PL177415B1

PL177415B1 - Instalacja do zasilania odbiorników energii cieplnej medium nośnym

Info

Publication number: PL177415B1
Application number: PL95311258A
Authority: PL
Inventors: Alois Schwarz
Original assignee: Eri En Ressourcen I Forschungs
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1999-11-30
Also published as: CN1084461C; SA96160740B1; RU2155301C2; AT405680B; IL115753A0; SI0711958T1; CA2161951C; HUT73274A; FI955366A; ZA959471B; FI106148B; AU700165B2; TNSN95113A1; MA23718A1; FI955366A0; HU220412B; JPH09101062A; NO954468L; ES2135032T3; DE59506271D1

Abstract

1. Instalacja do zasilania odbiorników energii cieplnej medium nosnym nagrzewanym w przy- najmniej jednym zródle ciepla, znamienna tym, ze przewód wyjsciowy co najmniej jednego zródla ciepla (A, B, 8) jest umieszczony na wejsciu co najmniej jednego, przypisanego mu urzadzenia rozdzielczego (1, 2), które to urzadzenie rozdziel- cze (1, 2) jest wyposazone w kilka wyjsc, do któ- rych podlaczone sa przewody doprowadzajace (71 do 79') odbiorników energii cieplnej o róznych poziomach temperatury. FIG 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja do zasilania odbiorników energii cieplnej nagrzewanym w przynajmniej jednym źródle ciepła medium nośnym.

Znane są rozwiązania, polegające na stosowaniu do zasilania odbiorników energią cieplną kolektorów ekologicznych, jak kolektory słoneczne, kolektory ciepła odpadowego, aku.mulatory ziemne itp. Ponadto w celu osiągnięcia poziomu temperatur odpowiadającego wymogom odbiornika energii cieplnej, taka energia cieplna, która charakteryzuje się niską temperaturą jest w znanych rozwiązaniach przetwarzana w energię cieplną o wysokiej temperaturze przy pomocy pomp cieplnych.

Ponieważ jednak zaopatrywanie odbiorników w energię cieplną wymaga uwzględnienia wielu czynników, znane dotychczas instalacje nie spełniają wymagań technicznych i organizacyjnych, wskutek czego możliwości ich stosowanie są mocno ograniczone.

Tak np. sprawność kolektorów ekologicznych, zwłaszcza kolektorów słonecznych, jest optymalna wówczas, gdy doprowadzane do tych kolektorów medium nośne majak najniższą temperaturę, ponieważ tylko w ten sposób kolektory ekologiczne pozwalają wykorzystać dużą, różnicę temperatur, a co za tym idzie, uzyskać dużą ilość energii cieplnej. Należy jednak zwrócić wówczas uwagę na to, że przy większej liczbie kolektorów wytwarzana ilość ciepła ulega zmianie wraz z upływem czasu. Tak np. energia cieplna, którą można uzyskać w kolektorach ekologicznych, zależy od aktualnej temperatury otoczenia, która latem jest znacznie wyższa niż zimą, a w ciągu dnia z reguły wyższa niż nocą. Ponadto energia cieplna, którą można uzyskać przy pomocy kolektorów słonecznych, zależy zarówno od położenia słońca względem kolektora, jak też od warunków pogodowych.

Podobne zagadnienia dotyczą takich kolektorów cieplnych, przy pomocy których uzyskuje się ciepło odpadowe z procesów produkcyjnych lub procesów obróbczych, ponieważ ilość wytwarzanego ciepła zależy od przebiegu tych procesów w czasie. Ponadto istnieje problem, polegający na tym, że okresy wytwarzania ciepła przez kolektory cieplne nie pokrywają się z okresami zapotrzebowania odbiorników na energię cieplną, co może powodować z jednej strony nadmiar wytwarzanej przez kolektory energii cieplnej, a z drugiej strony zuzycie ciepła, które nie będzie pokrywane przez kolektory cieplne.

Poza tym należy uwzględnić fakt, że różne kolektory cieplne, jak np. kolektory słoneczne, kolektory ekologiczne lub akumulatory cieplne oddają w jednym czasie medium nośne o zróżnicowanych temperaturach, wskutek czego pobierane z poszczególnych źródeł ciepła medium nośne nie może być mieszane ze sobą, ponieważ to medium, które ma najwyższą temperaturę, zostałoby oziębione do niższej temperatury, co spowodowałoby straty potencjału cieplnego. Ponadto należy zagwarantować to, że napływające z różnych źródeł ciepła medium nośne będzie kierowane każdorazowo do tych odbiorników energii cieplnej, które są nastawione na ten poziom temperatury.

Jeżeli uzyskany poziom temperatury podwyższy się przy pomocy pompy cieplnej, aby w ten sposób umożliwić dostarczenie określonym odbiornikom energii cieplnej żądanej przez nich energii o wysokim poziomie temperatury, należy dodatkowo uwzględnić fakt, że sprawność pomp cieplnych jest optymalna wówczas, gdy temperatura doprowadzanego do nich medium nośnego mieści się w ściśle określonych granicach. W przypadku pomp cieplnych należy poza tym uwzględnić wymaganie, zgodnie z którym muszą one pozostawać włączone w sposób ciągły przynajmniej przez jedną godzinę lub nie powinny być często włączane i wyłączane, ponieważ powodowałoby to znaczne skrócenie okresu ich użytkowania. Należy przy tym uwzględnić konieczność takiego doboru maksymalnej mocy pomp cieplnych, by nawet przy mniejszej ilości pozyskanej z kolektorów energii cieplnej można było pokryć zapotrzebowanie na energię cieplną.

Przy tego typu instalacjach należy ponadto pamiętać o tym, że w budynkach, zwłaszcza hotelach, budynkach mieszkalnych, zakładach pracy i instalacjach produkcyjnych, potrzebne jest nie tylko ciepło, lecz także zimno. Energia cieplna jest potrzebna w trakcie zimnych pór roku, zwłaszcza w zimie, do celów ogrzewniczych, a w ciągu całego roku do ogrzewania wody, służącej do mycia, do basenów, do klimatyzacji pomieszczeń itp. Zimno jest potrzebne przez cały rok do chłodzenia, np. w urządzeniach chłodniczych do przechowywania żywności. Ponieważ tego rodzaju urządzenia znajdują się z reguły w centralnych częściach budynku, stwierdzono, że zapotrzebowanie na zimno jest w zimie przynajmniej tak duże jak latem lub nawet większe. Przyczyna takiego stanu rzeczy leży w tym, że zimą takie budynki są ogrzewane, a energia ogrzewania przedostaje się również do pomieszczeń chłodzonych.

Celem wynalazku jest opracowanie instalacji do zasilania odbiorników energii cieplnej nagrzewanym w przynajmniej jednym źródle ciepła medium nośnym, która to instalacja uwzględni szereg wspomnianych powyżej zagadnień, dzięki czemu spełni ona wymagania techniczne i organizacyjne.

Instalacja do zasilania odbiorników energii cieplnej medium nośnym nagrzewanym w przynajmniej jednym źródle ciepła, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód wyjściowy co najmniej jednego źródła ciepła jest umieszczony na wejściu co najmniej jednego, przyporządkowanego mu urządzenia rozdzielczego, które to urządzenie rozdzielcze jest wyposażona w kilka wyjść, do których podłączone są przewody doprowadzające odbiorników energii cieplnej o różnych poziomach temperatury.

177 415

Korzystnie, odbiorniki energii cieplnej są połączone szeregowo.

Korzystnie, co najmniej jedno źródło ciepła stanowi kolektor słoneczny.

Korzystnie, co najmniej jedno źródło ciepła stanowi kolektor ekologiczny i/lub akumulator ziemny.

Korzystnie, instalacja zawiera co najmniej dwa kolektory słoneczne, które są ustawione w różnych kierunkach nieba.

Korzystnie, co najmniej jedno źródło ciepła stanowi pompa cieplna.

Korzystnie, przewody zwrotne odbiorników o niskim poziomie temperatury są podłączone do wejść urządzenia zbiorczego, które jest wyposażone w pojedynczy przewód wyjściowy.

Korzystnie, wyjście pompy cieplnej jest połączone z wejściem następnego urządzenia rozdzielczego, które posiada większą ilość wyjść, prowadzących do odbiorników o wysokim poziomie temperatury.

Korzystnie, pompa cieplna, wyposażona w parownik, sprężarkę i kondensator, ma podłączony do parownika odbiornik zimna.

Korzystnie, przewód zwrotny odbiornika zimna jest podłączony do wejścia następnego urządzenia rozdzielczego, do którego wyjść są podłączone odbiorniki o niskim poziomie temperatury.

Korzystnie, przewód zwrotny odbiornika zimna jest podłączony do zaworu mieszającego, do którego podłączone są przewody prowadzące do kolektorów cieplnych i do parownika pompy cieplnej.

Zastosowane w instalacji według wynalazku urządzenie rozdzielcze zapewnia doprowadzenie pochodzącego ze źródła ciepła medium nośnego do tego odbiornika lub grupy odbiorników, dla którego lub której wymagany jest ten poziom temperatury, który jest uzyskiwany z tego źródła ciepła. Odbiorniki energii cieplnej o różnych poziomach temperatury są przy tym z reguły połączone szeregowo, wskutek czego medium nośne przepływa przez nie kolejno. Jako odbiorniki energii cieplnej można zastosować grzejniki, zmywarki, pralki, suszarki, termy wodne i podłogowe instalacje grzewcze, przez które pojedynczo lub szeregowo przepływa nagrzane medium nośne, przy czym oddaje ono tym odbiornikom swoją energię cieplną, wskutek czego samo ulega oziębieniu.

Jako źródło ciepła można zastosować kolektory ekologiczne, zwłaszcza kolektory słoneczne, kolektory ciepła odpadowego, akumulatory cieplne, zwłaszcza akumulatory ziemne itp. Jeżeli jako źródło ciepła użyje się dwóch kolektorów słonecznych, które są ustawione w różnych kierunkach nieba, uzyskuje się z nich medium nośne o różnych poziomach temperatur. Ponieważ jednocześnie każdemu z tych źródeł ciepła przyporządkowane jest własne urządzenie rozdzielcze, medium nośne jest za pośrednictwem tego urządzenia rozdzielczego kierowane do tego odbiornika ewentualnie grupy odbiorników, który lub które są nastawione na poziom temperatury reprezentowany przez medium nośne uzyskiwane z przypisanego mu kolektora. W ten sposób medium nośnemu odbiera się jego energię cieplną.

Można ponadto przewidzieć następne odbiorniki energii cieplnej o niższym poziomie temperatury, np. przewody rurowe, ułożone w ścianach wewnętrznych, innych podłogach, ścianach zewnętrznych itp., do których doprowadza się medium nośne o niższym poziomie temperatury, dzięki czemu z jednej strony magazynuje się zgromadzoną w nim energię cieplną, z drugiej zaś strony uzyskuje się działanie izolacyjne, umożliwiające klimatyzację pomieszczeń. Można poza tym przewidzieć przynajmniej jeden akumulator energii, np. akumulator ziemny.

Instalacja zawiera zwykle dodatkowe źródło ciepła w postaci pompy cieplnej. Do zasilania pompy cieplnej przewidziane jest przynajmniej jedno urządzenie zbiorcze, na którego wejściach umieszczone są przewody zwrotne odbiorników ewentualnie grup odbiorników o różnych poziomach temperatury, i którego jedno wyjście jest połączone z wejściem pompy cieplnej. Pozwala to uwzględnić fakt, że pompa cieplna osiąga optymalną sprawność wówczas, gdy temperatura doprowadzanego do niej medium nośnego mieści się w wąskim przedziale. Urządzenie zbiorcze umożliwia przy tym wybór tego przewodu zwrotnego, wychodzącego z jednego odbiornika lub jednej grupy odbiorników energii cieplnej, który zawiera meΠΊ 415 dium nośne o wymaganym dla pompy cieplnej poziomie temperatury, które to medium jest doprowadzane do pompy cieplnej. W pompie cieplnej poziom temperatury medium nośnego jest podwyższany do wartości wymaganej do zaopatrywania odbiornika energii cieplnej. Doprowadzanie medium nośnego odbywa się za pośrednictwem przyporządkowanego pompie cieplnej urządzenia rozdzielczego, dokonującego wyboru tego odbiornika, który ma być zasilany przez pompę cieplną w energię cieplną.

W akumulatorze energii magazynowany jest nadmiar energii cieplnej, którą można pobierać wówczas, gdy ilość energii cieplnej wytwarzana przez kolektory jest zbyt mała.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat instalacji według wynalazku, fig. 2 - urządzenie zawierające elementy przewidziane w instalacji według wynalazku w rzucie aksonometrycznym, a fig. 3 urządzenie z elementami instalacji według wynalazku w rzucie aksonometrycznym, przy czym niektóre części składowe zostały pominięte.

Instalacja według wynalazku zawiera dwa urządzenia rozdzielcze 1 i 2, do których pojedynczych wejść podłączone są przewody wyjściowe 10 i 20 dwóch źródeł ciepła. Źródła ciepła stanowią np. kolektory ekologiczne, zwłaszcza kolektory słoneczne A i B, kolektory ciepła odpadowego, akumulatory ziemne itp. Podłączone do wyjść urządzeń rozdzielczych 1 i 2 przewody 11 do 19' i 21 do 29' łączą się z przewodami doprowadzającymi 71 do 79' do odbiorników energii cieplnej o różnych poziomach temperatury. Przewody zwrotne 71a do 79a, wychodzące z odbiorników, są podłączone do przewodów doprowadzających następnych odbiorników energii cieplnej. Tak np. przewód zwrotny 71a jest podłączony do przewodu doprowadzającego 72 drugiego odbiornika energii cieplnej.

Przewody doprowadzające 71 do 75 prowadzą do pierwszej grupy pięciu odbiorników energii cieplnej o wysokim poziomie temperatury od około 80°C do około 30°C, a zatem po pierwsze grzejników, po drugie maszyn, np. zmywarek, pralek, suszarek itp., po trzecie i czwarte term wodnych i po piąte podłogowej istalacji grzewczej. Przewody doprowadzające 76 do 79 prowadzą do drugiej grupy odbiorników energii cieplnej o niskim poziomie temperatury od około 25°C do około 20°C, jak np. przewody w ścianach wewnętrznych, w stropach wewnętrznych, w ścianach zewnętrznych i w dwóch różnych akumulatorach ziemnych.

Ponadto przewidziano trzecie urządzenie rozdzielcze 3 i czwarte urządzenie rozdzielcze 4. Do pojedynczego wejścia trzeciego urządzenia rozdzielczego 3 podłączony jest przewód zwrotny 80 pompy cieplnej 8. Przewody wyjściowe 31 do 34 trzeciego urządzenia rozdzielczego 3 prowadzą do przewodów doprowadzających 71 do 74 odbiorników energii cieplnej o wysokim poziomie temperatury. Do pojedynczego wejścia czwartego urządzenia rozdzielczego 4 podłączony jest przewód 90, idący z urządzenia chłodniczego 8. Przewody wyjściowe 41 do 44 czwartego urządzenia rozdzielczego są podłączone do przewodów doprowadzających 77 do 79' odbiorników energii cieplnej o niskim poziomie energetycznym.

Ponadto instalacja zawiera dwa urządzenia zbiorcze 5 i 6. Przewody wejściowe 51 do 54 pierwszego urządzenia zbiorczego 5 są podłączone do przewodów wyjściowych 12 do 16 i 22 do 26 obu urządzeń rozdzielczych 1 i 2, prowadzących do przewodów doprowadzających 72 do 75 dla odbiorników ciepła o wysokim poziomie temperatur. Pojedynczy przewód wyjściowy 50 pierwszego urządzenia zbiorczego 5 prowadzi do pompy cieplnej 8. Przewody wejściowe 61 do 65 drugiego urządzenia zbiorczego 6 są podłączone do przewodów 16 do 19' pierwszego urządzenia rozdzielczego i ewentualnie przewodów 26 do 29' drugiego urządzenia rozdzielczego 2, prowadzących do przewodów doprowadzających 76 do 79' odbiorników o niskim poziomie temperatury. Pojedynczy przewód wyjściowy 60 prowadzi do pompy cieplnej 8.

Pompa cieplna 8 zawiera parownik 81, którego wyjście jest za pośrednictwem przewodu 82 podłączone do sprężarki 83, oraz kondensator 84. Prowadzący z urządzenia zbiorczego 6 do pompy cieplnej 8 przewód 60 zawiera zawór mieszający 85, który przy pomocy przewodu 86 jest połączony z zaworem trójdrożnym 87. W prowadzącym z zaworu mieszającego 85 do parownika 81 przewodzie 88 znajduje się ponadto pompa 89. Urządzenie chłodnicze 9 zawiera wężownicę chłodzącą 91, która jest podłączona do zaworu mieszającego 85 i zaworu trójdrożnego.

177 415

W prowadzącym z zaworu trójdrożnego 85 do urządzenia rozdzielczego 4 przewodzie 90 znajduje się zawór mieszający 45, do którego podłączone są prowadzące z powrotem do kolektorów słonecznych A i B przewody 10a i 20a.

Zamiast drugiego kolektora słonecznego B można zastosować również kolektor ekologiczny lub akumulator ziemny. W pewnej liczbie przewodów umieszczono pompy 30.

Zasada działania tej instalacji jest następująca: Poprzez przewód wyjściowy 10 pierwszego kolektora słonecznego A nagrzane medium nośne jest doprowadzane do pierwszego urządzenia rozdzielczego 1. W zależności od tego, jaką temperaturę ma to medium nośne, zostaje ono doprowadzone przez przewody wyjściowe 11 do 19' do tego odbiornika energii cieplnej, który jest nastawiony na daną temperaturę. Jeżeli np. z kolektora słonecznego A będzie odbierane medium nośne o temperaturze około 80°C, wówczas będzie ono doprowadzane przez urządzenie rozdzielcze 1 za pośrednictwem przewodu 11 do przewodu doprowadzającego 71 odbiornika o najwyższym poziomie temperatury, np. grupy grzejników. Jeżeli natomiast z pierwszego kolektora słonecznego A będzie odbierane medium nośne o temperaturze około 30°C, będzie ono doprowadzane przez urządzenie rozdzielcze 1 za pośrednictwem przewodu 15 do przewodu doprowadzającego 75 podłogowej instalacji grzejnej. W przypadku jeszcze niższej temperatury medium nośne jest przy pomocy pierwszego urządzenia rozdzielczego 1 za pośrednictwem jednego z przewodów 16 do 19' doprowadzane do jednego z przewodów doprowadzających 76 do 79', prowadzących do jednego z odbiorników o niskim poziomie temperatury.

W analogiczny sposób doprowadzane z drugiego kolektora słonecznego B za pośrednictwem przewodu wyjściowego 20 do drugiego urządzenia rozdzielczego 2 nagrzane medium nośne jest w zależności od swej temperatury doprowadzane poprzez jednej z przewodów 21 do 25 do jednego z przewodów doprowadzających 71 do 75 jednego z odbiorników ciepła o wysokim poziomie temperatury i poprzez jeden z przewodów 26 do 29' do jednego z przewodów doprowadzających 76 do 79' jednego z odbiorników ciepła o niższym poziomie temperatury.

Urządzenia rozdzielcze 1 i 2 gwarantują zatem dostarczanie medium nośnego każdorazowo do tych odbiorników, które są nastawione na temperaturę danego medium nośnego. Ponieważ przewody zwrotne 71a do 79a odbiorników energii cieplnej są podłączone do przewodów doprowadzających kolejnego odbiornika, medium nośne można, w zależności od wymagań cieplnych, przepuszczać przez następne odbiorniki, wskutek czego zawarta w nim energia cieplna może być przekazywana tymże odbiornikiem.

Jeżeli wymagane jest gromadzenie w instalacji dodatkowej energii cieplnej, wówczas napływającego przez jeden z przewodów 51 do 54 z obu kolektorów medium nośne jest przez pierwsze urządzenie zbiorcze 5 i poprzez prowadzący do pompy cieplnej 8 przewód 50 kierowane do kondensatora 84 pompy cieplnej 8. W kondensatorze 84 podwyższa się temperaturę medium nośnego do wartości wymaganej w jednym z odbiorników ciepła o wysokim poziomie temperatury. Trzecie urządzenie rozdzielcze 3 przekazuje za pośrednictwem jednego z przewodów 31 do 34 do jednego z przewodów doprowadzających 71 do 74 odbiorników o wysokim poziomie temperatury medium nośne o temperaturze od 80 do 30°C, uzyskiwane z pompy cieplnej 8. Ponieważ do pompy cieplnej 8 kierowane jest przez pierwsze urządzenie zbiorcze 5 medium nośne o wysokim poziomie temperatury, pompa cieplna 8 umożliwia podwyższenie temperatury medium nośnego do żądanej wartości.

Przy pomocy drugiego urządzenia zbiorczego 6 do parownika pompy cieplnej 8 doprowadza się za pośrednictwem urządzeń rozdzielczych 1 i 2 napływające z kolektorów słonecznych A i B lub z jednego z odbiorników ciepła medium nośne o niskim poziomie temperatury. Dana przez drugie urządzenie zbiorcze 6 możliwość wyboru kolektora ewentualnie odbiornika, z którego medium nośne jest kierowane do pompy cieplnej 8, pozwala uwzględnić fakt, że sprawność pompy cieplnej jest optymalna wówczas, gdy temperatura doprowadzanego do pompy cieplnej 8 medium nośnego ma dość dokładnie określoną wartość, np. 30°C.

Uzyskiwane z parownika 81 pompy cieplnej 8 oziębione medium nośne jest poprzez zawór trójdrożny 87 doprowadzane do wężownicy chłodzącej 91 urządzenia chłodniczego 9. Medium wypływające z odbiornika 9 zimna w postaci urządzenia chłodniczego można po177 415 przez zawór trójdrożny 87 mieszać z medium dopływającym. Ponadto medium wypływające z urządzenia chłodniczego 9 można poprzez zawór mieszający 85 dodawać do medium dopływającego do parownika 81. W ten sposób można sterować temperaturą medium nośnego doprowadzanego do urządzenia chłodniczego 9. Poza tym medium odpływające z odbiornika 9 zimna w postaci urządzenia chłodniczego jest poprzez zawór mieszający 85 i przewód 90 doprowadzane do wejścia czwartego urządzenia rozdzielczego 4, z którego jest ono za pośrednictwem jednego z przewodów 41 do 44 dostarczane do przewodów doprowadzających 77 do 79', prowadzących do jednego z odbiorników ciepła o niskim poziomie temperatury. Ponieważ przewody zwrotne 75a do 79a są poprzez urządzenie zbiorcze 6 i jego przewód wyjściowy 60 połączone z zaworem mieszającym 85, możliwe jest przekazanie do urządzenia chłodniczego medium nośnego o niskiej temperaturze pochodzącego od jednego z odbiorników ciepła o niskim poziomie temperatury.

W poszczególnych przewodach umieszczone są czujniki temperatury, przy pomocy których dokonuje się pomiaru temperatury znajdującego się w tych przewodach medium nośnego. Wyjścia czujników temperatury są podłączone do centralnej jednostki sterującej. Do centralnej jednostki sterującej przekazuje się ponadto wszystkie niezbędne do pracy instalacji dane, jak temperatury otoczenia, zapotrzebowanie cieplne poszczególnych odbiorników itp. Przy pomocy programu sterującego steruje się urządzeniami rozdzielczymi i urządzeniami zbiorczymi w taki sposób, że w zależności od podaży energii cieplnej i od zapotrzebowania na energię cieplną zapewnione jest optymalne wykorzystanie instalacji. Ponieważ do kolektorów słonecznych A i B zawracane jest medium nośne o bardzo niskich temperaturach, optymalizuje to ich sprawność. Z kolektorów słonecznych A i B nagrzane medium nośne doprowadzane jest każdorazowo do tych odbiorników, które mają być zasilane z odpowiednią temperaturą. Ustawienie jeden na drugim odbiorników energii cieplnej o różnym poziomie temperatury zapewnia całkowite wykorzystanie zawartej w medium nośnym energii cieplnej. Nadmiar energii cieplnej jest magazynowany w jednym z akumulatorów cieplnych, skąd można ją pobierać w razie niewystarczających dostaw energii z kolektorów ekologicznych.

Jeżeli kolektory ekologiczne wraz z akumulatorem cieplnym nie mogą pokryć zapotrzebowania na energię cieplną, wówczas uruchamia się dodatkowo pompę cieplną 8. Przy pomocy urządzenia zbiorczego 5 do pompy cieplnej 8 doprowadza się medium nośne o wysokiej wartości temperatury, wskutek czego przy pomocy pompy cieplnej 8 medium nośne jest nagrzewane do żądanej wysokiej temperatury. Urządzenie zbiorcze 6 doprowadza do pompy cieplnej 8 medium nośne o takich wartościach temperatur, które zapewniają optymalną sprawność pompy.

Ponadto gromadząca się w urządzeniu chłodniczym energia cieplna jest odzyskiwana i kierowana z powrotem do instalacji. Jeżeli kolektory A lub B wytwarzają zimno, można je za pośrednictwem urządzeń rozdzielczych 1 lub 2 i urządzenia zbiorczego 6 oraz zaworu mieszającego 85 kierować do odbiornika 9 zimna w postaci urządzenia chłodniczego.

Dzięki temu istalacja pozwala uniknąć wad związanych ze znanym stanem techniki, uniemożliwiających optymalną eksploatację instalacji.

Poniżej na podstawie fig. 2 i 3 opisano urządzenie, które zawiera urządzenie rozdzielcze, urządzenia zbiorcze i niezbędne między nimi przewody. Gdy do takiego urządzenia podłączy się przewody prowadzące ze źródeł ciepła, zwłaszcza kolektorów słonecznych, do odbiorników energii cieplnej o różnych poziomach temperatury, do pompy cieplnej, do akumulatorów ziemnych i do urządzenia chłodniczego, ponadto zaś silniki nastawcze dla urządzeń rozdzielczych i urządzeń zbiorczych podłączy się do centralnej jednostki sterującej, wówczas cała instalacja jest gotowa do pracy. Urządzenie to składa się z obudowy 100, mającej na górze dwa otwory 101 i 102, które służą do podłączenia przewodów 10 i 20, idących z kolektorów cieplnych, zwłaszcza kolektorów słonecznych A i B. Te otwory 101 i 102 prowadzą przez znajdujące się w obudowie 100 kanały do dziesięciu otworów poprzecznych 103, które ze swej strony mają ujścia do dwóch urządzeń rozdzielczych 110 i 120, przewidzianych z przodu i z tyłu obudowy 100 i położonych symetrycznie względem płaszczyzny symetrii obudowy 100. Na rysunku widoczne jest tylko przednie urządzenie rozdzielcze 110, które opisano poniżej. Urządzenie rozdzielcze 120, które znajduje się z tyłu obudowy 100, ma identyczną konstrukcję.

177 415

Urządzenie rozdzielcze 110 posiada komorę rozdzielczą 111, do której uchodzą otwory poprzeczne 103. Do tylnej powierzchni czołowej komory rozdzielczej 111, do której mają ujście otwory poprzeczne 103, przylega osadzona obrotowo tarcza 112, w której wykonany jest pojedynczy otwór 113. Komora rozdzielcza 111 jest zamknięta pokrywą 114. Na pokrywie 114 znajdują się przekładnia 115 i silnik nastawczy 116. Silnik nastawczy 116 przekręca tarczę 112 w taki sposób, że jej otwór 113 znajduje się nad jednym z otworów poprzecznych 103.

Z dziesięciu otworów poprzecznych 103 wewnątrz obudowy 100 wychodzi pięć kanałów 104, które prowadzą do pięciu otworów poprzecznych 105, oraz kolejne pięć kanałów 106, które prowadzą do pięciu otworów poprzecznych 107.

Na przodzie obudowy 100 do otworów poprzecznych 105 podłączane są przewody doprowadzające 71 do 75, które prowadzą do odbiorników ciepła o wysokim poziomie temperatury. Do otworów poprzecznych 107 podłączane są przewody doprowadzające 76 do 79', które prowadzą do odbiorników ciepła o niskim poziomie temperatury. Z tyłu obudowy 100 do otworów poprzecznych 105 i 107 podłączone są idące z odbiorników przewody 71a do 79a. Każdy z przewodów prowadzących do jednego z odbiorników wychodzi przy tym z jednego z otworów poprzecznych 105 do 107 i jest kierowany z powrotem do sąsiedniego otworu poprzecznego 105 do 107. Ostatni kanał 106a, który łączy otwory poprzeczne 103a i 107a, jest ponadto wyposażony w króciec 108, do którego podłączane są prowadzące z powrotem do kolektorów cieplnych A i B przewody 10a i 20a.

Z otworów poprzecznych 105 wewnątrz obudowy 100 kanały 122 prowadzą do pięciu otworów poprzecznych 123, które mają ujście do urządzenia rozdzielczego 130, znajdującego się z przodu obudowy 100, i urządzenia zbiorczego 150, znajdującego się z tyłu obudowy 100. Urządzenie rozdzielcze 130 jest z kolei wyposażone w komorę rozdzielczą 131, w której znajduje się wyposażona w pojedynczy otwór 133 obrotowa tarcza 132, która jest obracana przy pomocy silnika nastawczego 136 i wstawionej między te elementy przekładni 135. Urządzenie zbiorcze 150 ma tę samą konstrukcję. Do komory rozdzielczej 131 prowadzi kanał 180, do którego podłączany jest idący z kondensatora 84 pompy cieplnej 8 przewód 80.

Z komory zbiorczej urządzenia zbiorczego 150 odchodzi kanał 150a, do którego jest podłączony prowadzący do kondensatora 84 pompy cieplnej 8 przewód 50.

Z otworów poprzecznych 107 odchodzi pięć kanałów 124, które mają ujście do pięciu otworów poprzecznych 125, które rozciągają się między urządzeniem zbiorczym 160 i trzecim urządzeniem rozdzielczym 140. Również urządzenie zbiorcze 160 posiada komorę zbiorczą 161, tarczę obrotową 162 z otworem 163, pokrywę 164, przekładnię 165 i silnik nastawczy 166. Urządzenie rozdzielcze 140 jest wykonane analogicznie. Do urządzenia zbiorczego 160 podłączony jest kanał 160a, który prowadzi do zaworu mieszającego 185. Z zaworu mieszającego 185 wychodzi ponadto kanał 188, do którego podłączony jest prowadzący do pompy cieplnej 8 przewód 88. Z zaworu mieszającego 185 wychodzi ponadto kanał 186, idący do zaworu trójdrożnego 187, z którego odchodzi kanał 189, do którego podłączony jest przewód prowadzący do parownika 81 pompy cieplnej 8. Z komory rozdzielczej urządzenia rozdzielczego 140 odchodzi ponadto kanał 190, który jednocześnie prowadzi do urządzenia mieszającego 185. Z urządzenia mieszającego 185 odchodzi kanał 191, a z zaworu trójdrożnego 187 odchodzi kanał 192, do których to kanałów podłączane jest urządzenie chłodnicze 9.

Przedstawiona na fig. 2 i 3 obudowa 100 zawiera zatem wszystkie przedstawiona na schemacie według fig. 1 urządzenia i połączenia, w związku z czym po podłączeniu przewodów łączących oraz niezbędnych pomp, a także po podłączeniu silników nastawczych urządzeń rozdzielczych 110, 120, 130 i 140 oraz urządzeń zbiorczych 150 i 160 do centralnej jednostki sterującej przy pomocy obudowy 100 można zrealizować zasadę działania objaśnioną na podstawie fig. 1. Osiąga się to w ten sposób, że tarcze obrotowe urządzeń rozdzielczych ewentualnie urządzeń zbiorczych są tak przestawiane, że medium nośne może napływać lub odpływać przez każdy z otworów poprzecznych, tak że za każdym razem uzyskuje się optymalne działanie instalacji.

Aby tarcze 112, 132 ewentualnie 162 można było bez problemów przekręcać przy pomocy silników nastawczych 116, 136 ewentualnie 166, urządzenie rozdzielcze jest pozbawione ciśnienia poprzez zamknięcie przewidzianych w układzie zaworów odcinających lub poprzez odłączenie pompy tłoczącej, wskutek czego tarcze 112, 132 ewentualnie 162 można

177 415 przy pomocy przyporządkowanych im silników nastawczych przekręcić w nowe położenie. Po osiągnięciu tego nowego położenia tarcze 112, 132 lub 162 są przy pomocy umieszczonych na nich cylindrów nastawczych 112', 132' lub 162' dociskane ponownie do tylnej ścianki komór 111, 131 lub 161, co daje w efekcie wymagane uszczelnienie względem wybranego kanału wejściowego 103, 123 lub 125.

177 415

102

11O <120)

FIG. 2

177 415

m 415

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Instalacja do zasilania odbiorników energii cieplnej medium nośnym nagrzewanym w przynajmniej jednym źródle ciepła, znamienna tym, że przewód wyjściowy co najmniej jednego źródła ciepła (A, B, 8) jest umieszczony na wejściu co najmniej jednego, przypisanego mu urządzenia rozdzielczego (1, 2), które to urządzenie rozdzielcze (1,2) jest wyposażone w kilka wyjść, do których podłączone są przewody doprowadzające (71 do 79') odbiorników energii cieplnej o różnych poziomach temperatury.
2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że odbiorniki energii cieplnej są połączone szeregowo.
3. Instalacja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że co najmniej jedno źródło ciepła stanowi kolektor słoneczny (A, B).
4. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedno źródło ciepła stanowi kolektor ekologiczny i/lub akumulator ziemny.
5. Instalacja według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera co najmniej dwa kolektory słoneczne (A, B), które są ustawione w różnych kierunkach nieba.
6. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedno źródło ciepła stanowi pompa cieplna (8).
7. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że przewody zwrotne (75a do 79a) odbiorników o niskim poziomie temperatury są podłączone do wejść urządzenia zbiorczego (6), które jest wyposażone w pojedynczy przewód wyjściowy (60).
8. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że wyjście pompy cieplnej (8) jest połączone z wejściem następnego urządzenia rozdzielczego (3), które posiada większą ilość wyjść, prowadzących do odbiorników o wysokim poziomie temperatury.
9. Instalacja według zastrz. 8, znamienna tym, że pompa cieplna (8), wyposażona w parownik (81), sprężarkę (83) i kondensator (84), ma podłączony do parownika (81) odbiornik (9) zimna.
10. Instalacja według zastrz. 9, znamienna tym, że przewód zwrotny (90) odbiornika (9) zimna jest podłączony do wejścia następnego urządzenia rozdzielczego (4), do którego wyjść są podłączone odbiorniki o niskim poziomie temperatury.
11. Instalacja według zastrz. 10, znamienna tym, że przewód zwrotny odbiornika (9) zimna jest podłączony do zaworu mieszającego (85), do którego podłączone są przewody prowadzące do kolektorów cieplnych (A, B) i do parownika (81) pompy cieplnej (8).