PL186704B1 - Instalacja grzewcza - Google Patents

Abstract

1 . Instalacja grzewcza wyposazona co najmniej w jedno obce zródlo ciepla takie jak kociol paleniskowy, albo odzysk- mcowy lub wymiennik ciepla, sluzace do podgrzewania me- dium przenoszacego cieplo, przykladowo wody, oraz w roz- dzielacz zawierajacy dwie komory, przy czym zródlo ciepla polaczone jest z jedna z komór rozdzielacza poprzez przewód doplywowy, a z druga poprzez przewód odplywowy 1 co najmniej w zawór regulacyjny ograniczajacy przeplyw tego medium w jednym z tych przewodów, przy czym instalacja wyposazona jest poza tym w pompy obiegowe o regulowanej ilosci obrotów wlaczone do obiegów grzewczych 1 przylaczone do komór rozdzielacza poprzez przewody doplywowe 1 od- plywowe, przy czym obiegi grzewcze zawieraja przewód bocznikowy 1 zawory mieszajace, a miedzy obydwoma komo- rami rozdzielacza, wzglednie miedzy przewodem odplywo- wym 1 doplywowym, wlaczony jest co najmniej jeden zawór wyrównujacy cisnienie, znam ienna tym, ze kierunek prze- plywu (strzalka 31) zaworu wyrównujacego cisnienie (30) jest okreslony w znany sposób od przewodu odplywowego (9) do przewodu doplywowego (8), wzglednie do odpowiednich komór (11 , 12). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja grzewcza wykorzystywana do ogrzewania obiektów komunalnych. Rozwiązanie według wynalazku znajduje również zastosowanie w instalacjach chłodniczych.

W tego typu instalacjach jako źródła ciepła wykorzystuje się kotły paleniskowe, lub odzysknicowe, względnie wymienniki ciepła współpracujące z obcymi źródłami ciepła. Powyższe źródła ciepła w warunkach optymalnych pracują z wysoką sprawnością, gdy nośnik ciepła wracający do jego źródła ma możliwie niską temperaturę. W przypadku kotłów paleniskowych lub odzysknicowych ciepło pobierane jest od spalin, przy czym sprawność urządzenia zwiększa się, co prowadzi do tworzenia się zamierzonej ilości kondensatu. Jeżeli instalacja pracuje z niższym obciążeniem, przykładowo jeśli w obiegu grzewczym występuje temperatura około 40°C, wtedy występuje omawiane wyżej tworzenie się kondensatu przez co osiąga się wysoki stopień sprawności. Jeżeli jednak instalacja ma większą moc, przykładowo temperatura w obiegu grzewczym wynosi około 70°C, wtedy, bez zastosowania odpowiednich środków, nie tworzy się kondensat i spada sprawność instalacji. W tego rodzaju instalacjach dąży się do tego, aby w przewodzie odpływowym płynął możliwie silnie ochłodzony nośnik ciepła, aby w kotle podtrzymać proces tworzenia się kondensatu i jednocześnie osiągnąć odpowiedni stopień sprawności. W takich kotłach stosuje się odpowiednie środki konstrukcyjne. Pompa obiegowa w tych instalacjach ustawiona jest na maksymalną pożądaną moc grzewczą. Poszczególne obiegi grzewcze regulowane są poprzez zastosowanie w nich zaworu mieszają186 704 cego, który jest nastawiany w zależności od zapotrzebowania na ciepło. Przepływ potrzebny dla pompy obiegowej nie jest jednak zależny od nastawienia zaworu mieszającego, ponieważ pompa obiegowa ma zadaną, związaną z jej cechami konstrukcyjnymi, liczbę obrotów. Często jednak w nowoczesnych instalacjach stosowane są również pompy obiegowe, które mają regulowaną wielkość obrotów. W takich instalacjach stosowany jest zawór regulacyjny włączony do przewodu odpływowego źródła ciepła, który jest ustawiony na wcześniej określoną stałą ilość przepływu. Zawór ten ma wprawdzie możliwość zmiany przepływu, ale wielkość ta nie podlega regulacji. Każde nastawienie, albo nastawienie ostateczne takiego zaworu może być dokonane tylko przez osobę upoważnioną i tylko ręcznie. Takie zawory zastosowane w instalacjach z reguły są plombowane. Pracują one z reguły jako zawory o zwężonym przekroju poprzecznym lub dławiki, które ze względu na ich przekrój poprzeczny nie mają wpływu na pracę instalacji. Jeżeli instalacja grzewcza już pracuje i pompy obiegowe ustawione są na pewną osiągalną liczbę obrotów, nie można wykluczyć tego, że poszczególne obiegi grzewcze nie zawsze osiągają wyliczoną moc cieplną. Często zachodzi taki przypadek, gdy w instalacji grzewczej w trakcie jej wykorzystywania zachodzą pewne zmiany, dostosowujące je do nowszych rozwiązań. Aby podołać tym zadaniom z reguły zwiększa się liczbę obrotów jednej, albo większej ilości pomp, przy czym pompa obiegowa pompuje większą ilość medium przenoszącego ciepło. Zawór regulacyjny podłączony do wymiennika ciepła pozwala jednak na przepuszczenie jedynie z góry określonej ilości tego medium, tak że w wyniku równoległego połączenia poszczególnych obiegów grzewczych poprzez rozdzielacz, z innych obiegów grzewczych odprowadzana jest tylko część medium przenoszącego ciepło poprzez szybciej obracającą się pompę obiegową, co ma negatywny wpływ na bilans cieplny i prowadzi do większych strat ciepła. Poszczególne obiegi grzewcze mogą być wyposażone również w pompy obiegowe o stałej liczbie obrotów, przy czym regulowane są one za pomocą zaworów mieszających. Z powyższego wynika, że w jednej instalacji mogą być zastosowane obiegi grzewcze wyposażone w pompy obiegowe o regulowanej i stałej liczbie obrotów. Również i w takich przypadkach przepływ medium przenoszącego ciepło w równolegle połączonych obiegach nie jest właściwie określone.

Z opisu DE-OS 2713387 znana jest instalacja grzewcza wyposażona w źródło ciepła, odgałęzienie przeznaczone do podgrzewania wody użytkowej wyposażone w pompę obiegową, usytuowany w przewodzie dopływowym źródła ciepła termostat dławikowy i przewód łączący wyjście pompy i wyjście termostatu. W przewodzie łączącym usytuowany jest zawór przelewowy. Kierunek przepływu zaworu przelewowego skierowany jest od przewodu odpływowego do dopływowego. W przewodzie dopływowym do źródła ciepła zastosowany jest zawór sterowany temperaturą (termostat dławikowy). Zadaniem tego zaworu jest odłączenie obiegu grzewczego od źródła ciepła jeżeli temperatura w przewodzie dopływowym jest tak wysoka, że w źródle ciepła nie mogą powstać skropliny.

Przedmiotem wynalazku jest instalacja grzewcza wyposażona co najmniej w jedno obce źródło ciepła takie jak kocioł paleniskowy, albo odzysknicowy lub wymiennik ciepła, służące do podgrzewania medium przenoszącego ciepło, przykładowo wody. Poza tym w instalacji zastosowano również rozdzielacz zawierający dwie komory. Źródło ciepła połączone jest z jedną z komór rozdzielacza poprzez przewód dopływowy, a z drugą poprzez przewód odpływowy. Zawór regulacyjny ograniczający przepływ medium grzewczego zainstalowany jest w jednym z tych przewodów. Instalacja wyposażona jest poza tym w pompy obiegowe o regulowanej ilości obrotów włączone do obiegów grzewczych i przyłączone do komór rozdzielacza poprzez przewody dopływowe i odpływowe. Obiegi grzewcze zawierają przewód bocznikowy i zawory mieszające. Między obydwoma komorami rozdzielacza, względnie między przewodem odpływowym i dopływowym, włączony jest co najmniej jeden zawór wyrównujący ciśnienie.

Istota wynalazku polega na tym, że kierunek przepływu zaworu wyrównującego ciśnienie jest określony w znany sposób od przewodu odpływowego do przewodu dopływowego, względnie do odpowiednich komór.

Korzystnie, zawór wyrównujący ciśnienie wmontowany jest do rozdzielacza lub jest włączony między przewody łączące wymiennik ciepła i rozdzielacz.

186 704

Do komory rozdzielacza, za pomocą przewodów dopływowych, przyłączone są obiegi grzewcze, do których dołączone są przewody dopływowe i odpływowe dodatkowego źródła ciepła. ,

Instalacja wyposażona jest w większą ilość połączonych równolegle zaworów wyrównujących ciśnienie, które mają zróżnicowane przekroje poprzeczne przepływu i nastawiane są na zróżnicowane wartości progowe.

Działanie zaworu wyrównującego ciśnienie, włączonego do powyżej opisanego układu, polega na tym, że w wyniku zwiększonego przepływu, realizowanego przez pompę obiegową o wyższej ilości obrotów w kierunku przepływu medium, przed zaworem regulacyjnym zwiększa się ciśnienie panujące w układzie rur. Zawór regulacyjny ustawiony na zadane zwiększenie ciśnienia otwiera się i uwalnia drogę dla medium, przepływającego przez bocznik do zaworu regulacyjnego ustawionego na stały przepływ, tak że niezależnie od przepływu ograniczanego przez określone nastawienie zaworu regulacyjnego, poprzez pierwotne źródło ciepła, w obiegu może być podtrzymywany przepływ dowolnej ilości medium, przy czym przepływ ten może być większy niż ten ustawiony w określony sposób w zaworze regulacyjnym.

W przypadku gdy ilość ciepła dostarczana przez pierwotne źródło ciepła jest zbyt mała, aby pokryć określone zapotrzebowanie, nośnik ciepła, znajdujący się w komorach rozdzielacza może być dodatkowo podgrzany. Zamiast wymiennika ciepła podłączonego do obcego źródła ciepła, jako pierwotne źródło można zastosować kocioł paleniskowy lub odzysknicowy, albo inne źródło ciepła o wysokiej sprawności, w którym nośnik ciepła, powracający do źródła, ma możliwie niską temperaturę. Zamiast pojedynczego zaworu wyrównującego ciśnienie można również zastosować więcej takich zaworów połączonych równolegle, przy czym zawory te mogą posiadać różne przekroje poprzeczne przepływu i mogą być nastawiane na różne wartości progowe. Jako zawory wyrównujące ciśnienie mogą być zastosowane zawory obciążone sprężyną. Jednak możliwe jest również zastosowanie zaworów, które sterowane są elektronicznie poprzez czujnik ciśnienia.

Wyżej opisana instalacja może być również wykorzystywana jako instalacja chłodnicza.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono' schemat instalacji grzewczej zasilanej z obcego źródła ciepła.

Przewód dopływowy 1 przyłączony do nie pokazanego źródła ciepła i przewód odpływowy 2 zasilają wymiennik ciepła 3. Do przewodu odpływowego 2 włączony jest czujnik temperatury 4, zawór regulacyjny 5 i licznik ciepła 6, przy czym przepustowość zaworu regulacyjnego jest regulowana w zależności od temperatury czynnika w przewodzie odpływowym 2, wskazanej przez czujnik 4, i od temperatury otoczenia, wskazywanej przez czujnik 7. Z drugiej strony wymiennik ciepła 3 poprzez przewód dopływowy 8 i odpływowy 9 połączony jest z rozdzielaczem 10 obejmującym dwie komory li, 12, które tu ze względu na przejrzystość rysunku zostały pokazane oddzielnie. Do przewodu odpływowego 9 włączony jest zawór regulacyjny dławikowy 13, który ogranicza ilość przepływającego nośnika ciepła. Zawór ten jest nastawiony na maksymalną moc cieplną i plombowany przez dostawców ciepła. Zawór 13 działa jak trwale nastawiony dławik o stałym przekroju poprzecznym. Do komory 11 rozdzielacza 10 przyłączone są przewody dopływowe 14, 15, 16, należące do pokazanych tu przykładowo trzech obiegów grzewczych 17, 18, 19. Jeden z obiegów 17 zasila grzejniki, drugi 18 - podłogowy układ centralnego ogrzewania i trzeci - 19 - podgrzewacz ciepłej wody użytkowej. Wszystkie trzy obiegi posiadają pompy obiegowe 20, 21, 22, o zmiennej liczbie obrotów. Liczba obrotów pomp jest ustawiana albo dowolnie, albo jest regulowana i sterowana w zależności od obciążenia. W obydwu obiegach 17 i 18 włączone są dodatkowo zawory mieszające 23, 24 i zawory zwrotne 25. Przewody odpływowe 26, 27, 28 zamykające obiegi cieplne dołączone są do komory 12, co dla przejrzystości rysunku zostało oznaczone dużymi literami A, B, C.

Do komory 11 rozdzielacza 10, do której dołączone są przewody dopływowe 14, 15, 16 poszczególnych obiegów grzewczych 17, 18, 19, przyłączony jest również przewód dopływowy i odpływowy dodatkowego źródła ciepła, pokazanego w tym przypadku, przykładowo, kotła olejowego 29 pracującego jako kocioł dodatkowy lub zabezpieczający instalację.

186 704

Obydwie komory 11, 12 rozdzielacza 10 połączone są za pomocą zaworu wyrównującego ciśnienie 30. Zawór ten jest celowo obciążony sprężyną, przy czym siła sprężyny zamykającej lub utrzymującej w stanie zamknięcia zawór 30 jest skierowana przeciw ciśnieniu wzrastającemu w obszarze przewodów odpływowych. Kierunek przepływu zaworu wyrównującego ciśnienie 30 jest oznaczony strzałką 31. Zamiast zaworu obciążonego sprężyną można zastosować zawór sterowany elektronicznie za pomocą czujnika ciśnienia.

Zawór wyrównujący ciśnienie 30 może być wmontowany do rozdzielacza 10, który na rysunku został schematycznie pokazany poprzez komory 11, 12. Ale zawór ten może być usytuowany poza rozdzielaczem 10, przykładowo - w kierunku przepływu medium grzewczego - przed zaworem regulacyjnym 13 między przewodem dopływowym i odpływowym 8, 9 pierwotnego wymiennika ciepła 3. Zasadniczo możliwe jest również zastosowanie większej ilości równolegle połączonych zaworów wyrównujących ciśnienie, przy czym zawory te mogą mieć zróżnicowane przekroje poprzeczne przepływu i mogą mieć możliwość nastawienia różnych wartości progowych.

Opisana powyżej instalacja grzewcza działa w sposób następujący. W instalacji tej zadana jest maksymalna moc i ewentualnie nastawiony na plombowanym zaworze regulacyjnym 13 maksymalny dopuszczalny przepływ medium grzewczego. W normalnych warunkach pracy instalacji zawór wyrównujący ciśnienie 30 jest zamknięty. Okazało się, że gdy jeden albo drugi obiekt grzewczy nie pracuje z dostateczną mocą i pompa obiegowa, znajdująca się w tym obiegu, jest nastawiona na dodatkową wydajność i zwiększa się jej ilość obrotów, pompa ta pompuje większą ilość medium przenoszącego ciepło, niz ta która została pierwotnie ustalona i stwierdzona. Ponieważ wartość przepływu ustalona dla mocy znamionowej instalacji (zawór regulacyjny 13) nie może się zmienić, w zależności od oporów przepływu medium grzewczego, pompa obiegowa o wzrastającej ilości obrotów powoduje zmniejszenie ilości medium grzewczego doprowadzanegó do innych, równolegle połączonych obiegów grzewczych, przy tym w komorze 12 rozdzielacza 10 zwiększa się ciśnienie. Jeżeli ciśnienie to przekroczy wartość nastawioną w zaworze wyrównującym ciśnienie 30, zawór ten otworzy się i utworzy się odgałęzienie bocznikujące zawór regulacyjny 13, przez które może przepłynąć dodatkowa ilość czynnika, wynikająca ze wzrostu ilości obrotów pompy obiegowej nie wpływając na sytuację w równolegle połączonych obiegach grzewczych. W przypadku gdy w pojedynczych obiegach grzewczych, albo w co najmniej jednym z nich, włączone są nastawiane dodatkowo i odpowiednio uruchamiane zawory mieszające, może to ujemnie wpływać w powyżej opisany sposób na sąsiednie obiekty grzewcze, co nie występuje dzięki środkom zastosowanym zgodnie z wynalazkiem. W ramach przedmiotowego wynalazku można zastosować również pojedyncze obiegi grzewcze i pompy o regulowanej liczbie obrotów, jak również zawory mieszające.

Powyżej opisany efekt pojawia się również wtedy, gdy z jakichkolwiek powodów ilość obrotów tej, lub innej pompy o regulowanej ilości obrotów zwiększy się pod wpływem jakiejkolwiek wielkości regulowanej w instalacji. W przypadku gdy wymiennik ciepła 3 nie może dostarczyć potrzebnej ilości ciepła do instalacji, można dołączyć dodatkowy kocioł grzewczy 29, który podgrzewa czynnik napływający do komory 11.

Dzięki środkom zgodnym z wynalazkiem, maksymalna dopuszczalna wartość przepływu medium przenoszącego ciepło, przepływającego przez pierwotne źródło ciepła, nie wpływa ujemnie na poszczególne obiegi grzewcze również przy zmianie liczby obrotów pomp obiegowych i mimo zwiększenia ilości czynnika przepływającego w tym lub innym obiegu grzewczym, nie zakłóca rozdziału medium przenoszącego ciepło do poszczególnych obiegów grzewczych. Rozdzielacz 10 w tym układzie działa jak instalacja hydrauliczna o zerowym potencjale. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku oszczędza się energię potrzebną do rozruchu instalacji, ponieważ w przewodzie dopływowym i odpływowym między wymiennikiem ciepła 3 i rozdzielaczem ciepła 10 może być włączona pompa obiegowa. Ilość ciepła uzyskiwana z obcego źródła jest w tym rozwiązaniu wykorzystywana możliwie jak najlepiej, tak że przy wejściu wymiennika ciepła 3 uzyskuje się relatywnie wysoką różnicę temperatur. Dzięki optymalnemu wykorzystaniu ciepła, rury łączące obce źródło ciepła z wymiennikiem ciepła 3 mogą mieć stosunkowo małe średnice.

186 704

Jak już wspomniano powyżej analogiczne korzyści uzyskuje się przy wykorzystywaniu centralnej instalacji chłodniczej. Poprzez wbudowanie dowolnie nastawianego zaworu wyrównującego ciśnienie 30, możliwe jest ustalenie odpowiedniej wartości przepływu medium w zaworze regulacyjnym 13, przy określonej różnicy temperatur niezaleznie od zmieniającego się ciśnienia pompowania w poszczególnych obiegach. Dzięki temu, przy wejściu wymiennika ciepła 3 uzyskuje się pożądaną wysoką różnicę temperatur między dopływem i odpływem. Różnica ta pożądana jest przez właścicieli obcego źródła ciepła, aby efektywnie wykorzystać instalację, co również obowiązuje w przypadku, gdy centralnym źródłem ciepła jest kocioł paleniskowy albo odzysknicowy.

\

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Instalacja grzewcza wyposażona co najmniej w jedno obce źródło ciepła takie jak kocioł paleniskowy, albo odzysknicowy lub wymiennik ciepła, służące do podgrzewania medium przenoszącego ciepło, przykładowo wody, oraz w rozdzielacz zawierający dwie komory, przy czym źródło ciepła połączone jest z jedną z komór rozdzielacza poprzez przewód dopływowy, a z drugą poprzez przewód odpływowy i co najmniej w zawór regulacyjny ograniczający przepływ tego medium w jednym z tych przewodów, przy czym instalacja wyposażona jest poza tym w pompy obiegowe o regulowanej ilości obrotów włączone do obiegów grzewczych i przyłączone do komór rozdzielacza poprzez przewody dopływowe i odpływowe, przy czym obiegi grzewcze zawierają przewód bocznikowy i zawory mieszające, a między obydwoma komorami rozdzielacza, względnie między przewodem odpływowym i dopływowym, włączony jest co najmniej jeden zawór wyrównujący ciśnienie, znamienna tym, że kierunek przepływu (strzałka 31) zaworu wyrównującego ciśnienie (30). jest określony w znany sposób od przewodu odpływowego (9) do przewodu dopływowego (8), względnie do odpowiednich komór (11,12).
2. 2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, ze zawór, wyrównujący ciśnienie (30), wmontowany jest do rozdzielacza (10).
3. 3. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, ze zawór, wyrównujący ciśnienie (30) jest włączony między przewody (8, 9) łączące wymiennik ciepła (3) i rozdzielacz (10).
4. 4. Instalacja według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że do komory (11) rozdzielacza (10), za pomocą przewodów dopływowych (14, 15, 16), przyłączone są obiegi grzewcze (17, 18, 19), do których dołączone są przewody dopływowe i odpływowe dodatkowego źródła ciepła (29).
5. 5. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że wyposażona jest w większą ilość połączonych równolegle zaworów wyrównujących ciśnienie, które mają zróżnicowane przekroje poprzeczne przepływu i nastawiane są na zróżnicowane wartości progowe.