PL65043Y1 - Powietrzno-wodna pompa ciepła - Google Patents

Description

Opis wzoru Przedmiotem wzoru u zytkowego jest powietrzno-wodna pompa ciep la, stosowana w komunal- nych uk ladach ekonomicznego ogrzewania i ciep lej wody u zytkowej. Zasada dzia lania pompy ciepla oparta jest na obiegu termodynamicznym Carnota. Rozwój i wy- korzystanie pomp ciep la jest sci sle powi azane ze wzrostem cen energii na rynku swiatowym. Pompy ciep la znalaz ly szerokie zastosowanie, zw laszcza w USA, Kanadzie, i pó lnocnej Europie. Pompy cie- p la zawieraj a energi e ze srodowiska naturalnego, gruntu, zbiorników wodnych, wód gruntowych i po- wietrza, gdzie akumulowana jest energia s loneczna, a tak ze ze scieków wodnych, powietrza u zywa- nego w uk ladach wentylacji, czy te z z kilku zróde l jednocze snie. Znana jest konstrukcja urz adzenia grzewczego z pomp a ciep la (WO 79/00874, Eurocdeve- lopment AB, publikacja z dnia 01.11.1979), które przeznaczone jest do ogrzewania domu mieszkalne- go. Parownik pompy ciep la chroniony jest przed deszczem i wiatrem warstw a izolacji. Powietrze ze- wn etrzne oddaje ciep lo do parownika. Wymiennik ciep la pompy ciep la sk lada si e z jednego lub kilku elementów, które ogrzewaj a otaczaj ace go powietrze. Zastosowaniu takiego rozwi azania towarzysz a dodatkowe straty zwi azane z ochron a parownika. Znana jest pompa ciep la (EP1707886, Hitachi Home & Life Solutions, Inc., publikacja z dnia 04.10.2006), w którym zastosowano obieg cyrkulacyjny z czynnikiem ch lodniczym, w który w laczona jest sprezarka, wymiennik ciepla, zawór pr ezny dla obnizenia ci snienia czynnika ch lodniczego, parow- nik, przewidziany dla wymiany ciep la mi edzy rozpr ezonym czynnikiem ch lodniczym i powietrzem, a tak ze obwód cieplny, lacz acy pomp e cyrkulacyjn a i urz adzenia regulacyjne pompy ciep la. Wad a takiego rozwi azania s a du ze straty eksploatacyjne. W skrócie zasada dzia lania urz adzenia jest taka: spr ezarka spr eza czynnik gazowy pobieraj acy energi e w parowniku, w wyniku czego czynnik ch lodniczy nagrzewa si e i gor acy czynnik nast epnie kierowany jest do wymiennika ciep la, to jest do skraplacza, gdzie skrapla si e i oddaje ciep lo no snikowi ciep la, cyrkuluj acemu w grzejnikach lub w uk ladzie podgrzewania pod logi. Znana jest równie z pompa ciep la Thermia Atria (http:www.movekgrupp.com), w której wykorzy- stuje si e technologi e TWS (Tap Water Stratification). Zewn etrzny modu l ustawia sie na zewn atrz domu mieszkalnego, a pomp e ciep la - wewn atrz. Spr ezarka w tym rozwi azaniu pracuje przy temperaturze zewn etrznej -20°C, topnienie nast epuje za pomoc a zaworu bocznikuj acego. Wad a tego rozwi azania jest okresowe topnienie, które wymaga dodatkowej energii. Znana jest te z pompa ciep la firmy Nibe Fighter 2010 (http:www.kliimaseade.ee), gdzie w wenty- latorze i sprezarce wykorzystuje si e dwustopniowy regulator mocy, który zabezpiecza wysok a moc uk ladu grzewczego przy niskich temperaturach zewn etrznych. Sterowanie uk ladem przebiega za po- moc a panelu SMO-10. Wad a tego rozwi azania jest du za strata energii. Najbardziej zbli zonym rozwi azaniem ze wzgl edu na jego istotne cechy techniczne jest po- wietrzno-wodna pompa ciep la firmy Octopus Energi AB (http:www.octopus.ee), któr a stanowi parow- nik, spr ezarka, skraplacz, elektroniczny uk lad sterowania i cyrkuluj acy w pompie ciep la czynnik ch lod- niczy. Wad a tego rozwi azania jest to, ze nie ma tu mo zliwo sci regulacji pola powierzchni parownika. Przedmiotem wzoru u zytkowego jest powietrzno-wodna pompa ciep la, zawieraj aca parownik, spr ezark e, skraplacz, wentyl rozprezny, zawór rozpr ezny i urz adzenie steruj ace. W obiegu pompy ciep la znajduje si e cyrkuluj acy czynnik ch lodniczy. Istota wzoru polega na tym, ze parownikiem pompy ciep la jest parownik pasywny, którego po- wierzchni e wymiany ciep la stanowi a zespo ly zebrowe i dope lniaj ace wyposa zenie dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la. Dla poprawy cyrkulacji oleju do smarowania spr ezarki, pionowe cz esci rur lacz acych po lów zebrowych polaczone s a poziomymi rurkami, a czynnikiem ch lodniczym, cyrkulu- jacym w pompie ciep la jest propan. Wed lug wzoru, zespo ly zebrowe pasywnego parownika w przekroju poprzecznym maj a kszta lt gwiazdy, a powierzchnia ich zeber jest ryflowana. Jako dope lniaj ace wyposa zenie dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la s lu zy wezownica umieszczona w gruncie. W powietrzno-wodnej pompie ciep la wed lug wzoru, w charakterze dope lniaj acego wyposa zenia dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la w parowniku wykorzystuje si e zespo ly zebrowe, sk lada- jace si e z 14 cz esci. W optymalnej konstrukcji, pasywny parownik zawiera 12 zespo lów zebrowych. Zastosowanie w ezownicy parownika umieszczonej w gruncie, lub dodatkowych zespo lów zebrowych zale zy w pew-PL 65 043 Y1 3 nej mierze od mocy sprezarki. Czynnikiem ch lodniczym w rozwi azaniu wed lug wzoru jest czysty pro- pan. Dzi eki rozwi azaniu wed lug wzoru zwi eksza si e zakres dzia lania spr ezarki i wydajnosc pompy. Przedmiot wzoru u zytkowego jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sche- mat blokowy powietrzno-wodnej pompy ciep la, fig. 2 - parownik wraz z dope lniaj ac a w ezownic a a fig. 3 - rurk e lacz ac a pionowe luki zespo lu zebrowego, w powi ekszeniu. Wed lug wzoru zaproponowano konstrukcj e powietrzno-wodnej pompy ciepla, która zawiera pa- rownik (kolektor) 1, spr ezark e 2, skraplacz 3, wentyl rozpr ezny 4, w ezownic e 5 i urz adzenie steruj ace. W pompie tej zastosowano czynnik ch lodniczy. Parownik sk lada si e z aluminiowych zespo lów zebro- wych 6, które w przekroju poprzecznym maj a kszta lt gwiazdy. W konstrukcji przedstawionej na rysunku, parownik 1 jest parownikiem pasywnym. Dla zwi ek- szenia pola powierzchni wymiany ciep la, do 12 zespo lów zebrowych 6 dolaczona jest wezownica 5, wykonana z miedzianej rurki o srednicy zewn etrznej równej 22 mm, srednicy wewn etrznej wynosz acej 18 mm i d lugo sci 30 - 60 m. Czynnik ch lodniczy z pocz atku przechodzi przez zespó l zebrowy i przed- tem, zanim przep lynie do spr ezarki, przep lywa jeszcze przez w ezownic e 5. Wezownic e t e mo zna umie sci c w gruncie, w jednym kanale, razem z rurami, które lacz a parownik z w ez lem cieplnym, znaj- duj acym si e w budynku. W przedstawionym wzorze u zytkowym, pasywny parownik 1, który pobiera energi e z powietrza zewn etrznego, nie wymaga odszraniania lub kierowania powietrza przez wentyla- tor, dzi eki czemu efektywno sc pasywnego parownika jest o 30% wi eksza ni z parownika aktywnego. U podstawy efektywno sci pasywnego parownika le zy konstrukcja zebrowych zespo lów 6, które w prze- kroju poprzecznym maj a ksztalt gwiazdowy, a powierzchnia zeber jest ryflowana. Taka powierzchnia zeber zwi eksza pole powierzchni wymiany ciep la trzykrotnie w porównaniu z powierzchni a g ladk a. Efektywno sc pompy ciep la mo zna zwi ekszy c tak ze za pomoc a zwi ekszenia liczby zebrowych zespo lów 6 a z do 14, jednak w tym przypadku nie wykorzystuje si e w ezownicy 5. Olej do smarowania spr ezarki cyrkuluje w powietrzno-wodnej pompie ciep la razem z czynnikiem ch lodniczym. Najwi ekszy opór w procesie cyrkulacji stawiaj a rury lacz ace 7, zebrowych zespo lów, gdzie olej scieka na dno luków zlacznych. Dla usuni ecia tej wady, pionowe czesci luków zlacznych po laczone s a poziomymi rurkami 8, których d lugo sc i srednica nie jest okre slona. Dzi eki temu, rozpy- lony olej nie scieka na dno luku z lacznego, lecz cyrkuluje ci agle wraz z czynnikiem ch lodniczym. Taki uk lad smarowania sprezarki przed lu za dwu- trzykrotnie okres jej eksploatacji. Powietrzno-wodna pompa ciep la pracuje w nast epuj acy sposób: energia konieczna do pracy parownika jest pobierana z otaczaj acego powietrza zewn etrznego, przy tym wilgo c pojawiaj aca si e w powietrzu wykrapla si e na powierzchni zebrowego zespo lu parownika, który wykorzystuje energi e wyzwalaj ac a si e w procesie kondensacji. Para sprezana jest w sprezarce, a w wyniku spr ezenia jej temperatura pary podnosi si e. W skraplaczu para skrapla si e i wyzwolona w tym procesie energia jest przekazywana do uk ladu grzewczego. Czynnik ch lodniczy poprzez wentyl rozprezny, gdzie jego ci snienie i temperatura spada do po- ziomu warto sci znamionowych, znowu p lynie do parownika. Czynnik ch lodniczy cyrkuluje w sposób ciag ly pobieraj ac i oddaj ac ciep lo, przy czym jego ilosc nie ulega zmianie. PL PL

Claims (4)

1. Zastrze zenia ochronne 1. Powietrzno-wodna pompa ciep la, zawieraj aca parownik, spr ezark e, skraplacz, wentyl roz- prezny, zawór rozpr ezny, urz adzenie steruj ace, przy czym w obiegu pompy ciep la znajduje si e cyrku- luj acy czynnik ch lodniczy, znamienna tym, ze parownik /1/ pompy ciep la jest parownikiem pasywnym, którego powierzchni e wymiany ciep la stanowi a zespo ly zebrowe /6/ i dope lniaj ace wyposa zenie dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la, przy czym dla poprawy cyrkulacji oleju do smarowania spr e- zarki 12/, pionowe cz esci rur lacz acych /7/ zespo lów zebrowych po laczone s a poziomymi rurkami /8/, a czynnikiem ch lodniczym, cyrkuluj acym w pompie ciep la jest propan.

2. Powietrzno-wodna pompa ciep la wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze zespo ly zebrowe /6/ pasywnego parownika /1/ w przekroju poprzecznym maj a kszta lt gwiazdy, a powierzchnia ich zeber jest ryflowana.

3. Powietrzno-wodna pompa ciep la wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze jako dope lniaj ace wy- posa zenie dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la s lu zy wezownica /5/ umieszczona w gruncie.PL 65 043 Y1 4

4. Powietrzno-wodna pompa ciep la wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze w charakterze dope l- niaj acego wyposa zenia dla zwi ekszenia powierzchni wymiany ciep la w parowniku /1/ wykorzystuje si e zespo ly zebrowe /6/ sk ladaj ace si e z 14 cz esci. RysunkiPL 65 043 Y1 5PL 65 043 Y1 6 Departament Wydawnictw UP RP PL PL