PL242960B1 - Dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego na poszczególne pętle przepływów, który ma za zadanie utrzymanie zadanych parametrów grzania i/albo chłodzenia. Dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego ma rurę dystrybucyjną (13) zaopatrzoną na obwodzie w sześć przelotowych otworów (22), z których każdy przemieszczony jest na jej obwodzie o kąt 60°. Rura dystrybucyjna (13) napędzana jest od napędowego wałka (12) i osadzona w pierścieniach ślizgowych (9) znajdujących się wewnątrz kształtek (10), trójników (8) i gwintowanych wkładek. Kształtki (10) połączone są z trójnikami (8) nierozłącznie, przy czym trójniki (8) zaopatrzone są gwintowaną wkładkę, do której wkręcona jest wprowadzająca tuleja (1), w kanale której umieszczony jest cylindryczny tłoczek rozpierany sprężyną dociskową, zakończony sferyczną powierzchnią dostosowaną do kształtu sferycznie zakończonych przelotowych otworów (22).

Description

Przedmiotem wynalazku jest dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego na poszczególne pętle przepływów, który ma za zadanie utrzymanie zadanych parametrów grzania i/albo chłodzenia.

Znane dotychczas dystrybutory do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego oparte są najczęściej na dystrybutorach ze wspólnym połączonym kanałem przepływu. Oznacza to, że wpadający czynnik do dystrybutora, w przypadku braku oporów jest równomiernie rozprowadzany pomiędzy poszczególne obiegi grzewcze lub chłodzone. Oznacza to brak możliwości rozdziału obiegów pod względem temperatury, na przykład na utrzymywanie temperatury 30°C stopni dla ogrzewania płaszczyznowego, 45°C dla ogrzewania grzejnikowego, 60°C dla ogrzewania ciepłej wody użytkowej. Ponadto w dystrybutorach tych nie ma możliwości automatycznego i dynamicznego odcięcia poszczególnych kanałów dystrybucji/obiegów. Nie ma zatem możliwości na bieżąco realizacji kilku funkcji na jednym urządzeniu, to jest dynamicznego przejścia pomiędzy obwodami grzania, które pozwali na przykład pompie ciepła na stałą pracę bez wyłączania sprężarki. Uzyskanie zbliżonego efektu wymagało by zastosowania sześciu niezależnych pomp obiegowych z modulacją szerokości impulsów (PWM), czyli z regulowanym przepływem oraz sześciu niezależnych zaworów odcinających. Ponadto należałoby zastosować indywidualnie zaprogramowaną automatykę dla każdej instalacji opierającą się na przykład na programowalnych sterownikach logicznych (PLC), tym niemniej pomimo takich nakładów i tak nie można było by uzyskać stopniowej regulacji otwarcia poszczególnych kanałów dystrybucji.

Celem wynalazku jest opracowanie dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego, który zapewni możliwość przejścia stopniowego pomiędzy kanałami oraz dystrybucję czynnika grzewczego lub chłodniczego w zalecanych proporcjach, a także zapewni odwrócenie obiegu i tym samym poszczególny odbiornik ciepła staje się źródłem ciepła.

Dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że rura dystrybucyjna zaopatrzona jest na obwodzie w sześć przelotowych otworów z których każdy przemieszczony jest na jej obwodzie o kąt 60°, napędzana od połączonego z nią nierozłącznie napędowego wałka łożyskowanego w tulei mocującej za pomocą ślizgowego łożyska i osadzona w pierścieniach ślizgowych znajdujących się wewnątrz kształtek, trójników i gwintowanych wkładek i mogąca obracać się wokół swojej osi wzdłużnej o kąt 360°, gdzie kształtki połączone są z trójnikami nierozłącznie, przy czym trójniki zaopatrzone są gwintowaną wkładkę do której wkręcona jest wprowadzająca tuleja, w kanale której umieszczony jest cylindryczny tłoczek rozpierany sprężyną dociskową, zakończony sferyczną powierzchnią dostosowaną do kształtu sferycznie zakończonych przelotowych otworów. Rura dystrybucyjna wykonana jest z materiału niekorodującego, korzystnie ze stali nierdzewnej. Pomiędzy tłoczkiem a tuleją wprowadzającą jest uszczelka, korzystnie typu O-ring. Pomiędzy mocującą tuleją a gwintowaną wkładką jest uszczelka, korzystnie typu O-ring. Pomiędzy kołnierzem tulei wprowadzającej a gwintowaną wkładką jest płaska uszczelka.

Zaletą dystrybutora sześciopozycyjnego, według wynalazku, jest maksymalne uproszczenie montażu wszelkiego rodzaju instalacji wymagających rozdziału obiegów grzewczych o różnych parametrach pracy, dzięki czemu nadaje się on do powszechnego stosowania w instalacjach zarówno małych domach jednorodzinnych oraz instalacjach dużych - obiektach użytku publicznego, hotelach, budynkach handlowych.

W zależności od potrzeb, dystrybutor może wykorzystywać też różne źródła ciepła - pompy ciepła, kotły gazowe, panele słoneczne lub bufory ciepła - z wcześniej zakumulowanego ciepła - do zasilania poszczególnych odbiorników - grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe, ścienne, sufitowe, nawiewowe - centrale wentylacyjne, klimakonwektory. Ponadto dystrybutor pozwala na odwrócenie obiegu i tym samym poszczególny odbiornik ciepła staje się źródłem ciepła. Prowadzi to do wychłodzenia danego obiegu - na przykład pobierane ciepło jest z central wentylacyjnych lub klimakonwektorów a tym samym dochodzi do schładzania pomieszczenia w okresie letnim. Dystrybutor może również zarządzać ciepłem odpadowym pochodzącym na przykład ze sklepowych witryn chłodniczych lub odpływów ściekowych.

W przypadku zastosowania dystrybutora w domach jednorodzinnych, uzyskuje się następujące korzyści:

- ogrzewanie ciepłej wody użytkowej - uzyskanie temperatury wody 45-70°C;

- indywidualne ogrzewanie łazienek wyższym parametrem oraz poza sezonem grzewczym mające na celu utrzymywania preferowanego poziomu wilgotności powietrza - uzyskanie temperatury powietrza 23-25°C;

- ogrzewanie części sypialnej - uzyskanie temperatury powietrza 19-21°C;

- ogrzewanie części dziennej - uzyskanie temperatury powietrza 21-23°C;

- niezależne chłodzenie tylko powierzchni domu dziennej i sypialnianej bez łazienek;

- dynamiczne przełączanie się pomiędzy ogrzewaniem ciepłej wody użytkowej a chłodzeniem budynku;

- ładowanie i rozładowywanie akumulatorów ciepła w zależności od potrzeb lub występujących cen energii na rynku - zgodnie z założeniami wirtualnych elektrowni oraz Dyrektywą Unii Europejskiej RED II. Oznacza to swobodne ładowanie na przykład bufora ciepła lub bufora chłodu przez pompy ciepła w trakcie występowania niskich cen energii elektrycznej na rynku;

- odzysk ciepła poprzez odwrócenie obiegu z instalacji ogrzewania płaszczyznowego lub instalacji klimakonwektorów. W tym momencie, powietrze wewnątrz budynku staje się źródłem ciepła do ogrzewania na przykład ciepłej wody użytkowej.

W przypadku zastosowania dystrybutora sześciopozycyjnego w instalacjach przemysłowych ilość możliwych kombinacji znacząco się zwiększa, do przykładowo można uzyskać:

- niezależne ogrzewanie poszczególnych mieszkań a w konfiguracji z pojedynczym ciepłomierzem, możliwość indywidualnego rozliczenia z dostarczonego ciepła dla konkretnego lokalu;

- zastosowane wraz z źródłem ciepła lub chłodu - możliwość jednoczesnej realizacji kilku funkcji - chłodzenia, grzania CWU, grzania CO, odzysku ciepła;

- rozszerzenie funkcjonalności buforów, możliwość pracy zarówno jako bufory ciepła zimą i bufory chłodu latem.

Przedmiot wynalazku został pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na: fig. 1 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w przekroju osiowym, fig. 2 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w widoku od strony napędu, fig. 3 pokazano powiększoną w obszarze trójnika część przekroju osiowego dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego, fig. 4 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w widoku z przodu, gdzie występuje jedno źródło czynnika - jeden wlot i kilka możliwych kanałów dystrybucji ciepła/chłodu, w którym dystrybutor pracuje jako rozdzielacz źródła ciepła lub chłodu, fig. 5 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w widoku z góry gdzie występuje jedno źródło czynnika - jeden wlot i kilka możliwych kanałów dystrybucji ciepła/chłodu, w którym dystrybutor pracuje jako rozdzielacz źródła ciepła lub chłodu, fig. 6 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w widoku z przodu, w którym jest więcej niż jedno źródło ciepła lub chłodu, w którym dystrybutor pracuje jako rozdzielacz/mieszacz, fig. 7 pokazano dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego w widoku z góry, w którym jest więcej niż jedno źródło ciepła lub chłodu, w którym dystrybutor pracuje jako rozdzielacz/mieszacz, fig. 8 pokazano na rysunku schematycznym zastosowanie dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego do rozdziału gorącej wody, a na fig. 9 pokazano na rysunku schematycznym zastosowanie dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego do grzania centralnej wody użytkowej i zasilania klimakonwektorów.

Jak pokazano na rysunku dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego stanowi rura dystrybucyjna 13 wykonana korzystnie ze stali nierdzewnej, zaopatrzona na obwodzie w sześć przelotowych otworów 22 z których każdy przemieszczony jest na jej obwodzie o kąt 60°. Rura dystrybucyjna 13 napędzana jest silnikiem od połączonego z nią nierozłącznie za pomocą nitów 15 napędowego wałka 12 łożyskowanego w tulei mocującej 4 za pomocą ślizgowego łożyska 7. Napędowy wałek 12 zabezpieczony jest przed wysunięciem osadczym, sprężynującym pierścieniem 6 i uszczelniony pomiędzy tuleją mocującą 4 pierścieniem uszczelniającym 5. Rura dystrybucyjna 13 osadzona jest obrotowo na pierścieniach ślizgowych 9 znajdujących się wewnątrz kształtek 10, trójników 8 i gwintowanych wkładek 14, przy czym rura dystrybucyjna 13 ma możliwość obrotu wokół swojej osi wzdłużnej o kąt 360° podczas wykonywania cykli przełączających się pomiędzy obwodami. Kształtki 10 połączone z trójnikami 8 nierozłącznie i wykonane są korzystnie z polipropylenu PP-R, co pozwala na uzyskanie swobody montażowej kierunków wyjść poszczególnych obiegów czynnika. Ponadto zastosowanie polipropylenu PP-R w instalacji grzewczej lub chłodzącej związane jest z specyfiką sanitarną, to jest przy projektowaniu uwzględniono to, aby materiał był odporny na korozję i nie tworzył kamienia kotłowego i był odporny wysokie temperatury - do 70°C i wytrzymywał ciśnienia - do 3,5 bara, które występują zwłaszcza w przypadku podgrzewu ciepłej wody użytkowej oraz zapewniał nie występowanie efektu roszenia instalacji w przypadku przepływu czynnika o niskiej temperaturze. Trójniki 8 zaopatrzone w gwintowaną wkładkę 14 do której wkręcona jest wprowadzająca tuleja 1 zaopatrzona w kołnierz 19 i gdzie w kanale 20 umieszczony jest cylindryczny tłoczek 3, wykonany korzystnie z tworzywa sztucznego rozpierany sprężyną dociskową 2 utrzymującą szczelność poszczególnych kanałów, zakończony sferyczną powierzchnią 21 dostosowaną do kształtu sferycznie zakończonych przelotowych otworów 22 znajdujących się w rurze dystrybucyjnej 13. Pomiędzy tłoczkiem 3 a tuleją wprowadzającą 1 jest uszczelka 16, korzystnie typu O-ring, natomiast pomiędzy mocującą tuleją 4 a gwintowaną wkładką 11 jest uszczelka 17, korzystnie typu O-ring, a pomiędzy kołnierzem 19 tulei wprowadzającej 1 a gwintowaną wkładką 14 jest płaska uszczelka 18.

Na rysunku przedstawiono dwa przykłady dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego. W pierwszym przypadku (fig. 4, 5) występuje jedno źródło czynnika - jeden wlot i kilka możliwych kanałów dystrybucji ciepła/chłodu i wówczas dystrybutor pracuje jako rozdzielacz źródła ciepła lub chłodu. W drugim przypadku (fig. 6, 7) występuje więcej niż jedno źródło ciepła lub chłodu - dystrybutor pracuje wtedy jako rozdzielacz/mieszacz czynnika.

Otwór wlotowy 48 w przypadku pracy dystrubutora jako rozdzielacz/mieszacz może być zaślepiony lub stanowić również kolejny kanał dystrybucyjny. Wszystko jest zależne od wykonania otworów 22 w rurze dystrybucyjnej 13, ponieważ to one gwarantują różną kombinację pracy dystrybutora.

Zastosowanie dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego do rozdziału gorącej wody pokazano na rysunku schematycznym - fig. 8, natomiast zastosowanie dystrybutora sześciopozycyjnego do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego do grzania centralnej wody użytkowej i zasilania klimakonwektorów pokazano na rysunku schematycznym - fig. 9.

Objaśnienie pozycji rysunkowych występujących na fig. 8 i 9.

23. Węzeł cieplny

24. Źródło ciepła/chłodu - pompa ciepła

25. Wymiennik C.W.U.

26. Wymiennik pasywnego chłodzenia

27. Zawór Bezpieczeństwa

28. Filtr

29. Odpowietrznik

30. Wzbiorcze naczynie przeponowe

31. Zawór kulowy

32. Dystrybutor sześciopozycyjny

33. Zawór trójdrogowy serwo-mechaniczny

34. Czujnik temperatury

35. Czujnik ciśnienia

36. Pompa obiegowa górnego źródła

37. Pompa obiegowa dolnego źródła

38. Pompa obiegowa C.W.U.

39. Pompa cyrkulacyjna C.W.U.

40. Odbiornik ciepła

41. Odbiornik C.W.U.

42. Zawór spustowy

43. Zawór zwrotny

44. Zbiornik C.W.U.

45. Odbiornik ciepła/chłodu - klimakonwektory

46. Rozdzielacz dolnego źródła

47. Wymiennik gruntowy

Claims (5)

1. Dystrybutor sześciopozycyjny do zarządzania rozpływem czynnika grzewczego i czynnika chłodzącego znamienny tym, że rura dystrybucyjna (13) zaopatrzona jest na obwodzie w sześć przelotowych otworów (22), z których każdy przemieszczony jest na jej obwodzie o kąt 60°, napędzana od połączonego z nią nierozłącznie napędowego wałka (12) łożyskowanego w tulei mocującej (4) za pomocą ślizgowego łożyska (7) i osadzona w pierścieniach ślizgowych (9) znajdujących się wewnątrz kształtek (10), trójników (8) i gwintowanych wkładek (14) i mogąca obracać się wokół swojej osi wzdłużnej o kąt 360°, gdzie kształtki (10) połączone są z trójnikami (8) nierozłącznie, przy czym trójniki (8) zaopatrzone są gwintowaną wkładkę (14) do której wkręcona jest wprowadzająca tuleja (1), w kanale (20) której umieszczony jest cylindryczny tłoczek (3) rozpierany sprężyną dociskową (2), zakończony sferyczną powierzchnią (21) dostosowaną do kształtu sferycznie zakończonych przelotowych otworów (22).

2. Dystrybutor sześciopozycyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że rura dystrybucyjna (13) wykonana jest z materiału niekorodującego, korzystnie stali nierdzewnej.

3. Dystrybutor sześciopozycyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy tłoczkiem (3) a tuleją wprowadzającą (1) jest uszczelka (16), korzystnie typu O-ring.

4. Dystrybutor sześciopozycyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy mocującą tuleją (4) a gwintowaną wkładką (11) jest uszczelka (17), korzystnie typu O-ring.

5. Dystrybutor sześciopozycyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy kołnierzem (19) tulei wprowadzającej (1) a gwintowaną wkładką (14) jest płaska uszczelka (18).