CZ9801682A3 - Zapojení pro vytápění zejména obytných budov a pro přípravu teplé užitkové vody - Google Patents

Description

Zapojení pro vytápění zejména obytných budov a pro přípravu teplé užitkové vody

Oblast techniky

Vynález se týká zapojení pro vytápění zejména obytných budov a pro přípravu teplé užitkové vody, obsahující kogenerační jednotku.

Dosavadní stav techniky

Obvyklým zdrojem tepla pro vytápění obytných budov je plynová kotelna vyrábějící ekvitermně řízenou topnou vodu se vstupní teplotou kolem 90° C a s výstupní teplotou kolem 70° C pro střední výpočtovou teplotu otopných těles 80° cj. Rozvod topné vody od kotelny k vytápěné obytné budově je proveden dvou nebo čtyřtrubkovým rozvodem centrálního zásobení teplem. Regulace tepelného výkonu plynového kotle se provádí ekvitermně v závislosti na venkovní teplotě. V případě modernějšího dvoutrubkového rozvodu se ekvitermně řízená topná voda přivádí na patu vytápěné budovy, kde je obvykle instalována objektová předávací stanice vybavená společným měřením tepla a vyrábějící teplou užitkovou vodu, dále jen TUV, s akumulací. K otopným tělesům v jednotlivých místnostech obytné budovy je z předávací stanice přiváděna ekvitermně regulovaná topná voda. V případě, že se centrálně vyrábí i TUV, používá se čtyřtrubkový rozvod, který je přiveden až k patě vytápěné budovy, kde je dvojice samostatných měřidel, jedno pro TUV a druhé pro topnou vodu.

Regulace potřeby tepla v jednotlivých místnostech vytápěné budovy se obvykle provádí změnou nastavení ventilů na otopných tělesech. Většinou se však tato regulace neprovádí z důvodu poškození ventilů, které jsou tak zcela nefunkční a regulace teploty v přetopených místnostech se provádí otevíráním oken, což má za následek značné tepelné ztráty. Je také známo použití termostatických ventilů, které však, aby byly správně účinné, musí být navrženy na skutečnou potřebu tepla v místnosti a ne, jak je obvyklé, na instalovaný výkon. Navíc při použití termostatických ventilů na otopných tělesech musí být na patě budovy instalován jemný filtr, který je však zdrojem častých poruch.

Příprava TUV se obvykle provádí pomocí boileru s topnou vložkou nebo moderněji pomocí deskového výměníku s vyrovnávací tlakovou nádobou na patě vytápěného objektu. Oba způsoby přípravy TUV jsou řešeny pro skupinu odběrů. Příprava TUV musí být vybavena cirkulací pro zajištění připravenosti odběru a akumulací pro pokrytí špičkového odběru. TUV musí z hygienického hlediska splňovat parametry požadované u pitné vody. Cirkulací TUV dochází v cirkulačním rozvodu k vylučování kotelního kamene a tím k zanášení potrubí a k omezení připravenosti TUV zejména u vzdálenějších odběrů. To má za následek odpouštění studené vody odběrateli a zvýšený odběr TUV. Dávkování chemikálií pro odstranění kotelního kamene do rozvodů TUV je z hygienického hlediska nepřípustné. Při centrální výrobě TUV dochází k situacím, že pro zabezpečení cirkulačního průtoku se spotřebovává i několikanásobné množství tepla, nutného pro vlastní výrobu TUV. Měření spotřeby TUV je v takových případech zatíženo touto tepelnou ztrátou cirkulace.

Velkou nevýhodou takto centrálně připravované TUV s akumulací je častá kontaminace vody bakterií Legionella pneumophila, jejíž množení chemikálie na odstranění kotelního kamene ještě urychlují.

Pro přímý ohřev TUV je možno využívat tepelné čerpadlo pro využití tepla odpadních vod. Vzhledem k toxickým účinkům teplosměnných odpadních vod je nutno použit dvouokruhový systém přenosu tepla s nižší celkovou tepelnou účinností. U tohoto řešení je velkým nedostatkem relativně velký provozní rozdíl teplot kondenzátoru a výpamíku v rozmezí 40 až 50° C s relativně nízkým topným faktorem, což výrazně snižuje tepelný zisk. Skutečnost, že elektrický pohon tepelného čerpadla je připojen k veřejné elektrické síti, značně snižuje celkovou účinnost energetické přeměny.

Nevýhodou tohoto známého a běžně užívaného způsobu výroby tepla jak pro vytápění, tak pro přípravu TUV na popsaném zařízení je jeho značná ener * ♦ getická náročnost. Ekvitermní regulace vyrobeného tepla nesplňuje přísná kritéria individuálního pocitu tepelné pohody v místě spotřeby ve vytápěné místnosti. Kvantitativní regulace tepla okamžitého výkonu je vzhledem k tepelné setrvačnosti vytápěných místností nehospodámá, zejména z důvodu jejich nuceného větrání, což vede ke značným ztrátám. Udržování trubního rozvodu centrálního zásobení teplem na střední teplotě 80° C je spojeno se značnými tepelnými ztrátami vlivem tepelného spádu mezi rozvodným potrubím a jeho okolím. Stávající vytápěcí systém se společnou kotelnou stávajícího typu vyžaduje pro rozúčtování nákladů na teplo instalaci kalorimetru na patě každé budovy.

Z^U^patentu K^l 50*300 je známa distribuce tepla a elektrické energie do jedné samostatné jednotky, například domácnosti, spotřebovávající teplo, to Nevodu , a elektrickou energii z veřejné elektrické sítě, alternativně z generátoru podle požadavků budovy. Patent však detailně řeší problém záskoku dodávky elektrické energie z jiného zdroje, jako je větrná elektrárna nebo veřejná elektrická síť, pomocí přepínače výkonu.

,(jI^atent^2g294_A315 popisuje všeobecně známou společnou distribuci tepla a elektrické energie, která je přeměňována podle předem zadaných hodnot na teplo, které je společně využíváno se základním teplem k dosažení lepší účinnosti využití zdroje. Teplo je předáváno pomocí výměníků odpadního tepla motoru a výfukových plynů, kde na výstupní straně dochází k regulování teploty změnou průtoku. Elektrická energie je buď převáděna na tepelnou energii pomocí výměníku přes přepínač a nebo je odváděna přímo do veřejné elektrické sítě.

Dále je znám_sFRpatent^2_/(416_x428, který popisuje zařízení pro smíšené vytápění. Základním zdrojem tepla pro vytápění bytů je zde centrální rozvod topné vody. Pro umožnění zvýšené dodávky tepla do jednotlivých přívodů topné vody, to je bytů, místností či radiátorů, je zabudována objímka s topným elektrickým tělesem, které je ovládáno od teploty a času podle individuální potřeby uživatele. Současně je měřena spotřeba elektrického proudu.

Další^FR, patent Χ^2*475*698 řeší distribuci tepla z centrálního zdroje tepla ke spotřebitelům pomocí prvků, které jsou složeny ze tří do sebe vložených nádrží. V meziprostoru mezi vnější a prostřední nádrží proudí topná voda z vnějšího rozvodu centrálního zdroje, která je zdrojem tepla pro vytápění bytu a ohřev TUV. V meziprostoru mezi vnitřní a prostřední nádrží proudí topná voda pro vytápění bytu. Obsah vnitřní nádrže slouží jako akumulace TUV a je vytápěn topnou vodou z prostřední mezivrstvy. Předmětem ochrany jsou popsané prvky zajišťující oddělení centrálně distribuované topné vody od místního vytápěcího okruhu topení a výroby TUV.

Dále je známa zveřejněná přihláška PCT/WO 84/02765, která popisuje kombinované vytápění spolu s řídícím systémem. Základním zdrojem tepla pro vytápění bytů je centrální kotel s hořákem a rozvod topné vody k jednotlivým radiátorům. Pro umožnění zvýšené dodávky tepla je do jednotlivých radiátorů zabudováno topné elektrické těleso a na přívodech topné vody do radiátorů solenoidový ventil, které jsou ovládány termostatem mimo vytápěnou místnost, přes počítač, který automaticky přepne systém na centrální vytápění pomocí kotle s hořákem nebo na jednotlivá elektrická topná tělesa radiátorů. Systém je ovládán od teploty a času podle individuální potřeby uživatele. V případě chodu elektrického topného tělesa, je přívod topné vody z centrálního zdroje solenoidovým ventilem uzavřen.

Všechna uvedená známá řešení mají nevýhodu v nedokonalém využití tepelné a elektrické energie a jsou zaměřena zejména na použití v jedné samostatné jednotce, jakdje například domácnost.

Podstata vynálezu z

Úkolem vynálezu je odstranit uvedené nevýhody a nedostatky známých řešení a vytvořit řešení dokonalejší.

Uvedený úkol splňuje a uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje zapojení pro vytápění zejména obytných budov a pro přípravu teplé užitkové vody, obsahující kogenerační jednotku s řídící jednotkou a dvěma energetickými sys5 .. x témy pro vyrovnání tepelných ztrát vytápěných jednotek, z nichž jeden je tvořen rozvodem topné vody a druhý vnitřním elektrickým rozvodem propojeným s veřejnou elektrickou sítí, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vnitřní elektrický rozvod je propojen s veřejnou elektrickou sítí elektrickou přípojkou přes měřicí a kontrolní místo s kontrolním elektroměrem a připojen k napájecí- _á mu generátoru kogenerační jednotky, přičemž s vnitřním elektrickým rozvodem <

je spojena jednak soustava paralelně vytápěných jednotek přes samostatné elektroměry, jednak veškeré elektrické spotřebiče jako je elektromotor tepelného čerpadla a elektromotory oběhových čerpadel.

Je výhodné, když rozvod topné vody je tvořen horkovodním okruhem topné vody, k němuž je připojen jednak akumulátor topné vody, jednak hydraulický anulátor tlaku, na nějž je napojen nízkoteplotní okruh topné vody tvořený zejména rozvodným potrubím a zpětnou sběrnou větví, jednak pro přípravu teplé užitkové vody měřené na straně studené vody samostatným vodoměrem v každé z vytápěných jednotek, jednak pro temperování soustavy paralelně vytápěných jednotek.

Dále je výhodné, když řídící jednotka je připojena k vnitřnímu elektrickému rozvodu pro střídavé zapnutí a vypnutí okamžitého elektrického výkonu podle požadavku vytápění a místa v paralelně připojených vytápěných jednotkách.

Je také výhodné, když ve zpětné sběrné větvi nízkoteplotního okruhu je zařazen alespoň jeden kondenzátor tepelného čerpadla, jehož výpamík je ponořen ve sběrné kanalizační jímce odpadní vody.

Podle vynálezu může být k vnitřní elektrické síti připojen přídavný generátor spojený s redukční turbínou připojenou vstupním potrubím k vodovodnímu potrubí studené vody pro snížení jejího vysokého vstupního tlaku.

Je také výhodné, když nízkoteplotní okruh topné vody pro přípravu teplé užitkové vody je spojen s primární částí každého místního výměníku tepla pro přípravu zdravotně nezávadné teplé užitkové vody v jeho sekundární části.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že umožňuje vytápění vytápěných jednotek dvěma médii z jednoho zdroje - kogenerační jednotky - a to topnou vodou pro základní tepelnou potřebu pro temperování jednotlivých místností v každé z vytápěných jednotek a elektrickým proudem pro doplňkové zajištění individuální tepelné pohody s optimálními a okamžitými regulačními vlastnostmi. Řešení podle vynálezu umožňuje značnou úsporu energie zejména prostorovým střídáním topného elektrického výkonu podle požadované teploty v různých místnostech v jednotlivých vytápěných jednotkách. Zvýšené úspory se dosahuje zařazením tepelného čerpadla k přečerpávání tepla z odpadních vod. Nezanedbatelnou výhodou zařízení je možnost jeho uplatnění i ve stávající bytové výstavbě, kde lze využít zejména již zainstalovaná vodou napájená otopná tělesa a většinu elektrické instalace pro všechny elektrické spotřebiče zainstalované v jednotlivých vytápěných jednotkách.

Přípravou TUV přímo v místě její spotřeby dochází k jejím značným úsporám zejména tím, že po otevření jejího ventilu teče TUV téměř okamžitě. Velkou výhodou při tom je oddělení sekundárního okruhu TUV od primárního okruhu topné vody pro její ohřev, což umožňuje pro rozvod tepla použít upravené kotlové vody a zamezit tak narůstání kotelního kamene v trubním systému. Minimalizací sekundárních rozvodů TUV do objemu vody 3 litry se snižuje riziko její kontaminace bakterií Legionella pneumophila na minimum. Měření spotřeby této TUV se snadno odvodí od spotřeby studené vody v sekundárním okruhu vynásobené koeficientem spotřeby tepla, který se stanoví kalorimetrickým měřením.

Propojení nízkoteplotního vytápění, kogenerační jednotky a elektrického regulovaného ohřevu umožňuje při optimálním nastavení řídící jednotky převedení tepelných zisků na elektrickou energii, kterou je možno v době energetických špiček výhodně prodat do veřejné elektrické sítě a tím výrazně ovlivnit ekonomii celého řešení.

Elektrická energie z kogenerační jednotky je připojena na vnitřní elektric rozvod pokrývající veškerou spotřebu sledovaných objektů do tohoto rozvo du zapojených vlivem přímého propojení vnitřního elektrického rozvodu s kogenerační jednotkou a spotřebou, která je s veřejnou elektrickou sítí propojena přes měřicí a kontrolní místo pro skupinový odběr.

Další výhodou je, že jako doplňkový elektrický zdroj tepla jsou použity tepelné zářiče místo známých tepelných výměníků.

Podle vynálezu jsou pro akumulaci tepla využívány primární akumulátory spojené s kogenerační jednotkou přes nabíjecí čerpadlo a sekundární akumulace, která je tvořena přímo nízkoteplotními rozvody topné vody, čímž odpadá nut nost akumulace TUV jak je tomu například νφ \FR, patent/& 2^475^698 a tedy je možno použít průtokový ohřev vody pomocí deskového výměníku, který odděluje topnou vodu od spotřeby. Tato sekundární akumulace je zpětně nabíjena pomocí tepelného čerpadla, přečerpávajícího odpadní teplo z odpadní vody zpět do sekundární akumulace, přičemž tepelné čerpadlo je připojeno na kogenerační jednotku přes vnitřní elektrický rozvod přímo na vlastní zdroj elektrické energie. Toto přímé propojení tepelného čerpadla a kogenerační jednotky současně s propojením veřejné elektrické sítě s vnitřním elektrickým rozvodem přes měřicí a kontrolní místo je významnou výhodou proti známým řešením.

V zapojení podle vynálezu jsou použita všeobecně známá zařízení jako tepelné čerpadlo, kogenerační jednotka, sluneční kolektory, výměníky a akumulátory tepla v originálním zapojení umožňujícím samostatné zásobení zejména skupiny budov s maximální energetickou úsporou a s přebytky elektrické energie, které jsou ekonomicky zhodnocovány.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na výkrese, který představuje blokové schéma celého zapojení s propojením všech jeho částí, zdrojů a ústrojí.

• ·

Příklady provedení vynálezu

Zapojení pro vytápění zejména obytných budov a přípravu TUV podle vynálezu zahrnuje kogenerační jednotku 1 obsahující spalovací motor 2 na zemní plyn a k němu připojený napájecí generátor 3 pro výrobu elektrické energie.

Spalovací motor 2 je opatřen neznázoměným chladicím okruhem pro příjem tepla jak z motorového bloku spalovacího motoru 2, tak z mazacího oleje a z výfukových plynů. K chladicímu okruhu spalovacího motoru 2 je připojen horkovodní okruh 4 topné vody s vřazeným prvním oběhovým čerpadlem 5 a zaús těný do primární části hydraulického anulátoru 6 tlaku.

zpětným potrubím 7 spojenýs chladicím okruhem spalovacího motoru 2. K zpětnému potrubí 7 horkovodního okruhu 4 topné vody je připojeno odbočné potrubí 8 zaústěné do prvního směšovacího ventilu 9 vřazeného v horkovodním okruhu 4 topné vody.

K horkovodnímu okruhu 4 topné vody je přes čtvrté oběhové čerpadlo 45 s paralelně zařazeným obtokovým uzávěrem 69 připojen akumulátor 46 topné vody s doplňovacím potrubím 47 zaústěným do zpětného potrubí 7 horkovodního okruhu 4_topné vody. Akumulátor 46 ie opatřen elektrickým přihřívacím tělesem 48 připojeným k vnitřnímu elektrickému rozvodu 35.

K sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku je připojen nízkoteplotní okruh 10 topné vody, tvořený rozvodným potrubím 11. na nějž jsou napojena jednotlivá přívodní potrubí, z nichž je na výkrese znázorněno jen jedno přívodní potrubí 12 k jednomu otopnému tělesu 13 a popřípadě k nízkoteplotnímu tělesu 14 podlahového vytápění ve vytápěné jednotce 15, například bytu. Zpětná větev 16 od otopného tělesa 13 je zaústěna do sběrné zpětné větve 17 nízkoteplotního okruhu 10 připojené jednak ke vstupu do sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku, jednak k druhému směšovacímu ventilu 18 vřazenému v rozvodném potrubí 11, v němž je pro pohon topné vody vestavěno druhé oběhové čerpadlo 19. Ve sběrné zpětné větvi 17 nízkoteplotního okruhu 10 topné vody je před jejím vstupem do sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku s výho f e ♦· e * r r- ^e * ^{r r} * » · r r r ~ * r - ~ rt r r r * - , r e e ' · - *' » ř » * ' ’ ' dou vřazena sekundární část výměníku 20, například deskového typu, pro příhřev vratné topné vody slunečním kolektorem 21 připojeným k primární části výměníku 20 a opatřeným třetím oběhovým čerpadlem 22. Před vstupem sběrné zpětné větve 17 do sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku je s výhodou také vřazena sekundární část kondenzátoru 23, jehož primární část je součástí tepelného čerpadla 24, k němuž je současně připojen výpamík 25 ponořený v tepelně izolované sběrné kanalizační jímce 26 s přepadem 27 a s odváděcím kanálem 28. Do sběrné kanalizační jímky 26 je zaústěno odpadní potrubí 29 odpadní užitkové vody z vytápěných jednotek 15.

Do spalovacího motoru 2 je zaústěno přívodní plynové potrubí 30, v němž je v měřicím a kontrolním místě 31 zařazen plynoměr 32. Ze spalovacího motoru 2 vystupuje výfukové potrubí 33. Napájecí generátor 3 je svým výstupním elektrickým vedením 34 připojen k vnitřnímu elektrickému rozvodu 35, který je připojen na elektrickou přípojku 36 s kontrolním elektroměrem 37 v měřicím a kontrolním místě 31, a který je připojen k veřejné elektrické síti 38. K vnitřnímu elektrickému rozvodu 35 jsou připojena jednotlivá přívodní elektrická vedení se samostatnými elektroměry, z nichž je na výkrese znázorněno jen jedno přívodní elektrické vedení 39 do jedné vytápěné jednotky 15 s jedním vřazeným samostatným elektroměrem 40, za nímž je připojen elektrický rozvaděč 41. Na něj jsou napojena přímotopná elektrická tělesa, z nichž je ve vytápěné jednotce 15 znázorněno pouze jedno přímotopné elektrické těleso 42, a dále světelné a zásuvkové obvody pro neznázoměné elektrické spotřebiče nainstalované ve vytápěné jednotce 15.

K vnitřnímu elektrickému rozvodu 35 je také připojena řídící jednotka 43 pro řízení regulačních pochodů vzájemnou komunikací a sběr dat mezi spotřebou vytápěných jednotek 15 a řízenými teplotními a elektrickými zdroji jako kogenerační jednotkou 1, tepelným čerpadlem 24 a přídavným generátorem 65 redukční turbíny 64. Současně je k vnitřnímu elektrickému rozvodu 35 připojen elektromotor 44 tepelného čerpadla 24 a elektromotory oběhových čerpadel 5, 19,22,45,51.

Pro přípravu TUV je každá vytápěná jednotka 15 vybavena místním výměníkem 49 pro přípravu zdravotně nezávadné teplé užitkové vody v jeho sekundární části a připojeným ke společnému rozvodu 50 topné vody pro přípravu TUV, v němž je vřazeno páté oběhové čerpadlo 51, a který je připojen k nízkoteplotnímu okruhu 10 topné vody mezi hydraulickým anulátorem 6 tlaku a druhým směšovacím ventilem 18. Vratné potrubí 52 od každého místního výměníku 49 je zaústěno do sběmé zpětné větve 17 topné vody.

V měřicím a kontrolním místě 31 je dále uspořádán vstupní vodoměr 53, k němuž je připojeno vodovodní potrubí 54 s výhodou s vřazeným magnetickým upravovačem 55 studené vody, za nímž je k vodovodnímu potrubí 54 připojena dvojice napájecích odboček 56, 57 se samostatnými vodoměry 58, 59, z nichž na první samostatný vodoměr 58 jsou napojeny všechny vodovodní ventily 60 pro studenou vodu umístěné ve vytápěné jednotce 15 a na druhý samostatný vodoměr 59 je napojena sekundární část místního výměníku 49 pro místní přípravu TUV, k němuž jsou připojeny všechny vodovodní ventily 61 pro teplou vodu umístěné ve vytápěné jednotce 15.

V případě vodovodní sítě s vysokým tlakem je vodovodní potrubí 54 v místě vodovodního uzávěru 62 přerušeno a pomocí vstupního potrubí 63 je k němu připojena redukční turbína 64 s přídavným generátorem 65, jehož výstupní elektrické vedení 66 je připojeno k vnitřnímu elektrickému rozvodu 35. K redukční turbíně 64 je připojeno výstupní potrubí 67 zaústěné do vodovodního potrubí 54. K výstupnímu potrubí 67 je připojena expansní tlaková nádrž 68.

Za šipkami pokračují vodovodní potrubí 54, vnitřní elektrický rozvod 35, nízkoteplotní okruh 10 topné vody s rozvodným potrubím 11, sběrná zpětná větev 17 topné vody, společný rozvod 50 topné vody pro přípravu TUV a odpadní potrubí 29 odpadní užitkové vody k dalším vytápěným jednotkám 15 a zpět, jak je zřejmé ze směru šipek.

r r r f

Zapojení podle vynálezu se při činnosti projevuje takto:

Po nastartování spalovacího motoru 2, poháněného zemním plynem, nastane ohřev chladicí vody, která po ohřátí na teplotu kolem 90° C vstupuje do horkovodního okruhu 4 jako topná voda. K ohřevu této topné vody je současně využito také teplo výfukových plynů odcházejících výfukovým potrubími ή teplo oleje mazacího okruhu spalovacího motoru 2. S rozběhem spalovacího motoru 2 se uvede do chodu s ním spojený napájecí generátor 3, který vyrobeným elektrickým proudem napájí přes výstupní elektrické vedení 34 vnitřní elektrický rozvod 35.

Topná voda o uvedené teplotě proudí horkovodním okruhem 4 přes první směšovací ventil 9, v němž dojde k úpravě její teploty na max. 60° C, a za podpory prvního oběhového čerpadla 5 vstupuje do primární části hydraulického anulátoru 6 tlaku, z něhož ochlazená pokračuje zpětným potrubím 7 jednak zpět do kogenerační jednotky J, jednak podle potřeby odbočným potrubím 8 do prvního směšovacího ventilu 9, kde zajišťuje uvedené snížení teploty topné vody.

Vyrobená a okamžitě nevyužitá topná voda je v nabíjecím cyklu pomocí čtvrtého oběhového čerpadla 45 odváděna z horkovodního okruhu 4 topné vody do akumulátoru 46 topné vody, z něhož je předávána doplňovacím potrubím 47 do zpětného potrubí 7 horkovodního okruhu 4 topné vody. Nabíjení akumulátoru 46 se může podle potřeby provádět nočním proudem elektrickým přihřívacím tělesem 48. Vybíjení akumulátoru 46 se provádí v opačném sledu přes obtokový uzávěr 69 čtvrtého oběhového čerpadla 45.

Od topné vody v primární části hydraulického anulátoru ó\v jeho^sekundámí části ohřátá topná voda vystupuje do nízkoteplotního okruhu 10 topné vody, v němž proudí rozvodným potrubím 11 přes druhý směšovací ventil kde dochází k ekvitermní regulaci topné vody podle venkovní teploty. Takto teplot ?

ně upravená topná voda, určená k zajištění základní tepelné potřeby pro temperování všech vytápěných jednotek 15 na teplotu asi 15 až 18° C, proudí za podpory druhého oběhového čerpadla 19 k vytápěným jednotkám, z nichž na obr. je r r ef <· r r f ' r ' r » r r* * _r r - , -^..r * f / ·- - - - - * r * r - - ·Γ r.r znázorněna pouze jedna vytápěná jednotka 15, do jejíhož otopného tělesa 13, případně do nízkoteplotního tělesa 14 podlahového vytápění, je zavedena přívodním potrubím 12. Zpětnou větví 16 je pak topná voda o teplotě 35 až 40° C odváděna do sběrné zpětné větve 17 nízkoteplotního okruhu 10 topné vody, kterou pak proudí zpět do sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku, a to buď přímo, nebo sekundární částí výměníku 20, jehož primární část může být propojena se slunečním kolektorem 21. Pro zvýšení účinnosti celého systému sběrná zpětná^ětev 17 ještě před vstupem do sekundární části hydraulického anulátoru ó\f)rochází sekundární částí kondenzátoru 23, jehož primární část je připojena k tepelnému čerpadlu 24, poháněnému elektromotorem 44, a jehož výpamík 25 je vložen v tepelně izolované sběrné kanalizační jímce 26, do níž je odpadním potrubím 29 zavedena odpadní užitková voda ze všech vytápěných jednotek 15. Tím dochází k polovičnímu snížení provozního rozdílu teplot kondenzátoru 23 a výpamíku 25 a tím k zvýšení topného faktoru a tepelného zisku. Sběrná kanalizační jímka 26 může sloužit jako akumulátor nízkopotencionálního tepla pro útlum energetických špiček. Podle potřeby se část ochlazené topné vody, proudící sběrnou zpětnou větví 17, zúčastní ekvitermní regulace topné vody v druhém směšovacím ventilu 18.

Teplá užitková voda se v systému podle vynálezu získává v každé vytápěné jednotce 15 z místního výměníku 49, jehož primární částí proudí topná voda ze společného rozvodu 50, do něhož je odebírána^: horkovodního okruhu 10 topné vody za podpory pátého oběhového čerpadla při výstupu ze sekundární části hydraulického anulátoru 6 tlaku ještě před druhým směšovacím ventilem 18 a to o teplotě asi 60° C. Topná voda z primární části místního výměníku 49 pak proudí vratným potrubím 52 do sběrné zpětné větve 17 nízkoteplotního okruhu 10 topné vody a odtud k dalšímu, již popsanému využití. Při otevření některého z vodovodních ventilů 61 teplé užitkové vody proudí teplá užitková voda ohřátá v sekundární části místního výměníku 49, která je napájena z vodof * vodního potrubí 54 napájecí odbočkou 59 s vřazeným samostatným vodoměrem 59 pro měření spotřeby teplé užitkové vody v každé z vytápěných jednotek 15.

Studená užitková voda je do každé z vytápěných jednotek 15 zavedena do vodovodních ventilů 60 další napájecí odbočkou 56 z vodovodního potrubí 54 přes další samostatný vodoměr 58, přičemž všechna užitková voda je vedena vodovodním potrubím 54 přes vstupní vodoměr 53 umístěný v měřicím a kontrolním místě 31.

Elektrický proud, vyrobený v napájecím generátoru 3, a rozváděný vnitřním elektrickým rozvodem 35, je využíván jak k napájení všech oběhových čerpadel 5, 19, 22, 45, 51, tak elektromotoru 44 tepelného čerpadla 24, zejména však k napájení přímotopných elektrických těles 42 zapojených společně se všemi neznázoměnými elektrickými spotřebiči v každé z vytápěných jednotek 15 přes v ní umístěný elektrický rozvaděč 41 a samostatný elektroměr 40. Pomocí přímotopných elektrických těles 42 je možno v jednotlivých místnostech z každé vytápěné jednotky 15 zvýšit základní teplotu vytvořenou otopnými tělesy 13 na teplotu zajišťující individuální tepelnou pohodu.

Při momentální spotřebě elektrického proudu v množství převyšujícím množství elektrického proudu vyrobeného napájecím generátorem 3 dochází samočinně k jeho doplnění z veřejné elektrické sítě 38 přes kontrolní elektroměr 37. Veškeré momentální přebytky elektrického proudu, vyrobeného napájecím generátorem 3, jsou přes kontrolní elektroměr 37 dodávány do veřejné elektrické sítě 38 a rozvodnými závody vykupovány.

V případě, že do měřicího a kontrolního místa 31 je zavedena vodovodní síť s vysokým vstupním tlakem, je nutno vodovodní potrubí 54 v místě vodovodního uzávěru 62 přerušit. Vysokotlaká studená užitková voda pak proudí vstupním potrubím 63 do redukční turbíny 64, kterou roztočí a přídavný generátor 65 pak vyrábí přídavný elektrický proud, který je výstupním elektrickým vedením 66 přiváděn do vnitřního elektrického rozvodu 35. Voda, vystupující z vodní turbíny 64, se výstupním potrubím 67 odvádí do vodovodního potrubí 54.

Pro vyrovnávání množství vody vystupující z vodní turbíny 64 a množství vody odebrané ve vytápěných jednotkách 15 slouží expansní tlaková nádrž 68 připojená k výstupnímu potrubí 67. _ _z

Řídící jednotka 43 zabezpečuje střídavé zapnutí a vypnati okamžitého elektrického výkonu, podle požadavku vytápění a místa v paralelně připojených vytápěných jednotkách 15, řízení regulačních pochodů, vzájemnou komunikaci a sběr dat.

Průmyslová využitelnost

Zapojení podle vynálezu je možno využít k úplnému energetickému zásobování zejména obytných budov teplem, studenou a teplou užitkovou vodou a elektrickou energií s minimálními energetickými a ekonomickými ztrátami a to jak v nové výstavbě, tak ve stávajících objektech.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zapojení pro vytápění zejména obytných budov a pro přípravu teplé užitkové vody, obsahující kogenerační jednotku s řídící jednotkou a dvěma energetickými systémy pro vyrovnání tepelných ztrát vytápěných jednotek, z nichž jeden je tvořen rozvodem topné vody a druhý vnitřním elektrickým rozvodem propojeným s veřejnou elektrickou sítí, vyznačující se tím, že vnitřní elektrický rozvod (35) je propojen s veřejnou elektrickou sítí (38) elektrickou přípojkou (36) přes měřicí a kontrolní místo (31) s kontrolním elektroměrem (37) a připojen k napájecímu generátoru (3) kogenerační jednotky (1), přičemž s vnitřním elektrickým rozvodem (35) je spojena jednak soustava paralelně vytápěných jednotek (15) přes samostatné elektroměry (40), jednak veškeré elektrické spotřebiče jako je elektromotor (44) tepelného čerpadla (24) čerpadel (5,19,22,45, 51).
2. 2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že rozvod topné vody je tvořen horkovodním okruhem (4) topné vody, k němuž je připojen jednak akumulátor (46) topné vody, jednak hydraulický anulátor (6) tlaku, na nějž je napojen nízkoteplotní okruh (10) topné vody tvořený zejména rozvodným potrubím (11) a zpětnou sběrnou větví (17), jednak pro přípravu teplé užitkové vody měřené na straně studené vody samostatným vodoměrem (59) v každé z vytápěných jednotek (15), jednak pro temperování soustavy paralelně vytápěných jednotek (15).
3. 3. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící jednotka (43) je připojena k vnitřnímu elektrickému rozvodu (35) pro střídavé zapnut» g/l a vypnuti okamžitého elektrického výkonu podle požadavku vytápění a místa v paralelně připojených vytápěných jednotkách (15).

   Γ P R «· r r~ r- 9 p - r

   9 9 9 9 ~ 9 9' ~ 9 9 r 9 9 * 9 ··

   16L
4. 4. Zapojení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ve zpětné sběrné větvi (17) nízkoteplotního okruhu (10) je zařazen alespoň jeden kondenzátor (23) tepelného čerpadla (24), jehož výpamík (25) je ponořen ve sběrné kanalizační jímce (26) odpadní vody.

   k, í
5. 5. Zapojení podle nároků 1, 2a 4, vyznačující se tím, že k vnitřní‘l mu elektrickému rozvodu (35) je připojen přídavný generátor (65) spojený s redukční turbínou (64) připojenou vstupním potrubím (63) k vodovodnímu potrubí (54) studené vody pro snížení jejího vysokého vstupního tlaku.
6. 6. Zapojení podle nároků laž3, vyznačující se tím, že nízkoteplotní okruh (10) topné vody pro přípravu teplé užitkové vody je spojen s primární částí každého místního výměníku (49) tepla pro přípravu zdravotně nezávadné teplé užitkové vody v jeho sekundární části.