PL240679B1 - System for controlling operation of hybrid boiler heating system - Google Patents

Abstract

Układ kontroli pracy hybrydowego systemu grzewczego kotła wyposażony jest w sterownik (1) połączony z licznikiem (2) energii elektrycznej i układem pomiarowym (3) ilości przekazywanego ciepła, przy czym licznik (2) energii elektrycznej połączony jest z jednej strony z siecią (4) elektryczną, a z drugiej strony z pompą (5) oraz poprzez układ (3) pomiarowy z systemem grzewczym (6), do którego podłączony jest kocioł (7) konwencjonalny. Pompa ciepła (5) oraz kocioł konwencjonalny (7) połączone są dodatkowo z jednostką sterującą (1).The operation control system of the hybrid boiler heating system is equipped with a controller (1) connected to an electricity meter (2) and a measuring system (3) for the amount of transferred heat, with the electricity meter (2) connected on one side to the network (4) electricity, and on the other hand with the pump (5) and, through the measuring system (3), with the heating system (6) to which the conventional boiler (7) is connected. The heat pump (5) and conventional boiler (7) are additionally connected to the control unit (1).

Description

PL 240 679 B1PL 240 679 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ kontroli pracy hybrydowego systemu grzewczego kotła wyposażonego w dwa źródła ciepła: pompę ciepła oraz kocioł konwencjonalny na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe.The subject of the invention is a system for controlling the operation of a hybrid heating system of a boiler equipped with two heat sources: a heat pump and a conventional boiler fired with solid, liquid or gas fuel.

Znany jest ze zgłoszenia wynalazku P.417264 układ do nadzoru i obsługi automatycznego kotła na paliwa stałe, gdzie kocioł grzewczy wyposażony w zbiornik paliwa, podajnik paliwa, palnik, komorę popielnika, oraz drzwi popielnika charakteryzuje się tym, że zbiornik paliwa ma zamontowany czujnik poziomu paliwa, a do drzwi popielnika przymocowany jest czujnik otwarcia drzwi popielnika. Czujnik poziomu paliwa i czujnik otwarcia drzwi popielnika połączone są z układem regulacji, w skład którego wchodzi blok sterowania posiadający sprzężenie zwrotne z licznikiem ilości podanego paliwa, który połączony jest z podajnikiem paliwa.The system for the supervision and operation of an automatic solid fuel boiler is known from the patent application P.417264, where the heating boiler is equipped with a fuel tank, fuel feeder, burner, ash pan chamber and ash pan door, characterized by the fact that the fuel tank is fitted with a fuel level sensor. and the ash pan door opening sensor is attached to the ash pan door. The fuel level sensor and the ash pan door opening sensor are connected to the control system, which includes a control unit with feedback with the meter of the amount of fuel delivered, which is connected to the fuel feeder.

Na rynku są rozwiązania układów kontroli pracy systemu grzewczego kotła wyposażonego w dwa źródła ciepła: pompę ciepła oraz kocioł konwencjonalny na paliwo ciekłe lub gazowe. Systemy te opierają się na obliczeniu temperatury punktu biwalentnego dla ustalonego zapotrzebowania energetycznego domu oraz ustalonej temperatury zasilania instalacji grzewczej. Zasada działania tych systemów polega na obliczeniu przez sterownik z krzywych (zapotrzebowania energetycznego budynku i charakterystyk mocy pompy w funkcji temperatury) wartości temperatury zewnętrznej, przy której pompa ciepła pracuje z COP zapewniającym wyższą efektywność ekonomiczną niż grzanie kotłem. Sterownik odczytując temperaturę zewnętrzną porównuje ją do temperatury punktu biwalentnego i jeśli jest ona wyższa to do ogrzewania budynku jest wykorzystywana pompa ciepła. Jeśli temperatura zewnętrzna spadnie poniżej temperatury punktu biwalentnego, pompa ciepła jest wyłączana i budynek ogrzewany jest przez kocioł konwencjonalny na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe.There are solutions for control systems for the operation of the heating system of a boiler equipped with two heat sources: a heat pump and a conventional boiler fired with liquid or gaseous fuel. These systems are based on the calculation of the bivalent point temperature for a given house's energy demand and a given heating system supply temperature. The principle of operation of these systems is based on the controller calculating from the curves (energy demand of the building and pump power characteristics as a function of temperature) the value of the external temperature at which the heat pump operates with a COP ensuring higher economic efficiency than heating with a boiler. By reading the outdoor temperature, the controller compares it to the bivalent point temperature and if it is higher, the heat pump is used to heat the building. If the outdoor temperature drops below the bivalence point temperature, the heat pump is switched off and the building is heated by a conventional solid, liquid or gas boiler.

Ze względu na położenie geograficzne w jakim się znajdujemy, opłacalność ogrzewania budynku za pomocą pompy ciepła jest bardzo ograniczona. Spowodowane jest to głównie tym, że wysoka efektywność pomy ciepła uzależniona jest od aktualnych warunków pogodowych, w których pompa pracuje. Poniżej pewnej temperatury źródła zasilania, pompa ciepła nie jest w stanie efektywnie pracować, co powoduje spadek opłacalności jej stosowania.Due to our geographical location, the profitability of heating the building with a heat pump is very limited. This is mainly due to the fact that the high efficiency of the heat pump depends on the current weather conditions in which the pump operates. Below a certain temperature of the supply source, the heat pump is not able to work effectively, which reduces the profitability of its use.

W związku z powyższym stosuje się tzw. „hybrydowe” układy ogrzewania, w których stosuje się oprócz pompy ciepła dodatkowe źródło ciepła jakim może być konwencjonalny kocioł na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe i uruchamiany jest w przypadku spadku efektywności pracy pompy ciepła.In connection with the above, the so-called "Hybrid" heating systems that use, apart from the heat pump, an additional heat source, which can be a conventional solid fuel, liquid or gas boiler, and are activated in the event of a decrease in the efficiency of the heat pump.

Zadaniem opisywanego układu jest monitorowanie w czasie rzeczywistym opłacalności ogrzewania budynku za pomocą pompy ciepła i przełączenie ogrzewania budynku na kocioł konwencjonalny w sytuacji kiedy koszty ogrzewania pompą ciepła staną się wyższe od kosztów ogrzewania kotłem konwencjonalnym.The task of the described system is to monitor in real time the profitability of heating the building with a heat pump and switch the heating of the building to a conventional boiler in a situation when the costs of heating with a heat pump become higher than the costs of heating with a conventional boiler.

Według wynalazku układ kontroli pracy hybrydowego systemu grzewczego charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w sterownik połączony z licznikiem energii elektrycznej i układem pomiarowym ilości przekazywanego ciepła. Licznik energii elektrycznej połączony jest z jednej strony z siecią elektryczną, a z drugiej strony z pompą oraz poprzez układ pomiarowy z systemem grzewczym, do którego podłączony jest kocioł konwencjonalny. Pompa ciepła oraz kocioł konwencjonalny połączone są dodatkowo z jednostką sterującą.According to the invention, the hybrid heating system operation control system is characterized by the fact that it is equipped with a controller connected to an electric energy meter and a measurement system for the amount of transferred heat. The electric energy meter is connected on one side to the electric network and on the other side to the pump and via a measuring system to the heating system to which the conventional boiler is connected. The heat pump and the conventional boiler are additionally connected to the control unit.

Układ kontroli pracy systemu grzewczego pozwala w pełni zautomatyzować pracę hybrydowego systemu grzewczego, w którego skład wchodzi pompa ciepła oraz konwencjonalny kocioł na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe. Układ kontroli pracy systemu grzewczego pozwala zabezpieczyć użytkownika przed korzystaniem z nieekonomicznego źródła ciepła i w ten sposób nie naraża go na straty finansowe.The control system of the heating system operation allows you to fully automate the operation of a hybrid heating system, which includes a heat pump and a conventional solid fuel, liquid or gas boiler. The control system of the heating system operation allows to protect the user against the use of uneconomical heat source and thus does not expose him to financial losses.

Zastosowanie miernika energii elektrycznej, oraz układu pomiaru ilości przekazywanego ciepła pozwala na bieżące monitorowanie rzeczywistej opłacalności korzystania z pompy ciepła jako źródła ciepła, oraz umożliwia stosowanie w systemie grzewczym pomp ciepła dowolnego producenta.The use of an electric energy meter and a system for measuring the amount of transferred heat allows for ongoing monitoring of the actual profitability of using a heat pump as a heat source, and allows the use of heat pumps of any manufacturer in the heating system.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami układu.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the connections between the various elements of the system.

Układ kontroli pracy hybrydowego systemu grzewczego kotła wyposażony jest w sterownik 1 połączony z licznikiem 2 energii elektrycznej i układem pomiarowym 3 ilości przekazywanego ciepła. Licznik 2 energii elektrycznej połączony jest z jednej strony z siecią 4 elektryczną, a z drugiej strony z pompą 5 oraz poprzez układ 3 pomiarowy z systemem grzewczym 6, do którego podłączony jest kocioł 7 konwencjonalny. Pompa ciepła 5 oraz kocioł konwencjonalny 7 połączone są dodatkowo z jednostką sterującą 1.The control system for the operation of the hybrid heating system of the boiler is equipped with the controller 1 connected to the electricity meter 2 and the measurement system 3 for the amount of transferred heat. The electric energy meter 2 is connected on one side to the electric network 4 and on the other side to the pump 5 and via the measuring system 3 to the heating system 6 to which the conventional boiler 7 is connected. The heat pump 5 and the conventional boiler 7 are additionally connected to the control unit 1.

Claims (2)

PL 240 679 B1PL 240 679 B1 Jednostka sterująca 1 zbiera odczyty z licznika energii elektrycznej 2 oraz układu pomiaru 3 ilości przekazywanego ciepła. Na podstawie zebranych danych oblicza aktualne COP (współczynnik wydajności) pompy ciepła. Jednostka sterująca 1 na podstawie obliczonego COP pompy ciepła 5 oblicza koszt wytworzenia jednego kW energii cieplnej przez pompę ciepła przy wykorzystaniu danych o kosztach energii elektrycznej wprowadzonych do pamięci jednostki sterującej 1 przez użytkownika. Jednostka sterująca 1 oblicza również koszt wytworzenia jednego kW energii cieplnej w kotle konwencjonalnym 7 na podstawie danych paliwa (kosztu i właściwości energetycznych) wprowadzonych do pamięci jednostki sterującej 1 przez użytkownika. Jednostka sterująca 1 porównując koszty wytworzenia 1kW energii cieplnej w obu źródłach wybiera najbardziej ekonomiczne źródło ciepła pomiędzy pompą ciepła 5, a kotłem konwencjonalnym 7.The control unit 1 collects readings from the electricity meter 2 and the measurement system 3 for the amount of transferred heat. Based on the collected data, it calculates the current COP (coefficient of performance) of the heat pump. The control unit 1, on the basis of the calculated COP of the heat pump 5, calculates the cost of producing one kW of thermal energy by the heat pump using the electricity cost data entered into the memory of the control unit 1 by the user. The control unit 1 also calculates the cost of producing one kW of thermal energy in the conventional boiler 7 based on the fuel data (cost and energy properties) stored in the control unit 1 memory by the user. The control unit 1 comparing the costs of producing 1kW of thermal energy in both sources chooses the most economical heat source between the heat pump 5 and the conventional boiler 7. Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Układ kontroli pracy hybrydowego systemu grzewczego kotła znamienny tym, że wyposażony jest w sterownik (1) połączony z licznikiem (2) energii elektrycznej i układem pomiarowym (3) ilości przekazywanego ciepła, przy czym licznik 2 energii elektrycznej połączony jest z jednej strony z siecią 4 elektryczną, a z drugiej strony z pompą (5) oraz poprzez układ (3) pomiarowy z systemem grzewczym (6), do którego podłączony jest kocioł (7) konwencjonalny.1. Control system for the operation of a hybrid heating system of a boiler, characterized by the fact that it is equipped with a controller (1) connected to an electricity meter (2) and a measuring system (3) of the amount of transferred heat, while the electricity meter 2 is connected to one side with with the electric mains 4, and on the other hand with the pump (5) and through the measuring system (3) with the heating system (6) to which the conventional boiler (7) is connected. 2. Układ kontroli według zastrz. 1 znamienny tym, że pompa ciepła (5) oraz kocioł konwencjonalny (7) połączone są dodatkowo z jednostką sterującą (1).2. The control system according to claim Characterized in that the heat pump (5) and the conventional boiler (7) are additionally connected to the control unit (1).