CS203802B1 - Zařízení pro transformaci primární tepelné energie z vodních toků pro účely vytápění, přípravu teplé užitkové vody a vytváření sportovních ledových ploch - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro transformaci primární tepelné energie z vodních toků na vyš ší teplotní hladinu pro potřeby vytápění a přípravu teplé užitkové vody při současném vytváře ní ledové plochy pro sportovní účely.

Nutnost šetření energiemi všeho druhu, vyvolaná rozbory zásob pevných, kapalných a plynných paliv, vede k hledání nových způsobů získávání tepelné energie na teplotní úrovni vhodné pro účely vytápění a přípravu teplé užitkové vody, případně k přehodnocování známých systémů. Jedním ze zařízení, vhodných pro tyto účely, jsou tepelná čerpadla pracující na principu známém z oboru chladicí techniky, u nichž ale na rozdíl od chladících zařízení není užitečným teplo do okruhu přiváděné na nižší teplotní hladině ve výparníku, ale teplo odváděné ze zařízení v kondenzátoru na teplotní hladině, vhodné pro požadované účely topení a přípravu teplé užitkové vody.

Má-li být použito tepelné čerpadlo, musí být k dispozici nejen potřebné množství energie pro pohon kompresoru, ale též dostatečné množství primární nízkopotenciální tepelné energie pro vypařování chladivá ve výparníku zařízení. Tato tepelná energie je v současné době získávána z odpadních tepel nebo přírodních zdrojů mezi něž patří především vzduch, povrchová a spodní voda, případně též půda. Tyto přírodní zdroje mají řadu nevýhod. Z ekologického hlediska je nejvhodnější vzduch, jehož teplota ale značně kolísá v krátkých Časových intervalech přičemž tepelný výkon zařízení, využívajícího vzduchu jako zdroje primární energie, je nejmenší v době nejvysší potřeby tepla pro vytápění. To vede k nutnosti značného předimenzování zařízení a regulaci výkonu po převážnou část otopné sezóny nebo k použití bivalentního otopného systému s přídavným energetickým zdrojem. Využití spodní vody a tepla půdy vede ke značným zásahům do tepelného režimu půdy, přičemž tyto zdroje jsou většinou nedostatečné pro září zení velkých výkonů nebo při masovém použití tepelných čerpadel v oblastech husté zástavby. Při využívání tepla půdy je vyžadován značný rozsah zemních prací a jsou kladeny vysoké inves tični požadavky. Využití tepla, obsaženého v povrchových vodách, při stávajícím způsobu, kdy je voda ze zdroje odebírána a čerpadly dopravována do výparníku tepelného čerpadla» naráží na řadu potíži» vyvolaných především nízkou teplotou vody v otopném období á znečištěním vodních toků.

Vzhledem k průměrným klimatickým podmínkám k budováni vodních děl na řekách a jejich ohřevu odpadními oteplenými vodami energetických zářízení, tyto v zimních měsících převážně nezamrzaji nebo zamrzají pouze na velmi krátkou dobu, vázanou na výskyt extrémně nízkých tep** lot vzduchu. Vzniklý led není vhodný pro účely brusleni, případně pro nedostatečnou tlouštíku a pevnost je nebezpečím pro bruslící, zejména děti a mládež. Proto vznikla nutnost budováni zimních stadiónů a umělou ledovou plochou, vytvářenou pomoci strojního chladicího zařízeni, což vyžaduje značné nároky na investice, váže stavební a strojní kapacity a při provozu klade nemalé nároky na energii, převážně elektrickou.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu zařízení pro transformaci primární tepelné energie z vodních toků pro účely vytápění, přípravu teplé užitkové vody a vytváření sportovních ledových ploch, sestávající z výparníku nebo expanzní nádrže, propojené s kompresorem, jehož výtlačná strana je napojena na kondenzátor a poté na redukční orgán. Jeho podstata spočívá v tom, že výparník nebo expanzní nádrž jsou napojeny na vodorovný plošný výměník tepla, * .

upevněný na plovákovém zařízení, přičemž v okruhu výparníku nebo expanzní nádrže je vřazeno čerpadlo teplonosné látky nebo čerpadlo chladivá.

Teplo z povrchové vody je odnímáno přímo vypařujícím se chladivém nebo teplonosnou látkou ve speciálním výměníku tepla umístěném při vodní hladině tak, aby rovinný teplosměnný systém tohoto výměníku byl v době před spuštěním zařízení z obou stran omýván povrchovou vodou. Po uvedení zařízení do provozu vlivem podnulové teploty teplonosná látky nebo vypařujícího se chladivá dojde k omrznutí teplosměnné plochy, přičemž vlivem vztlaku vzniklého ledu a plovacího systému spojeného s teplosraěnnou plochou, dojde k vynoření horní plochy ledu nad hladinu tak, že tato po úpravě může sloužit jako bezpečná ledová plocha pro sportovní účely, přičemž jak přes tuto ledovou plochu ze vzduchu, tak v daleko větší míře zdola přes omrzlý teplosměnný systém je dodáváno z povrchové vody potřebná teplo pro vypařováni chladivá v tepelném čerpadle.

Zařízením podle vynálezu se dosáhne výhod a vyššího účinku, spočívajících ve využití nízkopotenciální tepelná energie z povrchové, především říční vody, a to i v těch případech, kdy je voda znečistěná a má nízkou teplotu, blížící se 0 °C a dále ve-vytvoření bezpečné a investičně i provozně nenákladné ledové plochy pro sportovní účely provozovatelné po řadu zimních měsíců. Zařízení podle vynálezu umožňuje ekonomické využívání tepla z povrchových vod i při jejich teplotách blížících se bodu mrazu a ekonomické budování bezpečných zařízení pro sportovní i rekreační bruslení.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na připojeném vyobrazení obr. 1, kde je uvedeno principiální schéma zapojení pro nepřímé chlazení s teplonosnou látkou, resp. na obr. 2, kde je schéma zapojení pro přímé chlazeni.

Při nepřímém chlazení se chladivo vypařuje ve výparníku tepla z teplonosné látky, vzniklé páry jsou odsávány kompresorem 2_ a stlačeny na takový výtlačný tlak, aby bylo dosaženo kondenzace chladivá v kondenzátoru 3^ při teplotě odpovídající požadavkům z hlediska ohřívaná látky. Zkapalněné chladivo se po sníženi tlaku v redukčním zařízeni £ vrací do výparníku £ k opětnému vypaření. Teplo je povrchové vodě odnímáno teplonosnou látkou s podnulovou teplotou ve speciálním plošném vodorovném výměníku 5^ tepla umístěném při vodní hladině tak, aby horní plocha namrzlého ledu mohla eloužit pro účely bruslení. Ohřátá teplonosná látka je vedena do výparníku J_, kde předává teplo chladivu a po ochlazení je čerpadlem vracena do výměníku £ tepla. Poloha speciálního výměníku 5 tepla vzhledem k vodní hladině je udržována plovákovým systémem 7_.

Při přímém chlazení je chladivo po stlačeni na tlak kondenzační v kompresoru 2_ zaváděno do kondenzátu 2 ke zkapalnění za odvodu tepla ze zařízení na potřebná teplotní hladině a po snížení tlaku v redukčním zařízení do expanzní nádrže ΪΪ. Z expanzní nádrže f! je chladivo čerpadlem 12 dopravováno do speciálního výměníku 5_ tepla k částečnému vypařeni přívodem tepla z povrchové vody. Páry vzniklé ve speciálním výměníku 5_ tepla a při snížení tlaku v redukčním zařízení £ jsou z expanzní nádrže i) odsávány kompresorem 2. Poloha speciálního výměníku 5. tepla je fixována vzhledem k vodní hladině pomocí plovákového systému

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Zařízení pro transformaci primární tepelné energie z vodních toků pro účely vytápění, přípravu teplé užitkové vody a vytváření sportovních ledových ploch, sestávající z výparniku nebo expanzní nádrže, propojené s kompresorem, jehož výtlačná strana je napojena na kondenzátor a poté na redukční orgán, vyznačené tím, že výparník /1/ nebo expanzní nádrž /8/ jsou napojeny na vodorovný plošný výměník /5/ tepla, upevněný na plovákovém zařízení ΠΙ, přičemž v okruhu výparniku /1/ nebo expanzní nádrže /8/ je vřazeno čerpadlo /6/ teplonosné látky nebo čerpadlo /12/ chladivá.