PL177383B1 - Układ do odzysku ciepła od obiegu chłodniczego - Google Patents

Abstract

1 Układ do odzysku ciepła od obiegu chłodniczego, zawierający obieg chłodniczy z włączonym do niego zespołem wymiennikowym i instalację odbiorczą wody po ogrzaniu, znamienny tym, ze między zespołem wymienników (1), a instalacją odbiorczą wody po ogrzaniu znajduje się zbiornik pośredni (3), posiadający przestrzeń gazową połączoną z atmosferą zewnętrzną oraz z zespołem wymiennikowym (1), a takze część wodną, która oddziela przestrzeń gazową zbiornika pośredniego (3) od instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do odzysku ciepła od obiegu chłodniczego, umożliwiający bezpośrednie wykorzystanie czynnika ogrzewanego bez stosowania obiegu pośredniego.

177 383

Z polskiego opisu zgłoszeniowego P-201 780 znane jest urządzenie do odzysku ciepła z instalacji chłodniczych lub klimatyzacyjnych. W rozwiązaniu tym wykorzystuje się wymiennik ciepła, który przenosi ciepło od czynnika chłodzącego do płynnego czynnika pośredniego. W znanym rozwiązaniu stosuje się układ instalacji, w którym gazowy czynnik chłodzący przepływa przez jedną stronę wymiennika ciepła przyłączonego przed skraplaczem dla przejęcia ciepła i przekazania go do wody jako czynnika pośredniego, płynącego przez drugą stronę wymiennika. Jako elementy regulujące przepływem stosuje się zawory sterowane sygnałami wartości temperatury.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że między obiegiem chłodniczym a instalacją odbiorczą znajduje się zbiornik pośredni, posiadający przestrzeń gazową połączoną z atmosferą zewnętrzną oraz z zespołem wymiennikowym włączonym w obieg chłodniczy, a także część wodną, która oddziela przestrzeń gazową zbiornika pośredniego od instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu.

Korzystnie zespół wymiennikowy posiada na wejściu czynnika chłodniczego pierwszy czujnik ciśnienia i drugi zawór regulacyjny, zaś na wyjściu trzeci zawór regulacyjny i drugi czujnik ciśnienia, a zespół wymiennikowy posiada przewód obejściowy czynnika chłodniczego, na którym usytuowany jest pierwszy zawór regulacyjny, a zespół wymiennikowy i przewód obejściowy jest połączony z urządzeniami odbioru amoniaku w obiegu chłodniczym.

Korzystnie instalacja odbiorcza wody po ogrzaniu jest połączona z zespołem wymiennikowym włączonym w obieg chłodniczy poprzez zbiornik pośredni, którego część gazowa jest połączona z atmosferą zewnętrzną przewodem, na którym usytuowany jest element pomiarowy przepływu oraz zespół wymiennikowy, włączony w obieg chłodniczy, a na wyjściu z tego wymiennika znajduje się pierwszy czujnik temperatury, na wyjściu którego usytuowany jest pierwszy czujnik stężenia amoniaku, a między zbiornikiem pośrednim, a instalacją odbiorczą znajduje się zbocznikowany szóstym zaworem regulacyjnym , pierwsyy zespół [oonąoowy, na którego wejściu z pierwszego zespołu pompowego znajduje się czwarty zawór zwrotny, połączony z wejściem na drugi zespół wymiennikowy należący do instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu, a między zbiornikiem pośrednim, a przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się zbocznikowany siódmym zaworem regulacyjnym drugi zespół pompowy, na którego wyjściu jest usytuowany trzeci zawór zwrotny, a na przewodzie wody przed ogrzaniem znajduje się piąty zawór regulacyjny, na wyjściu którego znajduje się pierwszy zawór zwrotny, zaś na połączeniu wejścia do drugiego zespołu wymiennikowego z przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się czwarty zawór regulacyjny i usytuowany na jego wyjściu drugi zawór zwrotny, a na wyjściu z drugiego zespołu wymiennikowego znajduje się urządzenie mieszające, na wyjściu którego usytuowany jest drugi czujnik temperatury, zaś między wejściem do urządzenia mieszającego, a przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się piąty zawór zwrotny, a na wejściu tradycyjnego czynnika grzewczego do drugiego zespołu wymiennikowego znajduje się ósmy zawór regulacyjny, a układ zawiera sygnalizatory awarii świetlny i dźwiękowy oraz urządzenie sterujące - procesor.

Korzystnie urządzenie sterujące - procesor jest połączony z czujnikami z zaworem regulującym, a pierwszym i drugim zespołem pompowym oraz z sygnalizatorami awarii świetlnym i dźwiękowym.

Układ został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w ujęciu schematycznym.

Układ do odzysku ciepła od obiegu chłodniczego zawiera obieg chłodniczy, z włączonym w niego zespołem wymiennikowym odbierającym ciepło od przegrzanych par amoniaku, instalację odbiorczą wody po ogrzaniu oraz znajdujący się między nimi zbiornik pośredni 3. Obieg chłodniczy posiada zespół wymiennikowy 1, który na wejściu czynnika chłodniczego ma pierwszy czujnik ciśnienia 14 i drugi zawór regulacyjny 17, a na wyjściu trzeci zawór regulacyjny 8 i drugi czujnik ciśnienia 15. Zespół wymiennikowy 1 posiada przewód obejściowy czynnika chłodniczego. Na przewodzie tym jest usytuowany pierwszy zawór regulacyjny 16. Na jego wyjściu znajduje się skraplacz 6 połączony na wyjściu z głównym zbiornikiem skroplin 7. Obieg chłodniczy jest połączony na wyjściu z drugiego czujnika ciśnienia 15 ze zbiornikiem przepustowym 4, który połączony jest z pośrednim zbiornikiem skroplin czynnika

177 383 chłodniczego 5 oraz z przewodem obejściowym. Elementy 4, 5, 6 i 7 są urządzeniami obiegu chłodniczego odbierającymi amoniak w postaci gazu i skroplin.

Między zespołem wymiennikowym włączonym w obieg chłodniczy, a instalacją odbiorczą wody po ogrzaniu znajduje się zbiornik pośredni 3. Posiada on przestrzeń gazową połączoną z atmosferą zewnętrzną przewodem 10, na którym usytuowany jest element pomiarowy przepływu 13. Część wodna określona jest maksymalnym i minimalnym poziomem wody. Zbiornik pośredni 3 posiada dwa czujniki 8 i 9 do regulacji tych poziomów. Zbiornik ten jest połączony swą przestrzenią gazową z zespołem wymiennikowym 1 włączonym w obieg chłodniczy, a na wyjściu z zespołu 1 i na wejściu do zbiornika pośredniego 3 znajduje się pierwszy czujnik temperatury 35 i pierwszy czujnik stężenia amoniaku 11. Między wyjściem ze zbiornika pośredniego 3 a instalacją odbiorczą wody po ogrzaniu znajduje się pierwszy zespół pompowy 25, zbocznikowany szóstym zaworem regulacyjnym 21. Na jego wejściu jest usytuowany drugi czujnik pomiaru stężenia amoniaku 12, a na wyjściu z pierwszego zespołu pompowego 25 znajduje się czwarty zawór zwrotny 30. Między wyjściem ze zbiornika pośredniego 3, a przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się drugi zespół pompowy 26 zbocznikowany siódmym zaworem regulacyjnym 22. Na wyjściu z zespołu pompowego 26 usytuowany jest trzeci zawór zwrotny 29. Na przewodzie wody przed ogrzaniem znajduje się piąty zawór regulacyjny 20, na którego wyjściu mieści się pierwszy zawór zwrotny 27.

Do instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu należy drugi zespół wymiennikowy 2. Wejście do tego zespołu 2 instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu jest połączone przez czwarty zawór regulacyjny 19 i znajdujący się na jego wyjściu drugi zawór zwrotny 28 z przewodem wody przed ogrzaniem. Na wyjściu z drugiego zespołu wymiennikowego 2 znajduje się urządzenie mieszające 37 i drugi czujnik temperatury 36. Na wejściu tradycyjnego czynnika grzewczego jest usytuowany ósmy zawór regulacyjny 23. Na wejściu do urządzenia mieszającego 37 między przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się dziewiąty zawór regulacyjny 24 i piąty zawór zwrotny 31.

Cały układ posiada urządzenie sterujące - procesor 32. Jest on połączony z dwoma sygnalizatorami awarii: dźwiękowym 34 i świetlnym 33, a także z zaworami regulującymi 16, 17, 18, 19, 20, 23 i 24, z czujnikami 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 35 i 36 oraz z pierwszym i drugim zespołem pompowym 25 i 26.

W układzie według wynalazku do zespołu wymiennikowego ł doprowadzona jest woda, która ogrzewa się od czynnika krążącego w obiegu chłodniczym, a następnie jest kierowana do zbiornika pośredniego 3 z otwartą do atmosfery częścią gazową. Ze zbiornika tego woda jest przepompowywana do instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu. Między zbiornikiem 3, a zespołem wymiennikowym 1 zastosowany jest zespół pompowy 26, celem utrzymania odpowiedniej temperatury wody ogrzanej w zbiorniku 3. Ilość czynnika chłodniczego doprowadzona do zespołu wymiennikowego 1 jest regulowana zaworem regulacyjnym 16, którego działanie zalezy od różnicy ciśnień przed i za zespołem wymiennikowym 1, mierzonej czujnikami 14 i 15 oraz od poziomu temperatury wody ogrzanej na wyjściu z zespołu wymiennikowego 1, mierzonego czujnikiem 35. Ilość doprowadzonej do ogrzania wody jest regulowana zaworem regulacyjnym 20 w zależności od poziomu wody w zbiorniku pośrednim 3. W zbiorniku pośrednim 3 jest zapewniony minimalny poziom wody za pomocą czujnika 9 i maksymalny poziom wody czujnikiem 8. Zespół pompowy 25 pompuje wodę ze zbiornika pośredniego 3 do znajdującego się w instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu drugiego zespołu wymiennikowego 2. Tam woda, w miarę potrzeby podgrzewana jest doprowadzonym do zespołu 2 tradycyjnym czynnikiem grzewczym, gdy temperatura na wyjściu z zespołu wymiennikowego 2 wskazana czujnikiem 36 jest za niska. Jeśli poziom temperatury wody po ogrzaniu jest za wysoki, to zgodnie ze wskazaniami czujnika temperatury 36 następuje schładzanie wody w urządzeniu mieszającym 37 połączonym z przewodem wody przed ogrzaniem.

Drugi zespół pompowy 26 utrzymuje odpowiednią temperaturę wody w zbiorniku pośrednim 3, poprzez wymuszanie cyrkulacji wody między zbiornikiem 3 a zespołem wymiennikowym 1. Jego pracę zabezpiecza zawór regulacyjny 22.

W przypadku przekroczenia dopuszczalnego stężenia amoniaku, którego pomiaru dokonuje się bezpośrednio na wejściu i na wyjściu ze zbiornika pośredniego 3 czujnikami 11 i 12, m 383 jak również w przypadku przepływu czynnika gazowego lub ciekłego w przewodzie 10 łączącym część gazową zbiornika pośredniego 3 z atmosferą co sygnalizuje element pomiarowy 13, zostaje zatrzymana praca zespołów pompowych 25 i 26 oraz zostaje odcięty dopływ o odpływ czynnika chłodniczego i dopływ wody przed ogrzaniem do zespołu wymiennikowego 1, otworzony zostaje dopływ wody do zespołu wymiennikowego 2, ogrzewanych tradycyjnym czynnikiem grzewczym oraz zostaje uruchomiona sygnalizacja świetlna i dźwiękowa odpowiednio sygnalizatorami stanu awarii 33 i 34.

Znajdująca się w zbiorniku pośrednim 3 niezbędna ilość wody odcina w razie perforacji powierzchni wymiany ciepła w zespole wymiennikowym 1, obieg chłodniczy od instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu, zapewniając nie przedostanie się amoniaku do instalacji odbiorczej. Otwarta do atmosfery zewnętrzna część gazowa zbiornika pośredniego 3 umożliwia bezpieczne odprowadzenie czynnika chłodniczego do atmosfery zewnętrznej. Jeśli temperatura wody ogrzanej w zespole wymiennikowym 1 mierzona czujnikiem temperatury 35 jest za wysoka, to czynnik chłodniczy przepływa przewodem obejściowym, dzięki płynnej regulacji ilości czynnika chłodniczego zaworem 16 znajdującym się na obejściu. Amoniak odprowadza się z zespołu wymiennikowego 1 w postaci skroplin do pośredniego zbiornika skroplin 5, a w postaci gazowej do skraplacza 6 za pośrednictwem zbiornika przepustowego 4. Dostosowanie przepływu czynnika chłodniczego przez zespół wymiennikowy 1 do zmiennych w czasie parametrów czynnika w obiegu chłodniczym, jak również zmiennych w czasie warunków odbioru ciepła od zespołu wymiennikowego 1, na podstawie parametrów ciśnienia czynnika chłodniczego mierzonego przed i za zespołem wymiennikowym 1 oraz na podstawie temperatury wody ogrzanej wychodzącej z zespołu wymiennikowego 1 mierzonej zainstalowanym czujnikiem temperatury powoduje, że proporcjonalnie do istniejących różnic wartości ciśnienia czynnika chłodniczego przed i za zespołem wymiennikowym 1 i temperatury czynnika ogrzanego, reguluje się w sposób ciągły ilość czynnika chłodniczego, częściowo kierowanego przez przewód obejściowy zespołu wymiennikowego 1.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia zastosowanie układu automatyki do regulacji przepływu czynnika chłodniczego i wody ogrzewanej przez zespół wymiennikowy, co stwarza możliwość dostosowania pracy instalacji do zmiennych w czasie parametrów czynnika w obiegu chłodniczym, jak również zmiennych w czasie warunków odbioru ciepła od zespołów wymiennikowych. Rozwiązanie umożliwia zastosowanie układu zabezpieczającego przed przedostaniem się czynnika chłodniczego, w przypadku uszkodzenia powierzchni wymiany ciepła w zespołach wymiennikowych, włączonych w obieg chłodniczy do ogrzanej wody, w ilości większej niz dopuszczalna. Dzięki zastosowaniu pojemnościowego zbiornika pośredniego, z otwartą do atmosfery zewnętrzną przestrzenią gazową w przypadku znacznego uszkodzenia powierzchni wymiany ciepła w wymiennikach włączonych w obieg chłodniczy, wyeliminowano niebezpieczeństwo przedostania się czynnika chłodniczego z wysokociśnieniowej instalacji chłodniczej do instalacji wody ogrzanej, gdyż pojemność wodna zbiornika pośredniego stanowi naturalne zamknięcie dla czynnika chłodniczego, a odpowiedni przekrój przewodu, łączącego część gazową pojemnościowego zbiornika pośredniego z atmosferą zewnętrzną umożliwi, w razie awarii, bezpieczne odprowadzenie czynnika chłodniczego na zewnątrz instalacji. Rozwiązanie umożliwia bezpośrednie wykorzystanie ogrzewanego czynnika dla określonych celów np. dla celów sanitarnych lub technologicznych.

Układ według wynalazku znajduje zastosowanie w przemyśle chłodniczym, spożywczym, w instalacjach komunalnych itd.

ΠΊ 383

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do odzysku ciepła od obiegu chłodniczego, zawierający obieg chłodniczy z włączonym do niego zespołem wymiennikowym i instalację odbiorczą wody po ogrzaniu, znamienny tym, ze między zespołem wymienników (1), a instalacją odbiorczą wody po ogrzaniu znajduje się zbiornik pośredni (3), posiadający przestrzeń gazową połączoną z atmosferą zewnętrzną oraz z zespołem wymiennikowym (1), a także część wodną, która oddziela przestrzeń gazową zbiornika pośredniego (3) od instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół wymiennikowy (1) posiada na wejściu czynnika chłodniczego pierwszy czujnik ciśnienia (14) i drugi zawór regulacyjny (17), zaś na wyjściu trzeci zawór regulacyjny (18) i drugi czujnik ciśnienia (15), a zespół wymiennikowy (1) posiada przewód obejściowy czynnika chłodniczego, na którym usytuowany jest pierwszy zawór regulacyjny (16), a zespół wymiennikowy (1) i przewód obejściowy jest połączony z urządzeniami obiegu chłodniczego odbierającymi amoniak.
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, ze instalacja odbiorcza wody po ogrzaniu jest połączona z zespołem wymiennikowym (1) włączonym w obieg chłodniczy poprzez zbiornik pośredni (3), którego część gazowa jest połączona z atmosferą zewnętrzną przewodem (10), na którym usytuowany jest element pomiarowy przepływu (13) oraz z zespołem wymiennikowym (1), włączonym w obieg chłodniczy, a na wyjściu z tego zespołu (1) znajduje się pierwszy czujnik temperatury (35), za którym usytuowany jest pierwszy czujnik stężenia amoniaku (11), a między zbiornikiem pośrednim (3), a instalacją odbiorczą znajduje się pierwszy zespół pompowy (25), zbocznikowany szóstym zaworem regulacyjnym (21), na którego wejściu usytuowany jest drugi czujnik stężenia amoniaku (12), zaś na wyjściu z pierwszego zespołu pompowego (25) znajduje się czwarty zawór zwrotny (30) połączony z wejściem na drugi zespół wymiennikowy (2) należący do instalacji odbiorczej wody po ogrzaniu, zaś między zbiornikiem pośrednim (3), a przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się zbocznikowany siódmym zaworem regulacyjnym (22) drugi zespół pompowy (26), na którego wyjściu jest usytuowany trzeci zawór zwrotny (29), a na przewodzie wody przed ogrzaniem znajduje się piąty zawór regulacyjny (20), na wyjściu którego znajduje się pierwszy zawór zwrotny (27), zaś na połączeniu wejścia do drugiego zespołu wymiennikowego (2) z przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się czwarty zawór regulacyjny (19) i usytuowany na jego wyjściu drugi zawór zwrotny (28), a na wyjściu z drugiego zespołu wymiennikowego (2) znajduje się urządzenie mieszające (37), na wyjściu którego usytuowany jest drugi czujnik temperatury (36), zaś między wejściem do urządzenia mieszającego (37), a przewodem wody przed ogrzaniem znajduje się dziewiąty zawór regulacyjny (24), na wyjściu którego znajduje się piąty zawór zwrotny (31), a na wejściu tradycyjnego czynnika grzewczego do drugiego zespołu wymiennikowego (2) znajduje się ósmy zawór regulacyjny (23), a układ zawiera także sygnalizatory awarii: świetlny (33) i dźwiękowy (34) i urządzenie sterujące procesor (32).
4. 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że urządzenie sterujące - procesor (32) jest połączony z czujnikami (8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 35, 36), z zaworami regulującymi (16, 17, 18, 19, 20, 23, 24), z pierwszym i drugim zespołem pompowym (25 i 26) oraz z sygnalizatorami awarii świetlnym (33) i dźwiękowym (34).