BG1541U1 - Устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност на климатик - Google Patents

Abstract

Устройството намира приложение в локални отоплителни системи, като реализира спестяване на енергия, използвайки работата само на един климатик за отоплението или охлаждането на няколко помещения едновременно. Устройството съдържа топлообменник (1.1), свързан между външното (3) и вътрешното (2) тяло на климатика. Външното тяло (3) е свързано към входа на първи кръг на топлообменника (1.1), чийто изход на кръга е свързан към вътрешното тяло (2) на климатика. Към входа на другия кръг на топлообменника (1.1) е свързана връщащата тръба от локалната отоплителна инсталация (4), а към изхода на този кръг е свързана подаващата тръба (6) на локалната отоплителна инсталация (4). Между топлообменника (1.1) и локалната отоплителна инсталация (4) е включена циркулационна помпа (1.2), захранвана електрически посредством трипозиционен електрически ключ (7), към който са свързани и терморелета (8 и 9), а паралелно на тях е свързана съответна глимлампа (10 и 11) за индикация на режима на работа.

Description

(54) УСТРОЙСТВО ЗА ПРЕОБРАЗУВАНЕ И РАЗПРЕДЕЛЯНЕ НА ТОПЛИННАТА МОЩНОСТ НА КЛ ИМАТИК

Област на техниката

Устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност (отопление/ охлаждане), която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, е приложимо в областта на климатичната техника при изграждане на системи за локално отопление и охлаждане на самостоятелни обекти в сгради.

Предшестващо състояние на техниката

В момента, за отоплението и/или охлаждането на даден обект се използват конвенционални реверсивни и инверторни климатици.

Не е известно устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа.

Техническа същност на полезния модел

Задачата на полезния модел е да се създаде устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, с което да се постигне намаляване на консумираната електроенергия] необходима за отоплението на даден обект.

Тази задача се решава посредством устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност; която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, което съдържа кутия, монтирана под и възможно най-близо до вътрешното тяло на климатика, в която са разположени топлообменник и циркулационна помпа. Топлообменникът е свързан между външното и вътрешното тяло на климатика. Външното тяло на климатика е свързано чрез медна тръба към входа на единия кръг на топлообменника, а изходът на кръга е свързан към вътрешното тяло на климатика. Към входа на другия кръг на топлообменника е свързана връщащата тръба от локалната отоплителна инсталация. Към изхода на другия кръг на топлообменника е свързана подаващата тръба на локалната отоплителна инсталация. Между топлообменника и локалната отоплителна инсталация е включена циркулационната помпа, захранвана електрически посредством трипозиционен електрически ключ, към който са свързани и термореле за режим на отопление и термореле за работа в режим на охлаждане. Паралелно на всяко термореле е свързана съответна глимлампа за индикация на режима на работа.

Предимство на полезния модел е, че с включването на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, към климатика и към отоплителната инсталация на даден самостоятелен обект /апартамент, офис, магазин/ става възможно топлинната енергия, произведена само от един климатик, да бъде разпределена между всички помещения, свързани към отоплителната инсталация на обекта. Чрез топлообменника се повишава ефективността на отоплението, тъй като при по-голямата повърхност на топлообменника може да бъде отдадена или отнета повече топлина. По този начин с минимални първоначално вложени средства се повишава комфорта на обитаване на целия отопляем обект при минимален разход на електроенергия.

Допълнително предимство е, че включването на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност към отоплителната инсталация на обекта дава възможност като енергиен източник за подгряване на топлоносителя в нея да се използва енергията от въздуха - възобновяем енергиен източник, извличана чрез обичайната работа на климатика и допълнена с движение в затворена инсталация на вода или антизамръзваща течност като топлоносителя.

Друго допълнително предимство е, че устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност съгласно полезния модел може да бъде монтирано към предварително изградена отоплителна инсталация или към нова изградена такава. То може да се свърже, както към съществуващи в отопляемия обект климатици, така и към нови такива.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява схематично разположение на устройството спрямо елементите на съществуващия климатик и локалната отоплителна мрежа;

фигура 2 - схема на свързване на устройството;

1541 Ul фигура 3 - схема на устройството с разкрита електрическа схема за управлението му.

Примери за изпълнение на полезния модел

Устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност (отопление/охлаждане), която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, показано на фиг. 1 и 2 се състои от кутия 1, монтирана под вътрешното тяло 2 на климатика. С цел дължината на свързващите тръби да е минимална, е необходимо кутията 1 да се разположи възможно най-близо до вътрешното тяло 2 на климатика. В кутията 1 са разположени топлообменник 1.1 и циркулационна помпа 1.2. Топлообменникът 1.1 е свързан между вътрешното 2 и външното 3 тяло на климатика. Външното тяло 3 на климатика е свързано чрез медна тръба 5 към входа на първия кръг на топлообменника 1.1. Изходът на първия кръг е свързан към вътрешното тяло 2 на климатика. Към входа на втория кръг на топлообменника 1.1 е свързана връщащата тръба от локалната отоплителна инсталация 4. Към изхода на втория кръг е свързана подаващата тръба 6 на локалната отоплителна инсталация 4.

Възможно е, към тръбата 6, захранваща локалната отоплителна инсталация 4, да е включен и модул за битова гореща вода, изпълнен като бойлер със серпентина, който не е показан на фигурите.

Между топлообменника 1.1 и локалната отоплителна инсталация 4 е включена циркулационната помпа 1.2, която е захранвана от електрическата мрежа. Циркулационната помпа 1.2 е свързана (фиг. 3) посредством ключ 7 с три позиции - отопление, охлаждане или изключване, с термореле 8 за режим на отопление при температура на топлоносителя в отоплителната инсталация по-висока от 45°С и с второ термореле 9 за работа в режим на охлаждане при температура по-ниска от 15°С. Паралелно на всяко термореле 8 и 9 е свързана съответна глимлампа 10 и 11 за индикация на режима на работа.

Топлообменникът 1.1 може да бъде както тръбен, така и пластинчат.

Климатикьт може да бъде стандартен реверсивен или инверторен климатик.

Заявителят е реализирал гореописаното устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност (отопление/охлаждане), която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, при следните условия.

При първото примерно изпълнение тръбният топлообменник 1.1 е изпълнен от медна серпентина за фреон с дължина 9 т, циркулационната помпа 1.2 е еднофазна с тристепенно регулиране на скоростта, мощността е 100W и е използван стандартен климатик 12 BTU (1BTU -1 055.05585 J/s). Климатикьт е със следните технически показатели по данни на производителя: консумация на електроенергия при охлаждане 1,2 kW; отдавана мощност при охлаждане 3,5 kW, консумация на електроенергия при отопление 1,3 kW; отдавана мощност при отопление 3,7 kW. Локалната отоплителна инсталация 4 е съставена от три радиатора с по 10 ребра с височина 50 cm, разположени в три отделни стаи, свързани с тръби с обща дължина 30 т.

След 30 min работа на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, в режим на отопление са отчетени следните данни: температура на входящата към устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност тръба 43 °C; температура на изходящата тръба 6 към локалната отоплителна инсталация 4 46°С; консумация на ток 5,2 А; измерен обем на течността, преминала през инсталацията за 1 h 6,944 1. Мощността на тестваното устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност е изчислена по формулата

Q = m х (Т2-Т1) х с, където с е топлинен капацитет на водата= 4190 J/kg.K, m е маса на водата в килограми kg, Т2-Т1 е температурна разлика

Q = 694,4 х (46-42) х 0,00116 = 2,4165 kW

В друго примерно изпълнение, реализирано от заявителя, е използван пластинчат топлообменник 1.1, циркулационната помпа 1.2 е еднофазна с двустепенно регулиране на скоростта, климатикьт е стандартен 18 BTU при охлаждане, 22 BTU при отопление. Климатикьт е със следните технически показатели по данни на производителя: консумация на електроенергия при работа на охлаждане 1.88 kW; отдавана мощност при охлаждане 5.2 kW; консумация на електроенергия при отопление 2.17 kW; отдавана

1541 Ul мощност при отопление 6.2 kW. Локалната отоплителна инсталация 4 е съставена от два радиатора с по десет ребра с височина 60 cm, един радиатор със 17 ребра високи 60 cm, една лира за баня, една лира за тоалетна, свързани с тръби с дължина 60 т, положени в подовата конструкция.

След 30 min работа на устройството съгласно второто примерно изпълнение в режим на отопление са отчетени следните данни: температура на входящата към устройството тръба 5 3 8°С; температура на изходящата от устройството тръба 6 към локалната отоплителна инсталация 4 50°С; консумация на ток 8,2 А; измерен обем на течността, преминала през инсталацията за 1 h - 3361; консумирана мощност - 1,950 kW.

Мощността на тестваното устройство е

Q = 336 х (50-38) х 0,00116 = 4,67712 kW.

В режим на охлаждане, след 30 min работа на устройството съгласно второто примерно изпълнение се отчитат следните данни: температура на входящата към устройството тръба 5 е 15°С; локалната отоплителна инсталация 4 11 °C; консумация на ток 7,0 А; измерен обем на течността, преминала през инсталацията за 1 h 336 1; консумирана мощност 1,720 kW.

Мощност на тестваното устройство е

Q = 336 х (15-11) х 0,00116 = 1, 55904 kW.

И при двете примерни изпълнения на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност (отопление/охлаждане), която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, са използвани алуминиеви радиатори, чиято ефективност е много ниска при охлаждащия режим. За повишаване ефективността при охлаждане на устройството съгласно полезния модел, за предпочитане, се използват конвекторни радиатори.

Приложение на полезния модел

Устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, съгласно полезния модел може да работи, както в режим на отопление, така и в режим на охлаждане.

Режимът на работа - отопление или охлаждане се задава в началото на сезона с трипозиционния ключ 7 като се избира една от трите позиции отопление, охлаждане или изключване. Двата броя глимлампи 10,11 дават индикация за избрания режим на работа. Възможно е устройството да работи и с електронно управление на режимите на работа.

Когато е избран режим на отопление, в топлообменника на външното тяло 3 се повишават температурата, съответно, и налягането на работния газ от климатика, чрез отнемане на топлина от външния въздух, след което в газообразно състояние - във вид на пари, газът преминава през компресора, сгъстява се и с повишено налягане отива към топлообменника 1.1, където отдава част от топлинната си енергия на топлоносителя от локалната отоплителна инсталация 4, вследствие на което част от парите се втечняват. Движението на частично втечнения работен газ продължава към вътрешното тяло 2, където чрез топлообменника на климатика отдава останалата част от топлинната енергия на въздуха в помещението, втечнява се изцяло и се връща във външното тяло 3 на климатика.

Топлоносителят в локалната отоплителна инсталация 4 (вода или пропиленгликол) повишава температурата си вследствие процеса на топлообмен с работния газ на климатика. Циркулационната помпа 1.2 го придвижва към локалната отоплителна инсталация 4, където топлинната му мощност се разпределя между отоплителните тела в останалите помещения. Охладеният след отдаване на топлината и затопляне на всички помещения топлоносител се връща в топлообменника 1.1.

При разскрежаване на климатика процесът на топлообмен в климатика, респективно в устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, променя посоката си газът от климатика отнема температурата от топлоносителя в локалната отоплителна инсталация 4, което би предизвикало охлаждане на цялата инсталация. За да се избегне този ефект, когато температурата на топлоносителя в локалната отоплителна инсталация 4 достигне температура по-ниска от определена стойност, например под 45 °C, циркулационната помпа 1.2 се изключва от терморелето 8, с което движението на течността в локалната отоплителна инсталация 4 спира. След приключване на разскрежаването, когато температурата на топлоносителя в локалната отоплителна инсталация 4 надвиши зададената стойност, циркулационната помпа 1.2 се

1541 Ul включва от терморелето 8 и инсталацията започва работа в описания по-горе режим на отопление.

Регулирането на отоплението се извършва чрез обема на топлообменника 1.1, който е определящ за правилното функциониране на климатика; от съществуващото управление на климатика - със задаване на желаната температура; от съществуващото управление на климатика - затварянето на хоризонталните жалузи намалява притокът на въздух, съответно топлообменът във вътрешното тяло 2, с което се повишава температурата в локалната отоплителна инсталация 4; радиаторните вентили дават възможност за допълнително регулиране на температурата във всяко помещение поотделно; чрез регулиране скоростта на водата в локалната отоплителна инсталация 4, като при по-висока скорост на циркулационната помпа 1.2 преминава по-голямо количество вода за единица време повишава се топлообмена в устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, съответно и температурата в отоплителните тела на отоплявания обект.

В режим на охлаждане топлоносителят / хладилен агент/ от климатика преминава втечнен през вътрешното тяло 2 на климатика, отнема част от топлинната енергия на въздуха в помещението, част от него става газообразен и продължава движението си към топлообменника 1.1, където останалата във втечнено състояние част от хладилния агент отнема топлинна енергия от течността в локалната инсталация за охлаждане 4. Затопленият работен газ на климатика се връща във вид на пари във външното тяло 3. При достигане на предварително зададена температура на топлоносителя в охладителната инсталация 4, например 15°С, циркулационната помпа 1.2 се задвижва от терморелето 9 и охладеният топлоносител /вода или пропиленгликол/ преминава през топлообменника 1.1, където чрез отделните тела от инсталацията за охлаждане 4 се отнема топлина от останалите помещения. Затопленият топлоносител се връща в топлообменника 1.1.

Регулиране на охлаждането се осъществява от съществуващото управление на климатика - чрез затваряне на хоризонталните жалузи се регулира количеството на първоначално охладения въздух в помещението с вътрешното тя ло 2, респективно остатъка от втечнен хладилен агент, който да отнема топлина от топлоносителя в инсталацията за охлаждане 4. Ефективността на работа на охлаждане е по-ниска отколкото на отопление, поради естеството на климатичната техника, което определя препоръчителното използване на конвекторни радиаторни тела в инсталацията за отопление/охлаждане.

Като превантивни мерки за осигуряване на безопасност при работа на локалната отоплителна инсталация 4 е необходимо в нея да се предвидят обезвъздушител, филтър за вода, разширителен съд и топлоносителят да бъде с температура на замръзване -40°С, от вида, вода с антизамръзваща течност (пропиленгликол).

Количеството топлинна мощност, която се разпределя от устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, се определя от техническите показатели на конкретния климатик - неговата консумирана и отдадена мощност, поведение и влияние на компресора. Количеството топлина, което може да бъде отдадено от отоплителната инсталация, се определя от топлинния капацитет и масата на топлоносителя, както и от температурната разлика, която се постига в отоплителната инсталация, до голяма степен, зависеща от конкретните параметри на инсталацията - вид и брой отоплителни тела, дължина на връзките, топлинни загуби и др. Като консумация на електроенергия на устройството се отчита и консумацията на циркулационната помпа 1.2, определена от производителя. При изчисляване на разходите за отопление на обекта към мощността, която климатикът консумира от електрическата мрежа се добавя и мощността на циркулационната помпа 1.2.

С включването на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, към климатика и локалната отоплителна инсталация 4 на даден самостоятелен обект /апартамент, офис, магазин/ става възможно топлинната енергия, произведена само от един климатик, да бъде разпределена между всички помещения, свързани с локалната отоплителна инсталация 4. С добавянето на топлообменника 1.1 към климатика се повишава неговата ефективност, тъй като при по-голяма по

1541 Ul върхност на топлообменника 1.1 може да бъде отдадена или отнета повече топлина. По този начин, с минимален разход на електроенергия и с минимални първоначално вложени средства се повишава комфорта на обитаване на целия обект.

Работата на локалната отоплителна инсталация 4 може да се осъществи с различни видове топлообменници - пластинчат или тръбен, което дава възможност при производството да се използват готови стандартни топлообменници или произведени такива тръбни, при които дължината на серпентината за фреон определя мощността. При тръбните топлообменници се увеличава дължината на пътя на фреона, съответно и обемът му, откъдето са възможни промени в налягането на компресора и е необходимо да се вземат мерки за компенсиране.

При изключване на устройството за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност (отопление/охлаждане), която един конвенционален климатик произвежда при обичайната си работа, климатикьт работи по обичайния си начин.

Claims (1)

1. Претенции

   1. Устройство за преобразуване и разпределяне на топлинната мощност, която един кон венционален климатик произвежда при обичайната си работа, характеризиращо се с това, че съдържа кутия (1), монтирана под и възможно най-близо до вътрешното тяло (2) на климатика, в която са разположени топлообменник (1.1) и циркулационна помпа (1.2), при което топлообменникът (1.1) е свързан между външното (3) и вътрешното (2) тела на климатика, като външното тяло (3) на климатика е свързано чрез медна тръба (5) към входа на единия кръг на топлообменника (1.1), а изходът на кръга е свързан към вътрешното тяло (2) на климатика, при което към входа на другия кръг на топлообменника (1.1) е свързана връщащата тръба от локална отоплителна инсталация (4), а към изхода на другия кръг е свързана подаващата тръба (6) на локалната отоплителна инсталация (4), при което между топлообменника (1.1) и локалната отоплителна инсталация (4) е включена циркулационната помпа (1.2), захранвана електрически посредством трипозиционен електрически ключ (7), към който са свързани термореле (8) за режим на отопление и термореле (9) за режим на охлаждане, а паралелно на всяко термореле (8 и 9) е свързана съответна глимлампа (10 и 11) за индикация на режима на работа.