PL229146B1 - Sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku i instalacja ogrzewania/chłodzenia budynku - Google Patents

Abstract

Sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku charakteryzuje się tym, że reguluje się masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła (3) i zbiornikiem buforowym (4) w zależności od liczby włączonych zestawów pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym tak, aby masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym odpowiadało masowemu natężeniu przepływu pierwszego płynu roboczego w obiegu pierwotnym. Instalacja charakteryzuje się tym, że w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła (3) i zbiornikiem buforowym (4) znajduje się co najmniej jedna modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego (6), której wejście sterujące połączone jest z wyjściem bloku regulacji (7), którego wejścia połączone są z zestawami pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku i instalacja ogrzewania/chłodzenia budynku. Rozwiązanie znajduje zastosowanie w instalacjach hydraulicznych grzewczych, chłodniczych lub grzewczo-chłodniczych budynków, mających dwa obiegi z różnymi płynami roboczymi połączone ze sobą za pośrednictwem wymiennika ciepła, w których po stronie pierwotnej może pracować więcej niż jedno urządzenie grzewcze, w szczególności pompa ciepła.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL218272 sposób i układ do ogrzewania/chłodzenia budynków i hal magazynowo-logistycznych.

Sposób polega na tym, że energię elektryczną zamienia się na ciepło w pompie ciepła, a wyprowadzony z niej czynnik termodynamiczny rozdziela się na dwa strumienie, w proporcji wynikającej z bieżącego zapotrzebowania na moc cieplną/chłodniczą, z których jeden kieruje się do radiatorów o dużej pojemności cieplnej, a drugi - do radiatorów o małej pojemności cieplnej. Według wynalazku wyprowadzony z gruntowego wymiennika ciepła czynnik termodynamiczny rozdziela się za pośrednictwem zewnętrznego rozdzielacza strumienia na dwa strumienie, z których jeden kieruje się do pompy ciepła, a drugi bezpośrednio do modułu grzewczego. Układ do realizacji tego sposobu zawiera co najmniej jedną instalację grzewczą współpracującą z gruntowym wymiennikiem ciepła, którego wyjście połączone jest za pośrednictwem zewnętrznego rozdzielacza strumienia z wejściami pompy ciepła i modułu grzewczego. Wyjście tego modułu połączone jest za pośrednictwem drugiego zewnętrznego rozdzielacza strumienia z wejściami pompy ciepła oraz gruntowego wymiennika ciepła. Do modułu grzewczego jest także bezpośrednio przyłączone wyjście pompy ciepła po stronie górnej, a jej wyjście po stronie dolnej - do wejścia gruntowego wymiennika ciepła. Dodatkowo między rozdzielacze włączony jest wymiennik separacyjny.

W europejskim opisie zgłoszeniowym EP2056025 ujawniono cyrkulacyjny system grzewczy zawierający: zbiornik do gromadzenia gorącej wody, radiator pokojowy, pierwszą pompę cyrkulacyjną, która wywołuje przepływ wody ze zbiornika do radiatora i z powrotem, pompę ciepła do ogrzewania wody i drugą pompę cyrkulacyjną wywołującą przepływ wody ze zbiornika do pompy ciepła i z powrotem do zbiornika. Układ zawiera także układ sterujący połączony z czujnikami temperatury, który steruje pompą ciepła i zaworami trójdrożnymi w układzie zbiornika. Przedstawiona jest budowa pompy ciepła i dodatkowe wyposażenie zbiornika.

Z publikacji WO2009/099046 znana jest instalacja grzewcza posiadająca obieg pierwotny z układem źródła ciepła i pierwszym czynnikiem obiegowym, który sprzężony jest za pośrednictwem wymiennika ciepła z obiegiem wtórnym, zawierającym zbiornik połączony z radiatorami będącymi odbiornikami ciepła. W obiegu między zbiornikiem a radiatorami znajduje się zawór trójdrożny, pompa cyrkulacyjna, czujniki temperatury oraz blok sterujący, który steruje zaworem lub pompą między zbiornikiem i radiatorami, na podstawie pomiarów temperatur wody wpływającej ze zbiornika do radiatorów i wody przepływającej z powrotem z radiatorów do zbiornika. W ten sposób regulowana jest temperatura wody wpływającej i wypływającej z radiatorów do określonych, założonych wartości.

W publikacji WO2011/088807 międzynarodowego zgłoszenia patentowego przedstawiono instalację grzewczą i metodę regulacji pompy ciepła. Instalacja zawiera w ogrzewanej przestrzeni system grzewczy składający się z ogrzewania podłogowego, grzejników itp., który połączony jest przez pompę cyrkulacyjną z pompą ciepła. W instalacji znajduje się czujnik temperatury w ogrzewanej przestrzeni oraz czujnik temperatury na linii przepływu czynnika obiegowego między pompą ciepła i systemem grzewczym, a także jednostka sterująca połączona z czujnikami temperatury i pompą cyrkulacyjną. Metoda regulacji polega na tym, że w określonym czasie cyklicznie dokonuje się pomiarów temperatur, ocenia się zużycie ciepła w ogrzewanej przestrzeni, monitoruje się czas pracy pompy cyrkulacyjnej oraz monitoruje się, czy w ogrzewanej przestrzeni w określonym czasie osiągnięta została wymagana założona temperatura. Podane są zależności, według których na podstawie pomiarów temperatur i wartości okresów czasowych, jednostka sterująca steruje mocą cyklu grzewczego.

W hydraulicznych instalacjach grzewczych, chłodniczych lub grzewczo-chłodniczych z pompami ciepła wykorzystuje się sterowniki projektowane dla konkretnych pomp ciepła lub ich zestawów, za pomocą których steruje się włączaniem i wyłączaniem pomp ciepła tak, aby zapewnić odpowiednią temperaturę użytkownikowi tej instalacji. W zależności od potrzeb i stopnia złożoności instalacji, para metrami sterowania mogą być bieżące temperatury mierzone w różnych miejscach instalacji oraz zaproPL 229 146 B1 gramowana przez użytkownika temperatura czynnika obiegowego, który dociera do urządzeń grzewczych/chłodniczych w pomieszczeniach budynku. Najprostszy system grzewczy ma w swym obiegu jedną lub więcej połączonych kaskadowo pomp ciepła, do których dołączony jest zbiornik buforowy, z którego pobierany jest czynnik grzewczy/chłodniczy do urządzeń w budynku. Pompy ciepła są włączane przez sterownik tak, aby zapewnić oczekiwane, zaprogramowane parametry cieplne. Ze względu na efektywność instalacji, ważne jest utrzymywanie stałego rozkładu temperatur w zbiorniku, aby możliwie stała była różnica temperatur czynnika wpływającego z pompy ciepła do zbiornika i powracającego ze zbiornika do pompy, a także temperatura czynnika pobieranego ze zbiornika do urządzeń końcowych. W przypadku, gdy czynnikiem obiegowym jest woda i może ona być narażona na zamarznięcie na zewnątrz budynku, przeciwdziała się temu poprzez wymuszanie przepływu wody w obiegu za pomocą pompy cyrkulacyjnej także wtedy, gdy pompy ciepła nie pracują. Wadą takich rozwiązań jest zaburzenie rozkładów temperatur, zarówno w instalacji, jak i w zbiorniku, co prowadzi do nieefektywnej pracy pomp ciepła, a także obniża efektywność całej instalacji. Innym sposobem zapobiegania zamarzaniu czynnika obiegowego jest zastosowanie dwóch obiegów, zewnętrznego i wewnętrznego, sprzężonych ze sobą za pośrednictwem wymiennika ciepła. W obiegu wewnętrznym stosuje się wodę, a w obiegu zewnętrznym czynnik zamarzający przy niższych temperaturach, zwykle wodny roztwór glikolu. W takich instalacjach obieg czynnika w wewnętrznym wtórnym obiegu wymuszany jest za pomocą pompy cyrkulacyjnej pracującej ze stałą wydajnością, zależną od wymagań konkretnej instalacji. Najkorzystniejsze parametry wymiany ciepła między obiegiem pierwotnym i wtórnym zapewnione są wtedy, gdy masowe natężenia przepływu w obu obiegach są jednakowe i dla takich warunków projektowane są instalacje i sterowniki pomp cieplnych. W przypadku jednak, gdy w obiegu pierwotnym włączana może być, w zależności od zapotrzebowania na moc grzewczą, różna liczba pomp ciepła, z których każda wymusza określony przepływ czynnika, masowe natężenie przepływu w obiegu pierwotnym zmienia się, a w obiegu wtórnym pozostaje stałe. Przy zbyt szybkim przepływie w obiegu wtórnym, temperatura wody przepływającej przez wymiennik wzrasta o wartość mniejszą, niż założona, natomiast przepływ zbyt wolny powoduje, że woda w obiegu wtórnym nie jest w stanie odebrać całej energii cieplnej z obiegu pierwotnego, co może prowadzić do przegrzania i awaryjnego wyłączenia urządzeń. Niezależnie od tego, zanika uwarstwienie temperatur w zbiorniku buforowym. Różnica w prędkości przepływów czynników w obu obiegach niekorzystnie wpływa więc na efektywność całej instalacji, może również powodować jej rozregulowanie.

Sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku mającej zewnętrzny obieg pierwotny z pompami ciepła i wewnętrzny obieg wtórny ze zbiornikiem buforowym według wynalazku charakteryzuje się tym, że reguluje się masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła i zbiornikiem buforowym w zależności od liczby włączonych zestawów pomp ciepła w obiegu pierwotnym tak, aby masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym odpowiadało masowemu natężeniu przepływu pierwszego płynu roboczego w obiegu pierwotnym.

Masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym zmienia się poprzez skokową zmianę wydajności modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego za pomocą sygnału sterującego generowanego na wyjściu bloku regulacji na podstawie sygnałów wejściowych podawanych do bloku regulacji z każdego zestawu pomp ciepła w obiegu pierwotnym.

Dodatkowo reguluje się przepływ drugiego płynu roboczego za pomocą włączonej w obieg wtórny przepustnicy sterowanej dodatkowym sygnałem sterującym generowanym na wyjściu bloku regulacji na podstawie sygnałów wejściowych podawanych do bloku regulacji z każdego zestawu pomp ciepła w obiegu pierwotnym.

Korzystnie jako sygnały wejściowe dla bloku regulacji wykorzystuje się sygnały napięciowe określające stan włączenia/wyłączenia każdego zestawu pomp ciepła, które w bloku regulacji przekształca się na napięciowe sygnały sterujące o wartości zależnej od liczby włączonych zestawów pomp ciepła.

W innym wariancie jako sygnały wejściowe dla bloku regulacji wykorzystuje się sygnały prądowe określające stan włączenia/wyłączenia każdego zestawu pomp ciepła, które w bloku regulacji przekształca się na prądowe sygnały sterujące o wartości zależnej od liczby włączonych zestawów pomp ciepła.

Instalacja ogrzewania/chłodzenia budynku według wynalazku, mająca zewnętrzny obieg pierwotny pierwszego płynu roboczego z co najmniej dwoma niezależnie uruchamianymi zestawami pomp ciepła połączonymi ze sterownikiem, połączony za pośrednictwem wymiennika ciepła z wewnętrznym obiegiem wtórnym drugiego płynu roboczego mającym zbiornik buforowy drugiego płynu roboczego, do

PL 229 146 B1 którego dołączone są urządzenia grzewcze/chłodnicze budynku charakteryzuje się tym, że w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła i zbiornikiem buforowym znajduje się co najmniej jedna modulowana pompa cyrkulacyjną obiegu wtórnego, której wejście sterujące połączone jest z wyjściem bloku regulacji, którego wejścia połączone są z zestawami pomp ciepła w obiegu pierwotnym.

W jednym z wariantów instalacji w obiegu wtórnym znajdują się dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu wtórnego, których wejścia sterujące połączone są z oddzielnymi wyjściami bloku regulacji.

W obiegu wtórnym może znajdować się dodatkowo przepustnica, której wejście sterujące połączone jest z oddzielnym wyjściem bloku regulacji.

W kolejnym wariancie w obiegu pierwotnym znajduje się co najmniej jedna wspólna modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu pierwotnego, której wejście sterujące połączone jest z oddzielnym wyjściem bloku regulacji, a każdy zestaw pomp ciepła wyposażony jest w zawór odcinający.

W obiegu pierwotnym mogą znajdować się dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu pierwotnego, a w obiegu wtórnym dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu wtórnego, przy czym wejścia sterujące każdej z pomp połączone są z oddzielnym wyjściem bloku regulacji.

Rozwiązanie według wynalazku zapobiega rozregulowaniu i spadkowi efektywności instalacji grzewczej/chłodniczej z dwoma obiegami sprzężonymi za pośrednictwem wymiennika ciepła w przypadku, gdy w zewnętrznym obiegu pierwotnym sterownik może włączać do pracy różną liczbę pomp cieplnych lub ich zestawów.

Przykładowe realizacje rozwiązania według wynalazku zilustrowane są rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schemat instalacji w pierwszym przykładzie, fig. 2 - schemat instalacji w drugim przykładzie, fig. 3 - w trzecim przykładzie, a fig. 4 - w czwartym przykładzie.

Sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku realizowany jest w instalacji mającej zewnętrzny obieg pierwotny, w którym może pracować więcej niż jeden zestaw pomp ciepła i wewnętrzny obieg wtórny ze zbiornikiem buforowym. W przykładowej realizacji przedstawionej na fig. 1, w obiegu pierwotnym są trzy gazowe absorpcyjne pompy ciepła 1, tj. pompy GAHP, pracujące na zewnątrz budynku, włączane i wyłączane niezależnie i połączone ze sterownikiem 2, który steruje pracą pomp ciepła 1 w zależności od zaprogramowanych temperatur. W obiegu tym płynem roboczym jest wodny roztwór glikolu, przykładowo 35% roztwór glikolu monoetylenowego w wodzie, co zapobiega jego zamarzaniu przy ujemnych zewnętrznych temperaturach do minus 25°C. Pierwszy płyn roboczy krążący w pierwotnym obiegu wymienia ciepło za pośrednictwem wymiennika ciepła 3 z drugim płynem roboczym, którym jest woda krążąca w obiegu wtórnym, znajdującym się wewnątrz budynku. W obiegu wtórnym znajduje się zbiornik buforowy 4, do którego dołączone są urządzenia grzewcze/chłodnicze 5 w budynku. Cyrkulację wody w wewnętrznym obiegu wtórnym zapewnia modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego 6 sterowana z wyjścia bloku regulacji 7, na podstawie sygnałów wejściowych podawanych do tego bloku z pomp ciepła 1. W przykładowej instalacji każda z pomp ciepła 1 generuje moc 38,3 kW i wyposażona jest we własną pompę cyrkulacyjną zapewniającą przepływ o stałej wydajności ok. 3 m³/h, a modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego 6 ma moduł wejściowy umożliwiający 3-stopniową regulację przepływu. Optymalne warunki pracy całej instalacji, a w szczególności wymiany ciepła między obiegiem pierwotnym i obiegiem wtórnym, występują wtedy, gdy masowe natężenia przepływu czynników w obu obiegach są zbliżone. W zależności od zapotrzebowania na moc cieplną, w obiegu pierwotnym może jednak być włączona i pracować różna liczba pomp ciepła 1, co oznacza zmiany prędkości przepływu, a tym samym masowego natężenia przepływu pierwszego płynu roboczego w obiegu pierwotnym. Gdy pompa cyrkulacyjna wtórnego obiegu pracuje ze stałą wydajnością, natężenie przepływu drugiego płynu roboczego może więc być mniejsze lub większe od natężenia przepływu czynnika w obiegu pierwotnym, co pogarsza parametry wymiany ciepła, może prowadzić do zaniku prawidłowego uwarstwienia temperatur w zbiorniku buforowym, a także wystąpienia niekorzystnego taktowania pracy pomp ciepła. Aby zapewnić optymalne warunki i efektywną pracę instalacji oraz poszczególnych jej urządzeń, dostosowuje się wielkość masowego natężenia przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym do aktualnej wartości masowego natężenia przepływu pierwszego płynu roboczego w obiegu pierwotnym, w zależności od liczby włączonych pomp ciepła. W tym celu w momencie włączenia/wyłączenia każdej z pomp ciepła 1 w obiegu pierwotnym podaje się z tych pomp sygnały napięciowe 230 V/0 V do bloku regulacji 7, w którym są one przetwarzane na wyjściowy napięciowy sygnał sterujący o wartości zależnej od liczby sygnałów wejściowych, tj. liczby włączonych pomp

PL 229 146 B1 ciepła 1. Napięciowy sygnał sterujący podaje się do modułu wejściowego modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6 zmieniając w ten sposób wydajność tej pompy. W przykładowej realizacji przy włączonej jednej pompie ciepła 1, w obiegu pierwotnym generowany jest przepływ ok. 3 m ³/h, do jednego wejścia bloku regulacji 7 podawany jest sygnał napięciowy 230 V, a na jego wyjściu generowany jest napięciowy sygnał sterujący 3 V, co wywołuje zaprogramowany dla tego napięcia w modulowanej pompie cyrkulacyjnej obiegu wtórnego przepływ ok. 3 m³/h. Przy dwóch pracujących pompach ciepła 1 przepływ w obiegu pierwotnym wynosi 6 m³/h, podawane są dwa sygnały wejściowe 230 V na wejścia bloku regulacji 7, napięciowy sygnał sterujący wynosi 6 V, a przepływ w obiegu wtórnym ok. 6 m ³/h, natomiast dla trzech pracujących pomp ciepła wartości te wynoszą odpowiednio: 9 m ³/h, trzy sygnały 230 V, sygnał sterujący 9V, przepływ w obiegu wtórnym ok. 9 m ³/h. Prędkość przepływu, a także masowe natężenie przepływu w obu obiegach może się różnić o kilka procent, ze względu na różne parametry wymiany ciepła dla wody i glikolu. W przypadku, gdy parametry modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6 nie zapewniają wymaganej regulacji przepływu wynikającej z liczby zastosowanych pomp ciepła 1 w obiegu pierwotnym, dodatkowo w obiegu wtórnym umieszcza się przepustnicę 8 sterowaną z oddzielnego wyjścia bloku regulacji 7, także na podstawie sygnałów podawanych na jego wejścia z pomp ciepła 1. W tym przypadku drugi sygnał wyjściowy z bloku regulacji 7 podany do przepustnicy 8 powoduje dalszą redukcję przepływu do wartości odpowiadającej przepływowi w obiegu pierwotnym. W zależności od parametrów i liczby pomp ciepła lub ich zestawów zastosowan ych w obiegu pierwotnym, a także parametrów modulowanych pomp cyrkulacyjnych w obiegu wtórnym, blok regulacji 7 programuje się tak, aby zadana liczba i wielkość sygnałów wejściowych z pomp ciepła przetwarzana w nim była na zadaną liczbę i wartości wyjściowych sygnałów sterujących.

Typowa instalacja ogrzewania/chłodzenia budynku ma zewnętrzny obieg pierwotny z pompami ciepła, w którym krąży pierwszy płyn roboczy i wewnętrzny obieg wtórny zawierający zbiornik buforowy drugiego płynu roboczego, sprzężone ze sobą za pośrednictwem wymiennika ciepła. Rozwiązania takie stosowane są w przypadku, gdy pompy ciepła stoją na zewnątrz budynku i płyn roboczy narażony jest na ujemne temperatury. Aby zapobiec jego zamarzaniu stosuje w nich jako czynnik obiegowy wodny roztwór glikolu. Czynnikiem obiegowym w obiegu wtórnym, w urządzeniach grzewczych/chłodniczych w budynku, jest najkorzystniej woda. W przykładowej instalacji według wynalazku w obiegu pierwotnym znajduje się więcej niż jedna pompa ciepła 1 lub więcej niż jeden zestaw pomp ciepła, które są połączone ze sterownikiem 2, za pomocą którego włączana jest do pracy odpowiednia liczba pomp ciepła, w zależności od ustawionych przez użytkownika parametrów temperaturowych czynnika grzewczego/chłodniczego. W obiegu wtórnym znajduje się modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego 6 i zbiornik buforowy 4, z którym połączone są urządzenia grzewcze/chłodnicze 5 w budynku. Obieg pierwotny połączony jest z obiegiem wtórnym za pośrednictwem wymiennika ciepła 3 oraz bloku regulacji 7. W zależności od liczby sygnałów pojawiających się na wejściach bloku regulacji 7, na jego wyjściu generowany jest sygnał wyjściowy o różnej wartości, który wysyłany jest do modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6 i steruje jej włączaniem z różną wydajnością.

W pierwszym przykładzie, pokazanym na fig. 1, w obiegu pierwotnym znajdują się trzy pompy ciepła 1 z których każda wyposażona jest we własną pompę cyrkulacyjną zapewniającą przepływ o stałej wydajności ok. 3 m³/h. Każda z pomp ciepła 1 połączona jest z oddzielnym wejściem bloku regulacji 7, którego wyjście połączone jest z modułem wejściowym modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6 o maksymalnej wydajności 9 m³/h. Gdy nie pracuje żadna z pomp ciepła 1, na żadnym z wejść bloku regulacji 7 nie pojawia się sygnał napięciowy, a sygnał wyjściowy wynosi 1 V. Gdy jedna pompa ciepła 1 jest włączana do pracy, wysyłany jest z niej sygnał napięciowy 230 V na pierwsze wejście bloku regulacji 7, co powoduje wysłanie z jego wyjścia sygnału sterującego o wartości 3,3 V do modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6, co powoduje jej włączenie z 33% wydajnością, tj. ok. 3 m³/h. Przy włączonych dwóch pompach ciepła 1, sygnały 230 V pojawiają się na dwóch wejściach bloku regulacji 7, a na jego wyjściu generowany jest sygnał 6,6 V uruchamiający modulowaną pompę cyrkulacyjną obiegu wtórnego 6 z wydajnością 66%, tj. ok. 6 m³/h. Przy włączonych trzech pompach ciepła 1, sygnały 230 V pojawiają się na trzech wejściach bloku regulacji 7 i generowany jest sygnał wyjściowy o wartości 10 V uruchamiający pompę w obiegu wtórnym ze 100% wydajnością, tj. 9 m³/h.

W drugim przykładzie, pokazanym na fig. 2, w obiegu pierwotnym znajduje się sześć zestawów pomp ciepła 1, po dwie pompy w każdym zestawie, przy czym każdy zestaw ma wspólną pompę cyrkulacyjną. W obiegu wtórnym znajdują się dwie połączone równolegle modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu wtórnego 6. Blok regulacji ma sześć wejść, z których każde połączone jest z jednym zestawem

PL 229 146 B1 pomp ciepła 1 oraz dwa wyjścia, z których każde połączone jest z jedną modulowaną pompą cyrkulacyjną obiegu wtórnego 6. W zależności od liczby włączonych do pracy zestawów pomp ciepła, na wejściach bloku regulacji 7 pojawi się od jednego do sześciu sygnałów, które wygenerują różne wartości sygnałów na każdym z jego dwóch wyjść, które wysterują pracę każdej z pomp w obiegu wtórnym z odpowiednią wydajnością tak, aby prędkości przepływu czynników w obu obiegach były sobie równe, z marginesem kilku procent wynikającym z różnych parametrów cieplnych tych czynników.

Trzeci przykład realizacji, pokazany na fig. 3, przedstawia instalację, w której obieg pierwotny zawiera trzy pompy ciepła 1 mające jedną wspólną modulowaną pompę cyrkulacyjną obiegu pierwotnego 9, przy czym każda z pomp ciepła 1 zaopatrzona jest w zawór odcinający 10. Przy wyłączeniu dowolnej z pomp ciepła zamykany jest jej zawór odcinający 10, aby przez tę pompę nie było przepływu pierwszego płynu roboczego. W obiegu wtórnym znajduje się jedna modulowana pompa cyrkulacyjn a obiegu wtórnego 6. W tym przypadku blok regulacji 7 ma trzy wejścia, z których każde połączone jest z jedną pompą ciepła oraz dwa wyjścia, z których jedno połączone jest z modulowaną pompą cyrkulacyjną obiegu pierwotnego 9, a drugie - z modulowaną pompą cyrkulacyjną obiegu wtórnego 6. W zależności od liczby sygnałów napięciowych z pomp ciepła 1 podawanych na wejścia bloku regulacji 7, na każdym z jego wyjść generowany jest sygnał napięciowy o odpowiedniej wartości, który ustawia każdą z pomp do pracy z wydajnością odpowiadającą liczbie włączonych do pracy pomp ciepła 1.

W czwartym przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 4, obieg pierwotny instalacji posiada cztery pompy ciepła 1, każda z własną pompą cyrkulacyjną, a w obiegu wtórnym, oprócz modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego 6, włączona jest przepustnica 8 sterowana elektrycznie. Blok regulacji 7 ma cztery wejścia, każde połączone z jedną pompą ciepła 1. Jedno wyjście bloku regulacji 7 połączone jest z modulowaną pompą cyrkulacyjną obiegu wtórnego 6, a jego drugie wyjście - z przepustnicą 8. W tym przykładzie modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego 6 ma maksymalną wydajność 12 m³/h, odpowiadającą przepływowi przy czterech włączonych pompach ciepła, każda po 3 m³/h. Ponieważ w modulowanej pompie cyrkulacyjnej nie można wygenerować przepływu mniejszego niż 1/3 jej wydajności, przy włączonej jednej pompie ciepła w obiegu pierwotnym, na jednym wyjściu bloku regulacji 7 generowany jest sygnał sterujący zapewniający pracę pompy z jej minimalną wydajnością 4 m³/h, a na drugim wyjściu bloku regulacji 7 generowany jest sygnał sterujący dla przepustnicy 8, który powoduje ustawienie jej klapy w takiej pozycji, aby zmniejszyć prędkość przepływu w obiegu wtórnym do 3 m³/h.

Przedstawione przykłady nie wyczerpują możliwości różnych konfiguracji pomp ciepła i modulowanych pomp cyrkulacyjnych w instalacji, do których dostosowywany jest i odpowiednio programowany blok regulacji. Liczba wejść bloku regulacji zależy od liczby niezależnie uruchamianych zestawów pomp ciepła w obiegu pierwotnym, natomiast liczba jego wyjść dostosowana do liczby urządzeń, które mają być sterowane, tj. liczby modulowanych pomp cyrkulacyjnych i przepustnic.

Wartości napięć sygnałów wyjściowych z bloku regulacji 7 mogą być wybierane i programowane dowolnie, w zależności od potrzeb i wymagań zastosowanych modulowanych pomp cyrkulacyjnych w obiegu wtórnym lub w obu obiegach, przy czym wartości te są zawsze zależne od liczby sygnałów podawanych na wejścia bloku regulacji, która odpowiada liczbie włączonych do pracy pomp ciepła lub ich zestawów.

Claims (10)

1. Sposób optymalizacji pracy instalacji ogrzewania/chłodzenia budynku mającej zewnętrzny obieg pierwotny z pompami ciepła sprzężony poprzez wymiennik ciepła z wewnętrznym obiegiem wtórnym mającym zbiornik buforowy, znamienny tym, że reguluje się masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła (3) i zbiornikiem buforowym (4) w zależności od liczby włączonych zestawów pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym tak, aby masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym odpowiadało masowemu natężeniu przepływu pierwszego płynu roboczego w obiegu pierwotnym.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że masowe natężenie przepływu drugiego płynu roboczego w obiegu wtórnym zmienia się poprzez skokową zmianę wydajności modulowanej pompy cyrkulacyjnej obiegu wtórnego (6) za pomocą sygnału sterującego generowanego na

PL 229 146 B1 wyjściu bloku regulacji (7) na podstawie sygnałów wejściowych podawanych do bloku regulacji (7) z każdego zestawu pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dodatkowo reguluje się przepływ drugiego płynu roboczego za pomocą włączonej w obieg wtórny przepustnicy (8) sterowanej dodatkowym sygnałem sterującym generowanym na wyjściu bloku regulacji (7) na podstawie sygnałów wejściowych podawanych do bloku regulacji (7) z każdego zestawu pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako sygnały wejściowe dla bloku regulacji (7) wykorzystuje się sygnały napięciowe określające stan włączenia/wyłączenia każdego zestawu pomp ciepła (1), które w bloku regulacji (7) przekształca się na napięciowe sygnały sterujące o wartości zależnej od liczby włączonych zestawów pomp ciepła (1).

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako sygnały wejściowe dla bloku regulacji (7) wykorzystuje się sygnały prądowe określające stan włączenia/wyłączenia każdego zestawu pomp ciepła (1), które w bloku regulacji (7) przekształca się na prądowe sygnały sterujące o wartości zależnej od liczby włączonych zestawów pomp ciepła (1).

6. Instalacja ogrzewania/chłodzenia budynku mająca zewnętrzny obieg pierwotny pierwszego płynu roboczego z co najmniej dwoma niezależnie uruchamianymi zestawami pomp ciepła połączonymi ze sterownikiem, połączony za pośrednictwem wymiennika ciepła z wewnętrznym obiegiem wtórnym drugiego płynu roboczego mającym zbiornik buforowy drugiego płynu roboczego, do którego dołączone są urządzenia grzewcze/chłodnicze budynku, znamienna tym, że w obiegu wtórnym pomiędzy wymiennikiem ciepła (3) i zbiornikiem buforowym (4) znajduje się co najmniej jedna modulowana pompa cyrkulacyjna obiegu wtórnego (6), której wejście sterujące połączone jest z wyjściem bloku regulacji (7), którego wejścia połączone są z zestawami pomp ciepła (1) w obiegu pierwotnym.

7. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że w obiegu wtórnym znajdują się dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu wtórnego (6), których wejścia sterujące połączone są z oddzielnymi wyjściami bloku regulacji (7).

8. Instalacja według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że w obiegu wtórnym znajduje się przepustnica (8), której wejście sterujące połączone jest z oddzielnym wyjściem bloku regulacji (7).

9. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że w obiegu pierwotnym znajduje się co najmniej jedna wspólna modulowana pompa cyrkulacyjną obiegu pierwotnego (9), której wejście sterujące połączone jest z oddzielnym wyjściem bloku regulacji (7), a każdy zestaw pomp ciepła (1) wyposażony jest w zawór odcinający (10).

10. Instalacja według zastrz. 9, znamienna tym, że w obiegu pierwotnym znajdują się dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu pierwotnego (9), a w obiegu wtórnym dwie równolegle połączone modulowane pompy cyrkulacyjne obiegu wtórnego (6), przy czym wejścia sterujące każdej z pomp połączone są z oddzielnym wyjściem bloku regulacji (7).