PL222460B1 - Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii - Google Patents

Description

Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 04.11.2013 (19) PL (11) 222460 (13) B1 (51) Int.Cl.

F24D 12/02 (2006.01) F03D 9/00 (2006.01) F24J 2/42 (2006.01) F24J 3/08 (2006.01) H01L 31/042 (2006.01)

Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii

(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(73) Uprawniony z patentu: ZIELONA ENERGIA SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ,
Szczucin, PL
11.05.2015 BUP 10/15	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	RAFAŁ ORSZULAK, Skrzynka, PL
29.07.2016 WUP 07/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Damian Krężel

PL 222 460 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii, stosowany do zapewnienia całorocznej samowystarczalności energetycznej budynku, z możliwością generowania nadwyżki energii, spełniając tym samym kryteria wymagania dla budynku „plusenegretycznego”. System może być stosowany w budynkach mieszkalnych, przemysłowych i budynkach użyteczności publicznej.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr PL 393209 znany jest zintegrowany układ ogrzewania, klimatyzacji oraz podgrzewania wody użytkowej w budynku niskoenergetycznym, składający się z trzech obwodów pętli solarnego zestawu dachowego, usytuowanego pod budynkiem ziemnego akumulatora ciepła słonecznego i z usytuowanej w jego wnętrzu betonowej grzewczej płyty, w której są zabetonowane pętle rur i powiązana z pętlami dachowych modułów solarnych wężownica do podgrzewania wody użytkowej, nadto z rekuperatora, częściowo położonego w obrębie akumulatora, k omory kierunku przepływu powietrza z klapą zmiany kierunku przepływu powietrza, separatorów powietrza ze zbiornikami skroplin, rury z czerpnią powietrza oraz z wyciągowej rury z wyrzutnią, poprzez które jest wyciągane z obiektu powietrze zużyte.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 207849 układ grzewczy do ogrzewania pomieszczeń z zastosowaniem naturalnych i odnawialnych źródeł ciepła, składający się z kolektorów słonecznych, modułu transportu energii słonecznej, wymienników ciepła, zasobnika ciepłej wody użytkowej, pompy ciepła, układu pomp transportu podgrzanej wody. Układ składa się z kolektorów słonecznych, połączonych z modułem transferu energii słonecznej, które są połączone z zasobnikiem ciepłej wody użytkowej, do którego poprzez naczynie przeponowe i zawór bezpieczeństwa, dostarczana jest woda z wodociągów. Pompa ciepła poprzez zawór trójdrogowy jest połączona ze zbiornikiem buforowym ciepłej wody technologicznej, natomiast zasobnik ciepłej wody użytkowej poprzez pompę i płytowy wymiennik ciepła oraz pompę i zawór bezpieczeństwa, jest połączony z pompą ciepła i bezpośrednio z wymiennikiem ciepła.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr PL 386991 znany jest zintegrowany system ogrzewania, wentylacji, klimatyzacji oraz podgrzewania ciepłej wody użytkowej w budynku, wypos ażony w absorbery słoneczne, wymienniki ciepła i akumulatory ciepła, składa się z dwóch obwodów solarów dachowych, płyty betonowej z zatopionym obwodem pętli, umieszczonej w górnej warstwie akumulatora ziemnego pod budynkiem, obwodu pętli rur akumulatora do podgrzania ciepłej wody, obwodu pętli zimnych i obwodu pętli w ścianach zewnętrznych. System wentylacyjno-klimatyzacyjny ma czerpnię powietrza i wyrzutnię powietrza, połączone poprzez komorę kierunku przepływu powietrza i separator z rekuperatorem, położonym w akumulatorze pod budynkiem, i rekuperatorem poza budynkiem, a poprzez drugi separator i ponownie komorę kierunku przepływu powietrza z nawiewem świeżego powietrza i wywiewem, zużytego powietrza.

Natomiast z chińskiego opisu wzoru użytkowego nr CN 201789307 znany jest energetyczny system nowej generacji, który zawiera moduł słoneczny, turbina wiatrowa, fermentor biogazu i hybrydowy kontroler modułu słonecznego. Moduł słoneczny i turbina wiatrowa są odpowiednio połączone z kontrolerem hybrydowym energii wiatrowej i słonecznej, a hybrydowy sterownik jest połączony z akumulatorem. Przemienniki fermentacyjne biogazu są połączone z generatorem turbiny.

Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii, według wynalazku, zawierający panele fotowoltaiczne, kolektory słoneczne oraz generatory wiatrowe, wymiennik gruntowy, pompy ciepła, moduły zarządzania i sterowania, instalacje przyłączeniowe energetyczne i wodne, charakteryzuje się tym, że panele fotowoltaiczne połączone są poprzez przyłączony do modułu zarządzania kontroler ładowania z baterią akumulatorów oraz z połączonym z modułem zarządzania z inwerterem, do którego są podłączone jednocześnie generatory wiatrowe, połączone również z baterią akumulatorów. Inwerter połączony jest z linią odbiorników użytkowych energii elektrycznej oraz zasila elektrycznie pompę ciepła, sterowaną modułem zarządzania. Pompa ciepła jest połączona przewodami wody ciepłej i wody zimnej z naczyniem przeponowym, poprzez pompę z jednej strony z wymiennikiem gruntowym, a z drugiej strony poprzez system zaworowy z wymiennikiem ciepła poprzez pompą obiegową z zasobnikiem buforowym. Grzałka elektryczna zasobnika buforowego jest zasilana elektrycznie z inwertera, przy czym zasobnik buforowy jest poprzez system zaworowy i naczynie przeponowe zasilany wodą, korzystnie wodociągową oraz połączony z rozdzielaczem c.o. połączonym z instalacją grzewczą i kontrolowanym przez moduł zarządzania. Zasobnik buforowy jest również połączony przewodami wody ciepłej i wody zimnej

PL 222 460 B1 z zasobnikiem solarnym, którego grzałka elektryczna jest zasilana elektrycznie z inwertera. Zasobnik solarny zawiera wymiennik ciepła kolektorów słonecznych, które są z drugiej strony połączone przewodem wodnym, z zasilanym elektrycznie z inwertera, zespołem pompowo-sterowniczym zestawu solarnego, połączonym z modułem zarządzania. Zasobnik solarny jest połączony poprzez zawory i naczynie przeponowe ze źródłem zasilania wodą a z jego drugiej strony usytuowane jest przyłącze z pompą obiegową instalacji ciepłej wody użytkowej, połączonej ze źródłem zasilania wodą poprzez zawór trójdrożny.

Moduły zarządzania oraz korzystnie odbiorniki użytkowe są połączone ze stacją zarządzania poprzez przełącznik zbiorczy. Dla przypadku zdalnego sterowania systemem według wynalazku, do przełącznika zbiorczego jest podłączony serwer zdalnego sterowania, umożliwiający poprzez sieć internetową sterowania i kontrolę parametrów wszystkich układów sytemu.

Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii, według wynalazku, dzięki zbiorczemu zastosowaniu w jednym układzie paneli fotowoltaicznych, generatorów wiatrowych, kolektorów słonecznych oraz ciepła geotermalnego, umożliwia zasilanie obiektów budowlanych w energię elektryczną i cieplną na poziomie zapewniającym pokrycie zapotrzebowania energetycznego budynku. Zintegrowanie parametrów pracy systemu za pomocą modułów zarządzających również pozwala na możliwość dowolnego /np. za pomocą mobilnych urządzeń telekomunikacyjnych/ zdalnego zarządzania monitorowania oraz wykorzystywania nadwyżek energii elektrycznej i cieplnej, zmagazynowanej w układach magazynowych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy systemu, fig. 2 - schemat ideowy z układem połączenia modułów zarządzania i zdalnej kontroli.

Panele fotowoltaiczne 1 połączone są poprzez przyłączony do modułu zarządzania Z1 kontroler ładowania 2 z baterią akumulatorów 3 oraz z połączonym z modułem zarządzania Z2 z inwerterem 4, do którego są podłączone jednocześnie generatory wiatrowe 5, połączone również z baterią akumulatorów 3. Inwerter 4 połączony jest z linią odbiorników użytkowych 6 energii elektrycznej oraz zasila elektrycznie pompę ciepła 7, sterowaną modułem zarządzania Z3, połączoną przewodami wody ciepłej 8' i wody zimnej 8 z naczyniem przeponowym 9 poprzez pompę 10 z jednej strony z wymienn ikiem gruntowym 11, a z drugiej strony poprzez system zaworowy z wymiennikiem ciepła 12 poprzez pompę obiegową z zasobnikiem buforowym 13, którego grzałka elektryczna 14 jest zasilana elektrycznie z inwertera 4. Zasobnik buforowy 13 jest poprzez system zaworowy i naczynie przeponowe 15 zasilany wodą, korzystnie wodociągową oraz połączony z rozdzielaczem c.o. 16, połączonym z instalacją grzewczą i kontrolowanym przez moduł zarządzania Z4. Zasobnik buforowy 13 jest również połączony przewodami wody ciepłej 8' i wody zimnej 8 z zasobnikiem solarnym 17, którego grzałka elektryczna 18 jest zasilana elektrycznie z inwertera 4, zawierającym wymiennik ciepła 19 kolektorów słonecznych 20, które są z drugiej strony połączone przewodem wodnym, z zasilanym elektrycznie z inwertera 4, zespołem pompowo-sterowniczym 21 zestawu solarnego, połączonym z modułem zarządzania Z5. Zasobnik solarny 17 jest połączony poprzez zawory i naczynie przeponowe 22 ze źródłem zasilania wodą a z jego drugiej strony usytuowane jest przyłącze 23 z pompą obiegową 24 instalacji ciepłej wody użytkowej, połączonej ze źródłem zasilania wodą poprzez zawór trójdrożny 25. Moduły zarządzania Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5 oraz korzystnie odbiorniki użytkowe 6 są połączone ze stacją zarządzania 26 poprzez przełącznik zbiorczy 27. Do przełącznika zbiorczego 27 jest podłączony serwer zdalnego sterowania 28.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną z zastosowaniem odnawialnych źródeł energii, zawierający panele fotowoltaiczne, kolektory słoneczne oraz generatory wiatrowe, wymiennik gruntowy, pompy ciepła, moduły zarządzania i sterowania, instalacje przyłączeniowe energetyczne i wodne, znamienny tym, że panele fotowoltaiczne (1) połączone są poprzez przyłączony do modułu zarządzania (Z1) kontroler ładowania (2) z baterią akumulatorów (3) oraz z połączonym z modułem zarządzania (Z2) z inwerterem (4), do którego są podłączone jednocześnie generatory wiatrowe (5), połączone również z baterią akumulatorów (3), przy czym inwerter (4) połączony jest z linią odbiorników użytkowych (6) energii elektrycznej oraz zasila elektrycznie pompę ciepła (7), sterowaną modułem zarządzania (Z3), połączoną przewodami wody ciepłej (8') i wody zimnej (8)

   PL 222 460 B1 z naczyniem przeponowym (9) poprzez pompę (10) z jednej strony z wymiennikiem gruntowym (11), a z drugiej strony poprzez system zaworowy z wymiennikiem ciepła (12) poprzez pompę obiegową z zasobnikiem buforowym (13), którego grzałka elektryczna (14) jest zasilana elektrycznie z inwertera (4), przy czym zasobnik buforowy (13) jest poprzez system zaworowy i naczynie przeponowe (15) zasilany wodą, korzystnie wodociągową oraz połączony z rozdzielaczem c.o. (16), połączonym z instalacją grzewczą i kontrolowanym przez moduł zarządzania (Z4), natomiast zasobnik buforowy (13) jest również połączony przewodami wody ciepłej (8') i wody zimnej (8) z zasobnikiem solarnym (17), którego grzałka elektryczna (18) jest zasilana elektrycznie z inwertera (4), zawierającym wymiennik ciepła (19) kolektorów słonecznych (20), które są z drugiej strony połączone przewodem wodnym, z zasilanym elektrycznie z inwertera (4), zespołem pompowo-sterowniczym (21) zestawu solarnego, połączonym z modułem zarządzania (Z5), przy czym zasobnik solarny (17) jest połączony poprzez zawory i naczynie przeponowe (22) ze źródłem zasilania wodą a z jego drugiej strony usytuowane jest przyłącze (23) z pompą obiegową (24) instalacji ciepłej wody użytkowej, połączonej ze źródłem zas ilania wodą poprzez zawór trójdrożny (25), natomiast moduły zarządzania (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) oraz korzystnie odbiorniki użytkowe (6) są połączone ze stacją zarządzania (26) poprzez przełącznik zbiorczy (27).
2. 2. Zintegrowany system zasilania budynków energią elektryczną i cieplną, według zastrz. 1, znamienny tym, że do przełącznika zbiorczego (27) jest podłączony serwer zdalnego sterowania (28).

   PL 222 460 B1