PL219711B1 - Układ chłodzenia offsetowych maszyn drukarskich - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzenia offsetowych maszyn drukarskich.

Znanych jest wiele systemów do chłodzenia urządzeń technologicznych, które jako czynnik chłodzący wykorzystują freon. Znane są również sposoby chłodzenia wykorzystujące wody gruntowe jako czynnik chłodzący.

W polskim opisie patentowym nr PL 201114 pt. „Sposób wykorzystania wód gruntowych do chłodzenia urządzeń technologicznych i klimatyzacyjnych oraz układ urządzeń do stosowania tego sposobu” ujawniony został układ urządzeń do stosowania sposobu wykorzystania wód gruntowych do chłodzenia urządzeń technologicznych i klimatyzacyjnych, który zawiera pompę głębinową zainstalowaną w studni, filtr odśrodkowy, rurociąg zasilający ze zbiornikiem kompensacyjnym, pośredni wymiennik ciepła, pompy obiegowe, urządzenia chłodzące, zwłaszcza urządzenia technologiczne i/lub urządzenia klimatyzacyjne i rurociąg powrotny wyprowadzający wodę do studni zrzutowej.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.388022 pt. „Układ chłodzenia, geotermalny ekologiczny, oparty gruntowy pionowy wymiennik ciepła oraz wymiennik ciepła lamelowy, powietrze - ciecz” znany jest układ chłodzenia pomieszczeń. Układ ten zbudowany jest z wentylatora umieszczony w górnej strefie bocznej powietrza ciepłego pomieszczenia chłodzonego dla wymuszenia przepływu wymiany powietrza, a w strefie bocznej środkowej pomieszczenia chłodzonego ma umieszczony sterownik klimatu. Pomieszczenie chłodzone jest połączone strefą górną boczną powietrza ciepłego kanałem wlotowym z wymiennikiem ciepła lamelowym, powietrze-ciecz, a kanałem wylotowym z wymiennikiem ciepła lamelowym jest połączony z dolną strefą powietrza zimnego pomieszczenia chłodzonego. Pomieszczenie chłodzone wraz z wymiennikiem ciepła lamelowym jest posadowione na podłożu na poziomie zerowym, a gruntowy wymiennik ciepła jest posadowiony poniżej poziomu zerowego.

Wadą znanych sposobów i układów chłodzenia są wysokie koszty eksploatacji tych urządzeń oraz brak zastosowania w procesach chłodzenia energii odnawialnej.

Istotą układu chłodzenia według wynalazku jest wykorzystanie energii odnawialnej wody gruntowej oraz powietrza atmosferycznego dla celów grzewczych. Energia odnawialna wody gruntowej jest również wykorzystywana do bezpośredniego i naturalnego chłodzenia. Układ realizuje proces chłodzenia za pomocą odnawialnej wody gruntowej oraz powietrza atmosferycznego poprzez wbudowanie w ciągu technologicznym urządzeń układu dwóch zbiorników: zasobnika ciepła i zasobnika chłodu. Pomiędzy tymi zasobnikami zainstalowana jest pompa ciepła. Do zasobnika ciepła jest podłączona chłodnica, źródło ciepła i odbiornik ciepła. Do zasobnika chłodu jest podłączona chłodnica, odbiornik chłodu i wymiennik ciepła. Korzystnie zasobnik ciepła i zasobnik chłodu są zbiornikami warstwowymi, w których występuje gradient temperatury. Użycie zbiorników warstwowych powoduje, że temperatura cieczy w zbiorniku jest tym wyższa, im wyżej jest mierzona. Zasobnik ciepła i zasobnik chłodu stanowią górne i dolne źródło zasilania pompy ciepła. Zasobniki wysprzęgają pod względem hydraulicznym podłączone po stronie ciepłej i zimnej źródło ciepła oraz odbiornik ciepła. Korzystnie do zasobników podłączone są urządzenia do zrzutu ciepła. Zasobnik ciepła i zasobnik chłodu stanowią naturalne sprzęgła hydrauliczne oraz bufory zapewniające dużą bezwładność układu co powoduje odporność na uderzenia hydrauliczne i samoregulację podłączonych odbiorników ciepła. Układ amortyzuje gwałtowne odbiory mediów i magazynuje pozyskiwaną energię.

Układ chłodzenia składa się z zasobnika ciepła oraz z zasobnika chłodu, pomiędzy którymi zainstalowana jest pompa ciepła. Pompa ciepła po stronie dolnego źródła chłodu podłączona jest poprzez rurociągi do zasobnika chłodu. Po stronie górnego źródła ciepła pompa ciepła podłączona jest poprzez rurociągi do zasobnika ciepła. Przewód zasilający parownik pompy ciepła w czynnik chłodu o temperaturze około 10°C, na którym zamontowana jest pompa cyrkulacyjna parownika, podłączony jest do górnej strefy zasobnika chłodu, natomiast przewód powrotny czynnika chłodu o temperaturze około 5°C podłączony jest do dolnej strefy zasobnika chłodu. Przewód zasilający skraplacz pompy ciepła w czynnik grzewczy o temperaturze około 40°C, na którym zamontowana jest pompa cyrkulacyjna skraplacza, podłączony jest do dolnej strefy zasobnika ciepła, natomiast przewód powrotny czynnika grzewczego o temperaturze około 50°C podłączony jest do górnej strefy zasobnika ciepła. Zasobnik ciepła i zasobnik chłodu są poprzez rurociągi połączone z chłodnicą cieczy. Chłodnica cieczy poprzez pompę czynnika grzewczego zasilana jest czynnikiem grzewczym temperaturze około 50°C. Czynnik grzewczy pobierany jest z górnej strefy zasobnika ciepła, który po schłodzeniu do temperatury około 40°C rurociągiem powrotnym powraca do dolnej strefy zasobnika ciepła. W ten sposób w układzie chłodzenia realizowany jest zrzut nadmiaru ciepła. Zasilanie chłodnicy w czynnik chłodu

PL 219 711 B1 o temperaturze około 5°C realizowane jest przy użyciu pompy czynnika chłodu, pobierającej czynnik chłodu z dolnej strefy zasobnika chłodu. W czasie zasilania chłodnicy w czynnik chłodu, chłodnica pracuje jako nagrzewnica i podgrzewa czynnik chłodu do temperatury około 10°C, po czym czynnik chłodu jest zawracany do górnej strefy zasobnika chłodu. W tym czasie chłodnica pełni rolę dolnego źródła zasilania pompy ciepła, pobierając ciepło z powietrza atmosferycznego.

Dolna strefa zasobnika ciepła poprzez rurociąg zasilający czynnikiem grzewczym o temperaturze około 40°C pompę źródła ciepła zasila czynnikiem grzewczym źródło ciepła którym jest odzysk ciepła z pracującej drukarskiej maszyny offsetowej. Czynnik grzewczy podgrzany przez źródła ciepła do temperatury około 50°C zrzucany jest do górnej strefy zasobnika ciepła.

Do zasobnika ciepła podłączone są jako odbiorniki ciepła nagrzewnica w centrali technologicznej drukarskiej maszyny offsetowej i korzystnie wężownica w podgrzewaczu ciepłej wody użytkowej. Odbiorniki ciepła zasilane są czynnikiem grzewczym o temperaturze około 50°C pobieranym z górnej strefy zasobnika ciepła rurociągiem z zainstalowaną pompą czynnika grzewczego odbiorników ciepła. Z odbiorników ciepła czynnik grzewczy o temperaturze około 40°C przetłaczany jest pompą odbiorników ciepła do dolnej strefy zasobnika ciepła.

Do zasobnika chłodu podłączony jest odbiornik chłodu, który stanowi chłodnica technologiczna drukarskiej maszyny offsetowej. Odbiornik chłodu zasilany jest czynnikiem chłodu o temperaturze około 5°C przy chłodzeniu z wykorzystaniem pompy ciepła oraz czynnikiem chłodu o temperaturze około 10°C przy chłodzeniu naturalnym czynnikiem chłodu pobranym bezpośrednio pompą odbiorników chłodu z dolnej strefy zasobnika chłodu. Z odbiornika chłodu czynnik chłodu o temperaturze około 10°C dla chłodzenia przez pompę ciepła i czynnik chłodu o temperaturze około 15°C dla chłodzenia sposobem naturalnym jest przetłaczany pompami do górnej strefy zasobnika chłodu.

Do zasobnika chłodu podłączony jest rurociągami z zamontowanymi zaworami trójdrogowymi płytowy wymiennik ciepła, który zasilany jest wodą gruntową o temperaturze około 10°C. Dla chłodzenia pompą ciepła czynnik chłodu o temperaturze około 5°C zasysany jest przez pompę wymiennika ciepła zainstalowaną na rurociągu łączącym wymiennik ciepła z zasobnikiem chłodu i poprzez otwarty zawór trójdrogowy z dolnej strefy zasobnika chłodu jest wprowadzany do wymiennika ciepła, skąd po podgrzaniu do temperatury około 10°C jest przetłaczany do górnej strefy zasobnika chłodu poprzez otwarty zawór trójdrogowy. Dla chłodzenia naturalnego czynnik chłodu o temperaturze około 15°C zasysany jest z górnej strefy zasobnika chłodu przez pompę wymiennika ciepła i poprzez otwarty zawór trójdrogowy wprowadzany jest do wymiennika ciepła, skąd po schłodzeniu do temperatury około 10°C przetłaczany jest do dolnej strefy zasobnika chłodu poprzez zamknięty zawór trójdrogowy.

Układ chłodzenia realizuje trzy funkcje działania, przy czym jedną dla okresu grzewczego oraz dwie stosowane w okresie letnim. Działanie układu chłodzenia w okresie grzewczym polega na pracy pompy ciepła od strony dolnego źródła posiadającego temperaturę 10°C/5°C, natomiast od strony górnego źródła posiada temperaturę 50°C/40°C. Do zasobnika chłodu tłoczona jest woda gruntowa o temperaturze około 10°C. Woda ta dostarczana jest do górnej części zasobnika chłodu, skąd pobierana jest przez pompę ciepła, która schładza wodę do 5°C, pompując ciepło do górnego źródła. Woda posiadająca temperaturę 5°C przetłaczana jest do dolnej części zasobnika chłodu, skąd następnie ciepło tej wody zrzucane jest za pośrednictwem wymiennika do gruntu. Do zasobnika chłodu podłączony jest odbiornik chłodu w taki sposób, że jego zasilanie wodą o niższej temperaturze realizowane jest z dolnej części zasobnika chłodu, natomiast powroty o wyższej temperaturze podłączone są do górnej części zasobnika chłodu. Zatem energia odnawialna wody gruntowej jest wykorzystywana do celów grzewczych.

Układ chłodzenia w okresie letnim wykorzystuje dwie funkcje działania - praca z pompą ciepła oraz praca z chłodzeniem naturalnym.

Funkcja działania polegająca na pracy z pompą ciepła jest wykorzystywana wtedy, gdy istnieje zapotrzebowanie na ciepło i na chłód. W tej funkcji działania wyłączony jest obieg wody gruntowej. W okresie letnim układ funkcjonuje podobnie jak w okresie grzewczym, z tą różnicą, że dolne źródło ciepła stanowią urządzenia służące do chłodzenia podłączone do zasobnika chłodu. W tej funkcji działania pompa ciepła służy do chłodzenia i jednocześnie do wykorzystania ciepła po stronie górnego źródła ciepła.

Funkcja pracy z chłodzeniem naturalnym wykorzystywana jest wtedy, gdy istnieje zapotrzebowanie głównie na chłodzenie. Przy tym trybie pracy zawory trzydrogowe zostają przełączone w taki sposób, aby woda gruntowa pompowana była do dolnej części zasobnika chłodu. Z górnej części zasobnika chłodu pobierana jest woda o temperaturze 15°C i zrzucana do studni zrzutowej. W ten

PL 219 711 B1 sposób realizowane jest chłodzenie siłami natury bez pompy ciepła i przy zaangażowaniu energii elektrycznej jedynie do pomp przepompowujących wodę gruntową.

Układ chłodzenia według wynalazku jest wykorzystany szczególnie do chłodzenia drukarskich maszyn offsetowych. Układ ogranicza do minimum zrzuty ciepła w trakcie procesu chłodzenia, a także korzystnie w klimatyzacji oraz pozwala na oszczędne ogrzewanie z zastosowaniem energii odnawialnej. Dzięki zastosowaniu w układzie urządzeń jako zasobników chłodu i ciepła zbiorników warstwowych utrzymujących gradient temperatury od najniższej w dolnej części zbiornika do najwyższej w górnej części zbiornika uzyskano możliwość dostarczania do zbiorników czynnika grzewczego o różnych temperaturach.

Układ chłodzenia offsetowych maszyn drukarskich w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat połączenia urządzeń w układzie.

Układ składa się z zasobnika ciepła 3 oraz zasobnika chłodu 2, pomiędzy którymi posadowiona jest pompa ciepła 1. Pompa ciepła 1 połączona jest rurociągami z zamontowaną pompą cyrkulacyjną 12 z dolną i z górną strefą zasobnika chłodu 2. Pompa ciepła 1 podłączona jest rurociągami z zamontowaną pompą cyrkulacyjną 11 z dolną i z górną strefą zasobnika ciepła 3. Do zasobnika chłodu 2 i do zasobnika ciepła 3 podłączona jest chłodnica cieczy 10, która systemem rurociągów z pompami 13 i 14 łączy górną i dolną strefę zasobnika ciepła 3 oraz górną i dolną strefę zasobnika chłodu 2. Do zasobnika ciepła 3 podłączone jest źródło ciepła 8. Źródło ciepła 8 podłączone jest rurociągiem zasilającym i zrzucającym czynnik grzewczy z zamontowaną pompą 15. Do zasobnika ciepła 3 podłączony jest odbiornik ciepła 7. Odbiornik ciepła 7 połączony jest z zasobnikiem ciepła 3 rurociągiem zasilającym z zamontowaną pompą 16 i rurociągiem zrzucającym z dolną i z górną strefą zasobnika ciepła 3.

Do zasobnika chłodu (2) podłączone są odbiorniki chłodu 6, które przez rurociągi z zamontowaną pompą 17 podłączone są do dolnej i do górnej strefy zasobnika chłodu 2. Do zasobnika chłodu (2) podłączony jest płytowy wymiennik ciepła 9 poprzez system rurociągów z zamontowanymi zaworami trójdrogowymi 4 i 5 oraz pompą 18, który zasilany jest wodą gruntową.

Proces chłodzenia poprzez obieg mediów o zadanej temperaturze w układzie według wynalazku polega na podłączeniu do pompy ciepła 1 po stronie dolnego źródła ciepła poprzez rurociąg i pompę cyrkulacyjną 12 zasobnika chłodu 2. Rurociąg zasilający parownik pompy ciepła 1 w czynnik chłodu o temperaturze około 10°C, na którym zamontowana jest pompa cyrkulacyjna 12, podłączony jest do górnej strefy zasobnika chłodu 2, natomiast rurociąg powrotny czynnika chłodu o temperaturze około 5°C podłączony jest do dolnej strefy zasobnika chłodu 2. Po stronie górnego źródła ciepła pompa ciepła 1 połączona jest rurociągami z zamontowaną pompą cyrkulacyjną 11 z zasobnikiem ciepła 3. Rurociąg doprowadzający czynnik grzewczy do skraplacza pompy ciepła 1 o temperaturze około 40°C, podłączony jest do dolnej strefy zasobnika ciepła 3, natomiast rurociąg odprowadzający czynnik grzewczy ze skraplacza o temperaturze około 50°C podłączony jest do górnej strefy zasobnika ciepła 3. Do zasobnika chłodu 2 i do zasobnika ciepła 3 podłączona jest chłodnica cieczy 10. Z górnej strefy zasobnika ciepła 3 chłodnica 10 zasilana jest przez pompę 13 czynnikiem grzewczym o temperaturze około 50°C. Czynnik grzewczy schłodzony do temperatury około 40°C powraca do dolnej strefy zasobnika ciepła 3 rurociągiem powrotnym. W ten sposób realizowany jest zrzut nadmiaru ciepła. Chłodnica 10 podłączona jest również do zasobnika chłodu 2 rurociągiem zasilającym połączonym z dolną strefą zasobnika chłodu 2, skąd czynnik chłodu o temperaturze około 5°C pompowany jest do chłodnicy 10, która w tym czasie pracuje jako nagrzewnica, podgrzewając czynnik chłodu do temperatury około 10°C. Czynnik chłodu wraca rurociągiem do górnej strefy zasobnika chłodu 2. W tym czasie chłodnica 10 pełni rolę dolnego źródła ciepła pobierając ciepło z powietrza atmosferycznego. Do zasobnika ciepła 3 podłączone jest źródło ciepła 8. Źródło ciepła 8 podłączone jest rurociągiem zasilającym w czynnik grzewczy o temperaturze 40°C pobierany z dolnej strefy zasobnika ciepła 3. Na tym rurociągu zamontowana jest pompa 15. Czynnik grzewczy podgrzany przez źródło ciepła 8 do temperatury około 50°C zrzucany jest do górnej strefy zasobnika ciepła 3. Do zasobnika ciepła 3 podłączony jest odbiornik ciepła 7. Odbiornik ciepła 7 zasilany jest czynnikiem grzewczym o temperaturze około 50°C przez rurociąg podłączony do górnej strefy zasobnika ciepła 3, na którym zamontowana jest pompa 16. Z odbiornika ciepła 7 czynnik grzewczy o temperaturze około 40°C przetłaczany jest rurociągiem do dolnej strefy zasobnika ciepła 3.

Do zasobnika chłodu 2 podłączony jest odbiornik chłodu 6. Odbiornik chłodu 6 zasilany jest czynnikiem chłodu o temperaturze około 5°C przy chłodzeniu pompą ciepła 1 oraz czynnikiem chłodu o temperaturze około 10°C przy chłodzeniu naturalnym przez rurociąg podłączony do dolnej strefy zasobnika chłodu 2. Na tym rurociągu zamontowana jest pompa 17. Z odbiornika chłodu 6 czynnik

PL 219 711 B1 chłodu o temperaturze około 10°C dla chłodzenia pompą ciepła 1 oraz o temperaturze 15°C dla chłodzenia naturalnego przetłaczany jest rurociągiem do górnej strefy zasobnika chłodu 2. Do zasobnika chłodu 2 podłączony jest rurociągami płytowy wymiennik ciepła 9, który zasilany jest wodą gruntową o temperaturze około 10°C. Dla pracy pompy ciepła 1 czynnik chłodu o temperaturze około 5°C zasysany jest przez pompę 18 i poprzez otwarty zawór trójdrogowy 5 z dolnej strefy zasobnika chłodu 2 do wymiennika ciepła 9, skąd po podgrzaniu do temperatury około 10°C przetłaczany jest rurociągiem do górnej strefy zasobnika chłodu 2 poprzez otwarty zawór trójdrogowy 4. Dla chłodzenia naturalnego czynnik chłodu o temperaturze około 15°C zasysany jest przez pompę 18 poprzez zamknięty zawór trójdrogowy 5 z górnej strefy zasobnika chłodu 2 do wymiennika ciepła 9 skąd po schłodzeniu do temperatury około 10°C przetłaczany jest rurociągiem poprzez zamknięty zawór trójdrogowy 4 do dolnej strefy zasobnika chłodu 2.

Claims (1)

1. Układ chłodzenia offsetowych maszyn drukarskich wykorzystujący do chłodzenia wodą gruntową i zawierający wymiennik ciepła, pompy obiegowe, urządzenia chłodzone i system rurociągów, znamienny tym, że składa się z zasobnika ciepła (3) oraz zasobnika chłodu (2) pomiędzy którymi zamontowana jest pompa ciepła (1), która połączona jest rurociągami z zamontowaną pompą cyrkulacyjną (12) z dolną i z górną strefą zasobnika chłodu (2) i połączona jest rurociągami z zamontowaną pompą cyrkulacyjną (11) z dolną i z górną strefą zasobnika ciepła (3), przy czym do zasobnika chłodu (2) i do zasobnika ciepła (3) podłączona jest chłodnica cieczy (10), która systemem rurociągów z pompami (13) i (14) łączy górną i dolną strefę zasobnika ciepła (3) oraz górną i dolną strefę zasobnika chłodu (2), a do zasobnika ciepła (3) podłączone jest źródło ciepła (8), które połączone jest rurociągiem zasilającym i zrzucającym czynnik grzewczy z zamontowaną pompą (15) oraz odbiornik ciepła (7), który połączony jest z zasobnikiem ciepła (3) rurociągiem zasilającym z zamontowaną pompą (16) i rurociągiem zrzucającym z dolną i z górną strefą zasobnika ciepła (3), a do zasobnika chłodu (2) podłączony jest odbiornik chłodu (6), który przez rurociągi z zamontowaną pompą (17) połączony jest do dolnej i do górnej strefy zasobnika chłodu (2) i płytowy wymiennik ciepła (9), który poprzez system rurociągów z zamontowanymi zaworami trójdrogowymi (4) i (5) oraz pompą (18) połączony jest z dolną i z górną strefą zasobnika chłodu (2) i który jest zasilany wodą gruntową.

   PL 219 711 B1