PL204314B1 - Urządzenie i sposób zasilania odbiorców w energię cieplną lub w energię chłodniczą - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób zasilania odbiorców w energię cieplną lub w energię chłodniczą za pomocą medium noś nego z co najmniej jednym ź ródł em energii cieplnej lub energii chłodniczej, którego przewód wylotowy jest nałożony na wlot co najmniej jednego przyporządkowanego mu sterowalnego urządzenia rozdzielczego, które posiada kilka wyjść, do których są przyłączone przewody doprowadzające do odbiorców energię cieplną lub energię chłodniczą o rozmaitym poziomie temperatury, przy czym za pomocą urządzenia rozdzielczego może być wybrany jeden z odbiorców, do którego moż na doprowadzić medium noś ne o wymaganym poziomie temperatury.

Tego rodzaju urządzenie znane jest z europejskiego opisu patentowego nr EP 0711958 B1. W tym znanym urzą dzeniu odbiorcy energii cieplnej lub energii chłodniczej o rozmaitym poziomie temperatury są połączeni szeregowo. Na skutek tego ta energia cieplna, która przy danym poziomie temperatury nie jest potrzebna odbiorcy jest dalej przekazywana do dołączonego odbiorcy przy niższym poziomie temperatury. Ta energia cieplna, która o rozmaitym poziomie temperatury nie jest potrzebna żadnemu z dołączonych szeregowo odbiorców w końcu jest odprowadzana do akumulatora ciepła, z którego energia cieplna może być odprowadzona i ponownie podwyższona do takiego poziomu temperatury za pomocą pompy cieplnej, że może być doprowadzona do jednego z odbiorców przy wysokim poziomie temperatury.

To znane urządzenie nie odpowiada jednak w pełni wymaganiom, gdy tę energię cieplną o danym poziomie temperatury, który nie jest bezpośrednio potrzebny przyłączonym odbiorcom doprowadza się do przyłączonego odbiorcy przy niższym poziomie temperatury. Ponieważ wskutek tego temperatura tej energii cieplnej jest obniżona, w konsekwencji nie jest ona oddawana do dyspozycji odbiorców przy wyższym poziomie temperatury.

Celem wynalazku jest udoskonalenie tego rodzaju urządzenia w ten sposób, że energia cieplna o danym poziomie temperatury, która nie jest bezpoś rednio potrzebna przyłączonemu odbiorcy moż e być doprowadzona do niego także później, mianowicie, gdy tylko będzie ona niezbędna.

Według wynalazku uzyskuje się to dzięki temu, że co najmniej dla części odbiorców energii cieplnej o rozmaitym poziomie temperatury jest włączony równolegle co najmniej jeden akumulator ciepła, w którym akumulowany jest nadmiar energii cieplnej o odpowiednim poziomie temperatury i z którego jest pobierana zawarta w nim energia cieplna i przy odpowiednim poziomie temperatury doprowadzana do odbiorcy.

Korzystnie przewidziano w znany sposób kilku odbiorców energii cieplnej z rozmaitym poziomem temperatury, przy czym dla każdego z tych odbiorców jest równolegle przyłączony akumulator ciepła. Następnie, w znany sposób korzystnie jest utworzone źródło energii chłodniczej przy użyciu kolektora środowiskowego lub za pomocą pompy cieplnej i co najmniej jednemu odbiorcy energii chłodniczej jest przyporządkowany również akumulator energii chłodniczej.

Według korzystnego wariantu wykonania między przewody doprowadzające służące do zasilania przyłączonych odbiorców w energię cieplną i energię chłodniczą włączone są zawory odcinające. Dzięki temu do urządzenia może być nie tylko wprowadzona i w nim magazynowana energia cieplna, lecz także w celu zapewnienia klimatyzacji może być doprowadzona do odbiorców energia chłodnicza. W przewody doprowadzające do zasilania w energię cieplną i energię chłodniczą korzystnie załączone są w ścianach zawory przesterowujące, za pomocą których do ścian jest doprowadzana od dołu energia cieplna i od góry energia chłodnicza.

Według innego korzystnego wariantu wykonania między przewodami powrotnymi i przewodami doprowadzającymi włączonych kolejno odbiorców dla rozmaitych poziomów temperatury przewidziane są łączące je bezpośrednio przewody i przewód doprowadzający urządzenia rozdzielczego można połączyć z przewodem doprowadzającym odbiorcy o najwyższym poziomie temperatury a przewód powrotny urządzenia rozdzielczego można połączyć z przewodem powrotnym odbiorcy o najniższym poziomie temperatury. Zgodnie ze sposobem według wynalazku energię cieplną dostarczoną przez źródło energii cieplnej lub energii chłodniczej, która nie jest niezbędna odbiorcom odprowadza się do co najmniej jednego włączonego równolegle akumulatora cieplnego u odbiorców o rozmaitym poziomie temperatury i w nim akumuluje, a w razie potrzeby, zwłaszcza po wyłączeniu znajdującego się w urządzeniu kotła grzejnego lub pompy cieplnej, energię cieplną pobiera się z akumulatora i doprowadza do odbiorców.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia według wynalazku.

PL 204 314 B1

Urządzenie według wynalazku składa się z kilku urządzeń do wydawania energii cieplnej lub energii chłodniczej, mianowicie z kotła grzejnego 1, dwóch kolektorów słonecznych lub kolektorów środowiskowych 2 i 3 i pompy cieplnej 4. Z tych urządzeń 1 do 4 przy użyciu czynnika grzewczego jest przekazywana energia cieplna lub energia chłodnicza o rozmaitym poziomie temperatury. Z kotła grzejnego 1 jest przekazywana energia cieplna o temperaturze w zakresie od 95°C do 30°C, z kolektorów 2 i 3 w zależności od relacji klimatycznych jest przekazywana energia cieplna lub energia chłodnicza w zakresie od 100°C do -40°C i z pompy cieplnej 4 jest przekazywana energia cieplna lub energia chłodnicza o temperaturze od 50°C do -20°C.

Do generatora energii cieplnej lub energii chłodniczej jest przyłączonych kilka obwodów odbiorczych I do V, które wymagają rozmaitych poziomów temperatury. Są to pierwszy obwód grzejny I do ogrzewania pomieszczeń, na przykład za pomocą grzejników promieniujących, następnie drugi obwód grzejny N do ogrzewania ścian wewnętrznych, dalej trzeci obwód grzejny III do ogrzewania podłogowego, następnie czwarty obwód grzejny IV do ogrzewania ścian zewnętrznych i wreszcie urządzenie chłodnicze V oraz zasobnik zimna Vb.

Kocioł grzejny ] jest przyłączony za pomocą przewodów 11 i 11a tylko do pierwszego obwodu odbiorczego I do ogrzewania pomieszczeń. Natomiast kolektory 2 i 3 oraz pompa cieplna 4 są przyłączone za pomocą urządzeń rozdzielczych 20, 30, 40 i 50 do obwodów odbiorczych ] do V. Zatem urządzenie rozdzielcze 20 jest przyłączone za pomocą przewodu doprowadzającego 21 i przewodu powrotnego 21a do obwodu odbiorczego I oraz za pomocą następnych przewodów doprowadzających 22 do 25 i przewodów powrotnych 22a do 25a do obwodów odbiorczych ]I do V. W ten sam sposób są przyłączone do obwodów odbiorczych I do V także urządzenia rozdzielcze 30 i 40.

Za pomocą urządzeń rozdzielczych 20, 30, 40 i 50 energia cieplna lub energia chłodnicza o rozmaitym poziomie temperatury oddawana do dyspozycji przez generatory ciepła lub generatory zimna jest doprowadzona do tych obwodów odbiorczych I do V, w których jest wymagany odpowiedni poziom temperatury. W tym celu w poszczególnych obwodach odbiorczych są przewidziane urządzenia mieszające M i pompy P.

Z urządzeń rozdzielczych 20, 30, 40 i 50, w zależności od tego, jaką temperaturę posiada medium nośne odprowadzone od połączonego z nim źródła ciepła lub źródła zimna, doprowadza się je za pomocą jednego z przewodów doprowadzających do tego obwodu odbiorczego, który jest ustawiony na ten poziom temperatury. Za pomocą pompy P przewidzianej w odpowiednim obwodzie odbiorczym medium nośne za pomocą urządzenia mieszającego M doprowadza się do co najmniej jednego z odbiorców znajdującego się w tym obwodzie. Powrót od tego odbiorcy z jednej strony jest przyłączony do urządzenia mieszającego i z drugiej strony następuje przez przyporządkowany mu przewód powrotny, za pomocą którego ochłodzone medium nośne jest przekazywane dalej.

Jeśli w tego rodzaju urządzeniu energia cieplna, która jest doprowadzona o odpowiednim poziomie temperatury do jednego z obwodów odbiorczych nie jest potrzebna, nie jest ona jednak dalej doprowadzana do dołączonego obwodu odbiorczego o niskim poziomie temperatury, lecz przeciwnie, jest ona akumulowana przy tym poziomie temperatury. W tym celu do urządzeń rozdzielczych 20, 30 i 40 równolegle do obwodów odbiorczych I do V jest przyłączone co najmniej jedno urządzenie akumulujące la do Va, w którym magazynuje się tę część energii cieplnej lub energii chłodniczej, która nie jest potrzebna w przyporządkowanym mu obwodzie odbiorczym I do V. Gdy tylko z jednego z urządzeń rozdzielczych do odpowiedniego obwodu odbiorczego dlatego nie jest już doprowadzana energia cieplna o wymaganym poziomie temperatury, gdyż nie ma jej do dyspozycji w przyporządkowanym mu źródle ciepła, odpowiedni przewód doprowadzający zamyka się i pompa P znajdująca się w tym obwodzie odbiorczym tłoczy ogrzane medium nośne z przyporządkowanego mu akumulatora. Zgodnie z tym niezbędną temu odbiorcy energię cieplną o odpowiednim poziomie temperatury pobiera się z akumulatora połączonego z tym obwodem odbiorczym. To samo dotyczy również energii chłodniczej.

Jak to jest widoczne na rysunku kocioł grzejny 1 jest przyłączony za pomocą przewodów 11 i 11a tylko do obwodu odbiorczego I i do podgrzewacza ciepłej wody la. Zasilanie obwodu grzejnego I następuje z kolektorów 2 lub 3 i ewentualnie z pompy cieplnej 4, o ile dostarczają one energię cieplną o wymaganym poziomie temperatury. Występujący nadmiar energii cieplnej jest akumulowany w podgrzewaczu ciepłej wody la. O ile z kolektorów 2 i 3 nie ma do dyspozycji wymaganej energii cieplnej jest ona pobierana z kotła grzejnego 1. Wysyłana z niego energia cieplna również jest akumulowana w podgrzewaczu ciepłej wody la. Gdy tylko kocioł grzejny 1 został odłączony i w tym obwodzie odbiorczym nadal jest potrzebna energia cieplna, jest ona pobierana z podgrzewacza ciepłej wody la. Dzięki

PL 204 314 B1 temu uzyskuje się znaczące zmniejszenie liczby włączeń i wyłączeń kotła grzejnego 1, w wyniku czego związane z tym wymagania spełniają warunki ochrony środowiska.

Poniżej objaśnione jest działanie urządzenia w odniesieniu do kolektora środowiskowego 2 i dołączonych do niego urządzeń:

Odprowadzone z kolektora 2 medium nośne, w zależności od jego temperatury, doprowadza się z urządzenia rozdzielczego 20 za pomocą przewodów doprowadzających 21 do 25 do obwodów odbiorczych I do V. Na przykład z urządzenia rozdzielczego 20 medium nośne o temperaturze około 70°C doprowadza się za pomocą przewodu doprowadzającego 21 do przewodów doprowadzających 211 i 212 pierwszego obwodu odbiorczego I. Za pomocą przewodu doprowadzającego 211 medium nośne dostaje się do obwodu odbiorczego I zaopatrzonego w urządzenia do ogrzewania pomieszczeń i za pomocą przewodu 212 dostaje się do akumulatora la. Odpływ ochłodzonego medium nośnego może nastąpić za pomocą przewodów 211a i 212a do przewodu powrotnego 21a i do urządzenia rozdzielczego 20.

Jeśli jednakże z urządzenia rozdzielczego 20 nie następuje już dopływ do obwodu odbiorczego I, niezbędną energię cieplną doprowadza się do obwodu odbiorczego I z akumulatora la za pomocą przewodów 212 i 211. Więc obwód odbiorczy I j est zasilany w energię cieplną z podgrzewacza ciepłej wody la. W analogiczny sposób doprowadza się energię cieplną o temperaturze około 40°C do obwodu odbiorczego II lub do przyporządkowanego mu akumulatora Ila, energię cieplną o temperaturze około 30°C doprowadza się do obwodu odbiorczego III i do przyporządkowanego mu akumulatora Ula, energię cieplną o temperaturze około 20°C doprowadza się do obwodu odbiorczego IV i do przyporządkowanego mu akumulatora IVa i energię cieplną o temperaturze około 12°C doprowadza się do obwodu odbiorczego V i do przyporządkowanego mu akumulatora Va.

Natomiast w wypadku, gdy w obwodzie odbiorczym I tak samo jak w akumulatorze Ia nie jest już potrzebna energia cieplna, urządzenie rozdzielcze 20 może być przestawione w ten sposób, mianowicie że dopływ następuje przez przewód 21, przy czym medium nośne przeprowadza się przez podgrzewacz ciepłej wody Ia, jednakże powrót następuje przez przewód 25a. Dla umożliwienia tego przewód 212a jest połączony z przewodem doprowadzającym obwodu odbiorczego II za pomocą przewodu łączącego 213 i następne obwody odbiorcze III, IV i V są połączone ze sobą za pomocą przewodów 223, 233 i 234. Dzięki temu medium nośne przedostaje się przez wszystkie obwody odbiorcze I do V, przy czym zawartą w nim energię cieplną o niższym poziomie temperatury dostarcza do odbiorców lub do akumulatorów. Ponieważ w ten sposób za pomocą przewodu powrotnego 25a medium nośne o bardzo niskiej temperaturze zostaje odprowadzone ponownie do kolektorów 2 i 3, dzięki temu uzyskuje się w nich bardzo wysoką sprawność.

W analogiczny sposób następuje także zasilanie obwodów odbiorczych II do IV oraz akumulatorów Ila do IVa z kolektora środowiskowego 3 lub z pompy cieplnej 4 za pomocą urządzeń rozdzielczych 30 i 40. W wypadku, gdy w jednym z obwodów odbiorczych lub w jednym z przyporządkowanych im akumulatorów nie jest już potrzebna energia cieplna o poziomie temperatury odpowiadającym tym obwodom odbiorczym lub akumulatorom, także obwody odbiorcze II do V są ze sobą połączone za pomocą przewodów 223, 233 i 243.

Z kolektorów środowiskowych 20 i 30 oraz z pompy cieplnej 40 może być także dostarczona energia chłodnicza. Za pomocą urządzeń rozdzielczych 20, 30, 40 i 50 energia chłodnicza jest kierowana przy użyciu przewodów doprowadzających do przestrzeni chłodniczej V lub do akumulatora zimna Vb i w nim akumulowana. Zakumulowana w akumulatorze zimna Vb, a także dostarczona przez pompę cieplną 4 energia chłodnicza może być przekazana za pomocą urządzenia rozdzielczego 50 do jednego z obwodów odbiorczych I do V, przy czym służy ona do chłodzenia pomieszczeń, ścian wewnętrznych lub podłóg. W tym celu w obwodach odbiorczych I do V są umieszczone zawory odcinające 10, przez które w wypadku, gdy następuje klimatyzowanie obwody odbiorcze I do V są rozdzielone na dwa obszary, w wyniku czego w obwodach odbiorczych I do IV może nastąpić chłodzenie i w akumulatorach la i Va może nastąpić akumulacja energii cieplnej.

Ponieważ zasilanie ogrzewania ściennego energią cieplną musi następować w ten sposób, że energia cieplna jest doprowadzona do dolnego końca ściany, podczas gdy chłodzenie musi następować w ten sposób, że energia chłodnicza jest doprowadzona do górnego końca ściany, w tym celu w obwodzie odbiorczym II jest przewidziany zawór sterujący S, za pomocą którego następuje wymagane sterowanie.

PL 204 314 B1

Jeśli urządzenia rozdzielcze 20 i 30 są odpowiednio sterowane, można za ich pomocą przeprowadzić ogrzane medium nośne także z obwodów odbiorczych I do V przy użyciu przewodów doprowadzających 21, 22, 23 i 24 przez kolektory 2 i 3 w celu pozbycia się w nich śniegu i lodu.

Jeśli do obwodu odbiorczego V jest doprowadzona energia cieplna, wprowadza się ją do ogrzewacza ciepłej wody Va, w którym ogrzewa się wodę, którą z kolei doprowadza się do ogrzewacza ciepłej wody Ja, z którego może być pobrana ogrzana woda do celów gospodarczych.

Za pomocą urządzenia rozdzielczego 50 z jednego z obwodów odbiorczych JJ do V może być pobrana energia cieplna, którą doprowadza się do pompy cieplnej 4. Wytwarzana w pompie cieplnej 4 energia cieplna może być doprowadzona za pomocą urządzenia rozdzielczego 40 do jednego z obwodów odbiorczych J do V. Ponadto energia chłodnicza wytworzona przez pompę cieplną 4 może być doprowadzona za pomocą urządzenia rozdzielczego 50 do jednego z obwodów odbiorczych J do V.

Claims (7)

1. Urządzenie do zasilania odbiorców (J do V) w energię cieplną lub w energię chłodniczą za pomocą medium nośnego z co najmniej jednym źródłem (1 do 4) energii cieplnej lub energii chłodniczej, którego przewód wylotowy jest nałożony na wlot co najmniej jednego połączonego z nim sterowalnego urządzenia rozdzielczego (20, 30, 40, 50), które posiada kilka wyjść, do których są przyłączone przewody doprowadzające do odbiorców (J do V) ciepło lub zimno o rozmaitym poziomie temperatury, przy czym za pomocą urządzenia rozdzielczego (20, 30, 40, 50) może być wybrany jeden z odbiorców (J do V), do którego doprowadza się medium nośne o wymaganym poziomie temperatury, znamienne tym, że co najmniej dla części odbiorców (J do V) energii cieplnej o rozmaitym poziomie temperatury jest równolegle włączony co najmniej jeden akumulator ciepła (Ja do Va), w którym akumulowany jest nadmiar energii cieplnej o odpowiednim poziomie temperatury i z którego pobiera się zawartą w nim energię cieplną i przy odpowiednim poziomie temperatury doprowadza się do odbiorcy.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w znany sposób przewidzianych jest kilku odbiorców energii cieplnej o rozmaitym poziomie temperatury, przy czym w każdy z tych obwodów odbiorczych (J do V) jest włączony równolegle akumulator ciepła (la do Va).

3. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że źródło energii chłodniczej w znany sposób jest utworzone przez co najmniej jeden kolektor środowiskowy (2, 3) lub przez pompę cieplną (4) i że co najmniej jednemu odbiorcy (V) energii chłodniczej jest również przyporządkowany akumulator (Vb) energii chłodniczej.

4. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 3, znamienne tym, że między przewodami doprowadzającymi służącymi do zasilania w energię cieplną i w energię chłodniczą u przyporządkowanych odbiorców są włączone zawory odcinające (10).

5. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienne tym, że do przewodów doprowadzających służących do zasilania w energię cieplną i w energię chłodniczą ścian są włączone zawory przesterowujące (S), za pomocą których doprowadza się do ścian od dołu energię cieplną i od góry energię chłodniczą.

6. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienne tym, że między przewodami powrotnymi i przewodami doprowadzającymi przyłączonych kolejno obwodów odbiorczych (J do V) są przewidziane łączące je bezpośrednio przewody (213, 223, 233, 243), przy czym przewód doprowadzający (21) urządzenia rozdzielczego (20, 30, 40, 50) można połączyć z przewodem doprowadzającym obwodu odbiorczego (J) o najwyższym poziomie temperatury i przewód powrotny urządzenia rozdzielczego (20, 30, 40, 50) można połączyć z przewodem powrotnym (25a) obwodu odbiorczego (V) o najniższym poziomie temperatury.

7. Sposób działania urządzenia do zasilania odbiorców (J do V) w energię cieplną lub w energię chłodniczą określonego w zastrz. 1 do 6, znamienny tym, że energię cieplną dostarczoną przez źródło (1, 2, 3, 4) energii cieplnej lub energii chłodniczej, która nie jest niezbędna odbiorcom odprowadza się do co najmniej jednego włączonego równolegle akumulatora cieplnego odbiorców o rozmaitym poziomie temperatury oraz w nim akumuluje i że w razie potrzeby, zwłaszcza po wyłączeniu znajdującego się w urządzeniu kotła grzejnego lub pompy cieplnej, tę energię cieplną pobiera się z akumulatora i doprowadza do odbiorców.