generation of electrical energy, as well as a module for receiving and transmitting data. This makes it possible to create a highly efficient system for stand-alone heat supply and electrical supply, without burning fuel.

Inventors:
KUZNETSOV ANDREY NIKOLAIEVICH (UA)
Application Number:
UA2018/000006
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
February 02, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KUZNETSOV ANDREY NIKOLAIEVICH (69093, UA)
International Classes:
F24D15/00; F24V40/00
Foreign References:
RU2357155C12009-05-27
RU2156922C22000-09-27
KR20130122828A2013-11-11
US20110088681A12011-04-21
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

1. Система автономного теплоснабжения и электроснабжения (САТЭ), состоящая из двух взаимодействующих между собой контуров циркуляции рабочей жидкости: основного циркуляционного контура и малого замкнутого контура, отличающаяся тем, что включает: бак термоаккумулятор, входной электромагнитный клапан, верхний гидрореактор, входной расширительный бак, основной кавитационный реактор, выходной расширительный бак, выходной обратный клапан, радиаторы отопления, обходную линию, верхний и нижний электромагнитные клапаны обходной линии, а также систему контроля и управления, систему генерации электрической энергии, систему аккумулирования механической и электрической энергии и систему активного шумоподавления; верхний гидрореактор включает: верхнюю турбину (с как минимум одним интеллектуальным маховиковым мотором-генератором) и верхним дополнительным мотором-генератором; основной кавитационный реактор включает: основной генератор, средний дополнительный мотор-генератор, спиральный ускоритель (с форсунками, микротурбинами и внутренней спиральной нарезкой), основную турбину (с ковшевыми лопатками, входными микротурбинами ковшевых лопаток, системой труб, внутренним полым валом, с как минимум одним интеллектуальным маховиковым мотором-генератором основной турбины кавитационной всасывающей камерой основной турбины, подшипниковыми блоками, выходными микротурбинами форсунок), вихревую трубу, нижний дополнительный мотор-генератор, нижнюю турбину (с микрогребнями, микролопатками, кавитационной поверхностью, с как минимум одним интеллектуальным маховиковым мотором-генератором, острым пиком, тороидальной полостью, подшипниковыми блоками); основной генератор, состоящий из статора (включающего термоизоляционный корпус основного генератора, охлаждающую криокамеру, катушки высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), магнитопроводы, статорные ВТСП магниты магнитной подвески) и составного ротора (включающего вакуумированный корпус, ведущий ротор с управляемыми электромагнитами, ведомый ротор на магнитной подвеске с магнитами ведомого ротора, инерционные катушки ведомого ротора с роликовыми магнитами ротора и роторными магнитами магнитной подвески), термо-управляемый вентиль, турбированный гидронасос (включающий: входные форсунки гидронасоса, турбины гидронасоса, малые цилиндры, обратные клапаны, большой цилиндр, распределительное кольцо с гребными лопатками и форсунками, распределительный канал гидронасоса с гребными лопатками и направляющими каналами), выходной патрубок системы охлаждения, смеситель основного генератора и выходной патрубок турбированного гидронасоса; система контроля и управления включает: микропроцессорный модуль, датчики температуры, датчики давления, исполнительные устройства, систему контроля генерации электрической энергии и модули приемо-передачи данных; система генерации электрической энергии включает: верхний дополнительный мотор- генератор, основной генератор, средний дополнительный мотор-генератор, нижний дополнительный мотор-генератор, систему аккумулирования механической и электрической энергии, и снабжена устройством суммирования генерирующих источников электроэнергии, и устройством синхронизации по частоте, фазе и напряжению с системой централизованного электроснабжения (СЦЭ), с возможностью передачи в СЦЭ вырабатываемой электроэнергии; система аккумулирования механической и электрической энергии, состоит из: интеллектуальных маховиковых моторов-генераторов (ИММГ) верхней турбины, основной турбины и нижней турбины, которые включают: микроконтроллеры управления (с измерительными датчиками и частотными преобразователями), внутренние аккумуляторные батареи, генераторные катушки, электромагниты маховиков, магниты статоров ИММГ, инерционные катушки маховиков с роликовыми магнитами-утяжелителями.

2. САТЭ по п.1, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность элементов гидравлической системы основного кавитационного реактора и верхнего гидрореактора нанесено водоотталкивающее нано-технологическое покрытие с «эффектом лотоса».

3. САТЭ по п.1, отличающаяся тем, что в подшипниковых блоках основного кавитационного реактора и верхнего гидрореактора могут использоваться как механические, так и магнитные подшипники.

Description:
Описание изобретения

СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Область техники, к оторой относится изобретение

F24J3 - Другие способы получения или использования тепла, образующегося иначе, чем в процессе горения (использование солнечного тепла F24J 2/00).

F24D15 - Другие системы отопления для жилых и других зданий.

F24D15 / 02 - Состоят из автономных подогревателей, например тепловых

аккумуляторов.

F24D11 - Системы центрального отопления с использованием тепла, аккумулируется в теплоемких массах (автономные подогреватели теплоемких масс F24D 15/02).

Изобретение относится к системам теплоснабжения и электроснабжения, а именно к устройствам для получения тепла и электроэнергии, образующихся иначе, чем в результате сгорания топлива, и может быть использовано как автономная система теплоснабжения, электроснабжения и горячего водоснабжения объектов бытового и промышленного назначения.

Изобретение также относится к области гидроэнергетики, а именно к гидроаккумулирующим электростанциям, которые вырабатывают электроэнергию в часы ее повышенного спроса.

Технический результат: высокоэффективная выработка тепла и электричества посредством энергии потока падающей рабочей жидкости, расширение условий применения вихревых кавитационных теплогенерирующих систем, осуществление замкнутого цикла теплоснабжения, аккумулирование и хранение тепловой, механической и электрической энергии, минимизация затрат на создание электросетей и тепловых сетей, уменьшение тепловых потерь в них при эксплуатации.

Предшествующий уровень техники

Известна гидроаккумулирующая электростанция, которая содержит верхний и нижний водный бассейны, напорный водовод, соединяющий бассейны, насос-турбину, работающую в двухстороннем режиме («Использование водной энергии». Учебное пособие для вузов. Под редакцией Д.С. Шавелева: Энергия, 1976. - 656 с. с ил.).

Известна подземная гидроаккумулирующая электростанция (патент РФ >080432, МПК Е 02 В 9/00, опубл. 27.05.1997 г.), содержащая машинный зал, выполненный в скальном массиве в виде верхней и нижней камер, соединенных между собой шахтами. Гидроагрегаты и вспомогательное оборудование размещены в нижней камере машинного зала, крановое оборудование размещено в верхней камере машинного зала.

Недостатками известных гидроаккумулирующих электростанций является то, что для их создания необходимы специальные условия (гористая местность или подземные камеры и шахты в скальном массиве), что требует значительных материальных и трудовых затрат.

Известны гидромеханические вихревые теплогенераторы, в которых электрическая энергия, затрачиваемая на электропривод теплогенератора, трансформируется в тепловую благодаря явлению кавитации. (Патент США N°5l88090, US20120291765A1, US20150176836, WO2012159033A1, автор Ж. Грижжес (J.L.Griggs); Патент РФ N°2159901 "Роторный насос-теплогенератор"; Патент РФ N«2393391 "Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор"; Патент РФ 2045715 "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости").

Недостатком известных устройств является необходимость использования в качестве привода электрического, бензинового или иного двигателя, что предполагает использование невосполнимых источников энергии, и ведет к дополнительным затратам при эксплуатации.

Известно устройство французского инженера Ж.Ранке ( G.J.Ranque , патент США N°1952281, 1934, первоначально используемое для разделения потока газа на горячую и холодную составляющие). Во второй половине 1940-х годов Роберт Хилш (. Robert Hilsh ) продолжил исследование этого эффекта и улучшил эффективность вихревой трубы Ранка. Эффект Ранка-Хилша заключается в следующем: при вихревом движении потока газа или жидкости по поверхности трубы, у её внешней стенки образуется область повышенного давления и температуры, а в центре— образуется область пониженной температуры и давления.

Недостатком известных устройств является их низкая эффективность, так как для создания вихревого потока требуется значительный расход электроэнергии.

Известен способ автономного отопления и горячего водоснабжения (Патент SU 1295157 А1, 02.01.1985), который заключается в получении тепла от газогенератора за счет сжигания в нем исходного топлива. В качестве теплоносителя используется вода, которая при помощи естественной циркуляции движется между водонагревателем и баком теплоаккумулятором по подающему и обратному трубопроводам. Между запусками газогенератора тепло аккумулируется в баке теплоаккумуляторе. Недостатком известного способа автономного отопления и горячего водоснабжения является низкая экологичность этого метода - загрязнение окружающей среды выхлопными газами мотора. Аккумуляция тепла в баке теплоаккумуляторе недостаточна для продолжительного периода между запусками теплогенератора.

Известна гравитационно-водоворотная станция Франца Цотлетерера (Franz Zotloeterer патент AT W02004061295), включающая подводящую систему водовода реки, кольцевой бассейн со спиральным водоворотным выпуском в центре, куда помещается гидротурбина с вертикальной осью вращения и генератором тока.

Недостатком данной станции является то, что для создания таких систем требуются наличие определенных природных ресурсов и значительные затраты на ее постройку, также сложные условия обслуживания и ремонта.

Известна автономная система отопления для здания индивидуального пользования (патент RU N°2162990 С1, Кл. F24J 3/00, опубл. 10.02.2001 г.), выбранная в качестве прототипа, которая содержит замкнутый гидравлический контур с газовой подушкой, насосом, соединенным с теплогенератором кавитационного типа через напорный патрубок, и теплообменниками. Данная система использует в основном энергию ветра и позволяет вырабатывать тепловую энергию и электроэнергию.

Недостатком прототипа является обязательное наличие необходимой силы ветра для обеспечения эффективной работы теплогенератора, также ограниченные возможности применения - электроэнергия используется только в самой установке для получения тепловой энергии при отсутствии ветра.

Задачей предлагаемого изобретения является создание высокоэффективной, автономной, экологически чистой, бестопливной системы выработки тепловой и электрической энергии.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- Фиг.1 - приведена структурная схема системы автономного теплоснабжения и электроснабжения, где введены следующие обозначения: 1 - радиаторы отопления, 2 - обходная линия, 3 - верхний электромагнитный клапан обходной линии, 4 - бак термоаккумулятор, 5 - выходной патрубок подачи горячей воды, 6 - входной патрубок подачи холодной воды, 7 - входной электромагнитный клапан, 8 - верхний гидрореактор, 9 - система контроля и управления, 10 - входной расширительный бак, 1 1 - нижний электромагнитный клапан обходной линии, 12 - основной циркуляционный контур, 13 - выходной обратный клапан, 14 - выходной расширительный бак, 15 - турбированный гидронасос, 16 - термо-управляемый вентиль, 17 - малый замкнутый контур, 18 - спиральный ускоритель, 19 - основной генератор, 20 - средний дополнительный мотор-генератор, 21 - нижний дополнительный мотор-генератор, 22 - основной кавитационный реактор;

- Фиг.2 - изображен вид основного кавитационного реактора 22, где введены следующие обозначения: 23 - выходной патрубок системы охлаждения, 24 - смеситель основного генератора, 25 - внутренний канал основной турбины, 26 - основная турбина,

27 - периферийный горячий поток вихревой трубы, 28 - форсунки турбины основного генератора, 29 - центральный холодный поток вихревой трубы, 30 - нижняя турбина, 31 - вихревая труба, 32 - выходной патрубок турбированного гидронасоса;

- Фиг.3.1 - 3.6 - изображена основная турбина 26, где введены следующие обозначения:

33 - форсунки спирального ускорителя, 34 - внутренний полый вал

35 - подшипниковый блок вала основной турбины, 36 - ковшевые лопатки основной турбины, 37 - микротурбины спирального ускорителя, 38 - входные микротурбины ковшевых лопаток, 39 - интеллектуальный маховиковый мотор-генератор (ИММГ) основной турбины, 40 - система труб основной турбины, 41 - подшипниковый блок основной турбины, 42 - выходные микротурбины форсунок, 91 - кавитационная всасывающая камера основной турбины;

- Фиг.4.1 - 4.9 - изображена нижняя турбина 30, где введены следующие обозначения: 43 - острый пик нижней турбины, 44 - микрогребни нижней турбины,

45 - кавитационная поверхность нижней турбины, 46 - интеллектуальный маховиковый мотор-генератор нижней турбины, 47 - микролопатки нижней турбины,

48 - тороидальная полость нижней турбины, 49 - кавитационная полость нижней турбины, 50 - подшипниковый блок нижней турбины;

- Фиг.5.1 - 5.8 - изображено устройство интеллектуальных маховиковых моторов- генераторов (ИММГ), где введены следующие обозначения: 51 - радиальные валы маховика, 52 - роликовые магниты-утяжелители, 53 - инерционные катушки маховика, 54 - радиальные валы инерционных катушек, 55 - генераторные катушки маховика, 89 - электромагниты маховика, 90 - магниты статора маховика;

- Фиг.6.1 - 6.6 - изображено устройство спирального ускорителя 18, где введены следующие обозначения: 33 - форсунки спирального ускорителя;

- Фиг.7.1 - 7.4 - изображено устройство основного генератора 19, где введены следующие обозначения: 56 - термоизоляционный корпус основного генератора, 57 - охлаждающая криокамера, 58 - катушки высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), 59 - магнитопроводы, 60 - ротор основного генератора, 61 - статорные ВТСП магниты магнитной подвески;

- Фиг.8.1 - 8.9 - изображено устройство ротора основного генератора 19, где введены следующие обозначения: 62 - вакуумированный корпус ротора основного генератора, 63 - ведущий ротор, 64 - ведомый ротор, 65 - электромагниты ведущего ротора, 66 - магниты ведомого ротора, 67 - инерционные катушки ведомого ротора, 68 - роликовые магниты ротора, 69 - радиальные валы ведомого ротора, 70 - радиальные валы инерционных катушек, 71 - роторные магниты магнитной подвески;

- Фиг.9.1 - 9.6 - изображено устройство верхнего гидрореактора 8, где введены следующие обозначения: 72 - верхняя турбина, 73 - интеллектуальный маховиковый мотор-генератор верхней турбины, 74 - верхний дополнительный мотор-генератор, 75 - входной патрубок верхней турбины, 76 - подшипниковый блок верхней турбины, 88 - выходной канал верхнего гидрореактора;

- Фиг.10.1 - 10.12 - изображено устройство турбированного гидронасоса 15, где введены следующие обозначения: 77 - турбины гидронасоса, 78 - малые цилиндры, 79 - обратные клапаны гидронасоса, 80 - большой цилиндр, 81 - распределительное кольцо, 82 - форсунки распределительного кольца, 83 - распределительный канал гидронасоса, 84 - входные форсунки гидронасоса, 85 - гребные лопатки распределительного кольца, 86 - гребные лопатки распределительного канала, 87 - направляющие каналы гидронасоса;

Заявляемое техническое решение представляет собой систему автономного теплоснабжения и электроснабжения (САТЭ), состоящую из двух взаимодействующих между собой контуров циркуляции рабочей жидкости - жидкого теплоносителя.

Всеми процессами управляет система контроля и управления 9 (Фиг.1), которая включает в себя микропроцессорный модуль, датчики температуры, датчики давления, исполнительные устройства, систему контроля генерации электрической энергии и модули приемо-передачи данных.

САТЭ работает следующим образом (Фиг.1): бак термоаккумулятор 4 через входной патрубок подачи холодной воды 6 заполняется рабочей жидкостью (РЖ) - теплоносителем. В качестве рабочей жидкости, как правило, используется вода. Подача воды может осуществляться как из системы централизованного водоснабжения, так и из альтернативных источников: систем сбора дождевой воды, установок по конденсации воды из атмосферы, подземных скважин.

Система контроля и управления 9 открывает электромагнитный клапан 7 и подает РЖ через входной патрубок верхней турбины 75 (Фиг.1, Фиг.9.2) на верхнюю турбину 72 верхнего гидрореактора 8 (Фиг.9.1 - 9.6), где поток РЖ, двигаясь по спиральному желобу верхнего гидрореактора 8, вращает верхнюю турбину 72, и приобретает вращательное турбулентное движение. Для создания условий кавитационного нагрева - выходной канал верхнего гидрореактора 88 выполнен в виде сопла Лаваля.

Верхний гидрореактор 8 включает в себя: верхнюю турбину 72 (с ИММГ верхней турбины 73) и верхним дополнительным мотором-генератором 74.

Далее РЖ поступает в основной циркуляционный контур 12, и через смеситель основного генератора 24 попадает в малый замкнутый контур 17 - на основной кавитационный реактор 22 (Фиг.2). Основной кавитационный реактор 22 состоит из: основного генератора 19, среднего дополнительного мотора-генератора 20, спирального ускорителя 18, основной турбины 26, вихревой трубы 31, нижней турбины 30, нижнего дополнительного мотора-генератора 21 и турбированного гидронасоса 15 (Фиг.2).

Проходя через спиральный ускоритель 18 (Фиг.2, Фиг.3.1, Фиг.6.1 - 6.6), поток РЖ (Фиг.3.1), благодаря центробежной силе и внутренней поверхностной нарезке спирального ускорителя (Фиг.6.4), ускоряется, приобретает турбулентное движение, и, раскручивая микротурбины спирального ускорителя 37, проникая через форсунки спирального ускорителя 33 (Фиг.3.1, Фиг.6.1 - 6.6), падает на ковшевые лопатки основной турбины 36.

Основная турбина 26 включает в себя: внутренний полый вал 34, подшипниковый блок вала основной турбины 35, ковшевые лопатки основной турбины 36, входные микротурбины ковшевых лопаток 38, интеллектуальный маховиковый мотор-генератор основной турбины 39, систему труб основной турбины 40, подшипниковый блок основной турбины 41, форсунки турбины основного генератора 28, кавитационную всасывающую камеру основной турбины 91 и выходные микротурбины форсунок 42 (Фиг.3.1 - 3.6).

Падая на ковшевые лопатки основной турбины 36, поток РЖ придает импульс реактивного вращательного движения основной турбине 26, и попадает на лопасти входных микротурбин ковшевых лопаток 38, приобретает вихревое вращательное движение, и поступает в верхнюю часть системы труб основной турбины 40.

Так как система труб основной турбины 40 закручена в направлении противоположном вращению основной турбины 26 (Фиг.3.2 - 3.4), то движение РЖ приобретает дополнительное инерционное ускорение.

Далее РЖ попадает в кавитационную всасывающую камеру основной турбины 91 (которая находится в ИММГ основной турбины 39 (Фиг.3.5), и выполняет функцию кавитационного нагревателя и насоса). После этого РЖ попадает в нижнюю часть системы труб основной турбины 40.

Пройдя систему труб основной турбины 40, РЖ попадает в форсунки турбины основного генератора 28 - на лопасти выходных микротурбин форсунок 42, где РЖ приобретает дополнительное вихревое вращательное движение, и поступает в вихревую трубу 31. Для создания условий кавитации выходы форсунок турбины основного генератора 28 выполнены в виде сопел Лаваля (Фиг.3.6).

В вихревой трубе 31 вращающийся поток РЖ разделяется на горячую и холодную составляющие (Фиг.2): у внешней стенки вихревой трубы 31 образуется область повышенного давления и температуры (периферийный горячий поток вихревой трубы 27), а в центре - образуется область пониженного давления и температуры (центральный холодный поток вихревой трубы 29).

Центральный холодный поток вихревой трубы 29, отражается от острого пик, нижней турбины 43, поступает во внутренний полый вал 34 основной турбины 40, и далее проходит через выходной патрубок системы охлаждения 23 и используется в системе охлаждения среднего дополнительного мотора-генератора 20 и нижнего дополнительного мотора-генератора 21.

Периферийный горячий поток вихревой трубы, попадая на микрогребни нижней турбины 44, вращает нижнюю турбину 30. Наиболее периферийная (и соответственно наиболее горячая) часть потока РЖ захватывается микролопатками нижней турбины 47, и поступает в кавитационную полость нижней турбины 49 (Фиг. 4.1 - 4.9) - между кавитационной поверхностью нижней турбины 45 и корпусом вихревой трубы 31 (Фиг.4.3 - 4.9), где происходит кавитационный нагрев РЖ. Тороидальная полость нижней турбины 48 служит для дополнительного разделения вращающегося потока РЖ на горячую и холодную составляющие (Фиг. 4.3 - 4.6): в периферийной области вращающегося потока РЖ формируется зона повышенного давления и температуры, а в центральной зоне - образуется область пониженного давления и температуры. Наиболее горячая часть периферийного потока РЖ поступает в аналогичную полость между кавитационной поверхностью нижней турбины 45 ь корпусом вихревой трубы 31 (Фиг. 4.1 - 4.9), где происходит следующий этап кавитационного нагрева РЖ.

Далее поток РЖ поступает на термо-управляемый вентиль 16, где происходит измерение температуры РЖ и сравнение со значением заданной температуры отопления. Если температура РЖ не достигла значения заданной температуры отопления, - то РЖ поступает в малый замкнутый контур 17 на входной патрубок основного генератора 24 (Фиг.2), и цикл нагрева повторяется, пока РЖ не достигнет значения заданной температуры отопления. В области входного патрубка основного генератора 24 (Фиг.2) происходит соединение двух встречно направленных потоков РЖ, что вызывает разрыв сплошной жидкостной среды, - это способствует местному повышению давления, интенсификации кавитационных процессов, и приводит к дополнительному выделению тепловой энергии. Как только температура РЖ достигает значения заданной температуры отопления, то РЖ поступает в турбированный гидронасос 15 (Фиг.1, Фиг.10.1 - 10.12).

Для поднятия РЖ используется принцип гидравлического пресса, - где разницей диаметров гидравлически связанных между собой малого и большого цилиндров можно получать выигрыш в подъемной силе в сотни раз. Турбированный гидронасос 15 включает в себя: входные форсунки гидронасоса 84, распределительный канал гидронасоса 83, распределительное кольцо 81, турбины гидронасоса 77, малые цилиндры 78, обратные клапаны гидронасоса 79, большой цилиндр 80.

Поток РЖ, проходя через входные форсунки гидронасоса 84, падает на гребные лопатки распределительного кольца 85, создавая импульс вращения для распределительного кольца 81, и далее по инерции проникает внутрь распределительного кольца 81 , и вылетает через форсунки распределительного кольца 82. Внутренние стенки распределительного кольца 81 и форсунок распределительного кольца 82 имеют спиральную нарезку, что позволяет увеличить энергию выходящего потока рабочей жидкости (Фиг. 10.10). Часть потока РЖ, протекающей внутри распределительного кольца 81, вылетает через щели между гребными лопатками распределительного кольца 85, создавая дополнительный импульс вращения распределительному кольцу 81, и падая на гребные лопатки распределительного канала 86, огибает их, и еще раз падает на гребные лопатки распределительного кольця 85, тем самым, ускоряя движение распределительного кольца 81 (Фиг. 10.8). Дальше поток РЖ через направляющие каналы гидронасоса 87 подается на турбины гидронасоса 77, создавая для них импульс вращения, и под давлением подается через обратные клапаны гидронасоса 79 и малые цилиндры 78 в большой цилиндр 80 турбированного гидронасоса 15 (Фиг.10.1 - 10.6). Дальше РЖ проходит через выходной патрубок турбированного гидронасоса 32 и выходной обратный клапан 13 в радиаторы отопления 1.

Верхний электромагнитный клапан 3 и нижний электромагнитный клапан 11, переключаются в зависимости от времени года, направляя поток РЖ: в отопительный сезон - через радиаторы отопления 1, а вне отопительного сезона - по обходной линии 2 (Фиг. 1). Далее РЖ попадает в бак термоаккумулятор 4, и цикл движения РЖ по основному циркуляционному контуру 12 завершается. Выходной патрубок подачи горячей воды 5 используется для снабжения пользователей горячей водой.

Для компенсации гидроударов и приема избытка РЖ при ее тепловом расширения, служат входной расширительный бак 10 и выходной расширительный бак 14.

Для повышения общей эффективности работы системы автономного теплоснабжения и электроснабжения используется распределенная система аккумулирования механической и электрической энергии, которая состоит из интеллектуальных маховиковых моторов-генераторов: (ИММГ) верхней турбины 73 (Фиг.9.1 - 9.6), ИММГ основной турбины 39 (Фиг.3.3 - 3.5) и ИММГ нижней турбины 46 (Фиг.4.3). Устройство выше обозначенных ИММГ представлено на Фиг.5.1- 5.8.

Каждый ИММГ состоящий из статора и ротора, включает в себя: микро контроллеры управления (с измерительными датчиками, модулями коммутации, частотными преобразователями), внутренние аккумуляторные батареи, инерционные катушки маховика 53, роликовые магниты-утяжелители 52 и генераторные катушки ИММГ 55.

При раскручивании маховика ИММГ (Фиг.5.1 — 5.8), на радиальных валах маховика 51 свободно вращаются инерционные катушки маховика 53, а на радиальных валах инерционных катушек 54 свободно вращаются роликовые магниты-утяжелители 52, при этом в генераторных катушках ИММГ 55 вырабатывается электроэнергия, используемая для зарядки внутренних аккумуляторных батарей, для питания микроконтроллеров управления ИММГ и включения электромагнитов маховика ИММГ 89. (Для ускорения вращения основной турбины 26, верхней турбины 72 и нижней турбины 30 на электромагниты маховиков ИММГ 89 подаются управляющие импульсы). Оптимальные зазоры между радиальными валами маховика 51 и инерционными катушками маховика 53, а также радиальными валами инерционных катушек 54 и роликовыми магнитами-утяжелителями 52 подбираются экспериментальным путем.

Система генерации электрической энергии включает в себя: верхний дополнительный мотор-генератор 74, основной генератор 19, средний дополнительный мотор-генератор 20, нижний дополнительный мотор-генератор 21, ИММГ верхней турбины 73, ИММГ основной турбины 39, ИММГ нижней турбины 46, и снабжена устройством суммирования генерирующих источников электроэнергии и устройством синхронизации по частоте, фазе и напряжению с системой централизованного электроснабжения (СЦЭ), с возможностью передачи в СЦЭ вырабатываемой электроэнергии.

На Фиг. 7.1 - 7.4 показано устройство основного генератора 19, который включает: термоизоляционный корпус основного генератора 56, охлаждающую криокамеру 57, катушки высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) 58, намотанные на магнитопроводы 59, и ротор основного генератора 60.

Ротор основного генератора 60 (Фиг. 8.1 - 8.9) составной, и состоит из двух роторов - ведущего ротора 63 и ведомого ротора 64. Ведущий ротор 63 непосредственно соединен с основной турбиной 26, а ведомый ротор 64 находится на магнитной подвеске, выполненной на постоянных магнитах, (статорных ВТСП магнитах магнитной подвески 61 и роторных магнитах магнитной подвески 71) и связан с ведущим ротором 63 посредством магнитной связи.

При наборе скорости главной турбиной 26 (и ведущим ротором 63), - включаются электромагниты ведущего ротора 65, и ведущий ротор 63, разгоняет ведомый ротор 64. Как только обороты основной турбиной 26 уменьшаются, электромагниты ведущего ротора 65 отключаются, и ведомый ротор 64 продолжает свободное вращение на магнитной подвеске.

Конструктивно ведомый ротор 64 выполнен в виде кольцевого дискового маховика - накопителя механической энергии (Фиг. 8.3 - 8.6). При раскручивании ведомого ротора 64, также раскручиваются и инерционные катушки ведомого ротора 67, которые свободно вращаются на радиальных валах ведомого ротора 69. При вращении инерционных катушек ведомого ротора 67, - на радиальных валах инерционных катушек 70 свободно вращаются роликовые магниты ротора 68, создавая дополнительный инерционный момент вращения ведомому ротору 64. Оптимальные зазоры между радиальными валами ведомого ротора 69 и инерционными катушками ведомого ротора 67, а также радиальными валами инерционных катушек 70 и роликовыми магнитами ротора 68 подбираются экспериментальным путем. Для уменьшения потерь энергии из-за сопротивления воздуха - ротор основного генератора 60 помещен в вакуумированный корпус ротора основного генератора 62.

Основная функция дополнительных моторов-генераторов (верхнего дополнительного мотора-генератора 74, среднего дополнительного мотора-генераторг 20 и нижнего дополнительного мотора-генератора 21) - выработка дополнительной электроэнергии и стабилизация (рекуперация энергии в режиме торможения) оборотов вращения верхней турбины 72, основной турбины 26 и нижней турбины 30.

На внутреннюю поверхность элементов гидравлической системы основного кавитационного реактора 22 и верхнего гидрореактора 8 нанесено водоотталкивающее нано-технологическое покрытие с «эффектом лотоса», что позволяет уменьшить смачивание внутренних поверхностей, снизить трение рабочей жидкости, проходящей через гидравлическую систему, и соответственно уменьшить потери энергии.

В подшипниковых блоках (подшипниковый блок вала основной турбины 35, подшипниковый блок основной турбины 41, подшипниковый блок нижней турбины 50 и подшипниковый блок верхней турбины 76) могут использоваться как механические, так и магнитные подшипники.

Для создания сложных конструктивных элементов основного кавитационного реактора 22 и верхнего гидрореактора 8 используется технологии ЗО-печати.

Избежать потерь тепла позволит эффективная теплоизоляция основного кавитационного реактора 22, бака термоаккумулятора 4 и верхнего гидрореактора 8.

Для подавления шумов при работе автономной системы теплоснабжения и электроснабжения используется звуковая изоляция основного кавитационного реактора 22 и верхнего гидрореактора 8, а также применяется система активного шумоподавления .

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение o прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое техническое решение является новым, полезным в хозяйственной деятельности, обладает изобретательским уровнем, может быть промышленно изготовлено и практически применено.