CS219782B1 - Zapojení chladicího okruhu pro možnost alternativního využití kondensačního tepla k topným účelům - Google Patents

Abstract

Vynález řeší otázku hospodárného využívání dvou pístových chladicích kompresorů, případně jednoho dvoustupňového kompresoru nejen k vlastnímu chlazení, ale alternativně i k vytápění. Podstatou řešení je, že přechod z jednostupňového provozního* režimu obou kompresorů — stupňů na dvoustupňový a naopak má vazbu na řídicí orgán ovládaný společným automatickým impulsem, kterým je např. změna kondenzační teploty, případně změna teploty chladicí vody. Tento společný řídicí orgán je propojen s funkčně vzájemně 'závislými uzavíracími orgány umístěnými v chladicím okruhu, do kterého je zapojen buď pouze vodou chlazený kondenzátor, nebo je přidán navíc vzduchem chlazený kondenzátor pro jednostupňový provoz. Společného řídicího orgánu je využito i ke změně výkonnosti chladicího okruhu za účelem přibližně stejného chladicího výkonu v obou režimech práce.

Description

(54) Zapojení chladicího okruhu pro možnost alternativního využití kondensačního tepla k topným účelům

Vynález řeší otázku hospodárného využívání dvou pístových chladicích kompresorů, případně jednoho dvoustupňového kompresoru nejen k vlastnímu chlazení, ale alternativně i k vytápění. Podstatou řešení je, že přechod z jednostupňového provozního* režimu obou kompresorů — stupňů na dvoustupňový a naopak má vazbu na řídicí orgán ovládaný společným automatickým impulsem, kterým je např. změna kondenzační teploty, případně změna teploty chladicí vody. Tento společný řídicí orgán je propojen s funkčně vzájemně 'závislými uzavíracími orgány umístěnými v chladicím okruhu, do kterého je zapojen buď pouze vodou chlazený kondenzátor, nebo je přidán navíc vzduchem chlazený kondenzátor pro jednostupňový provoz. Společného řídicího orgánu je využito i ke změně výkonnosti chladicího okruhu za účelem přibližně stejného chladicího výkonu v obou režimech práce.

: Vynález se týká zapojení chladicího okruhu pro možnost alternativního¹ využití kondenzačního tepla k topným účelům. Chladicí okruh je vybaven dvěma samostatnými kompresory, případně jedním dvoustupňovým kompresorem s mezichladičem. Do výtlačného potrubí z prvého kompresoru jě zavedeno nástřikové potrubí kapalného chladivá z kondenzátoru s příslušnou armaturou.

Základním účelem chladicího okruhu je odnímání tepla chlázené látce v nízkotlaké části okruhu a toto teplo pak po jeho transformaci na vyšší teplotní hladinu spolu s kompresním teplem odevzdat chladicímu médiu při kondenzaci ve vysokotlaké části okruhu. Takto probíhá základní výměna tepla v jednostupňovém kompresorovém chladicím oběhu.

Je-li chladicím médiem vzduch, odchází kondenzační teplo většinou vždy nevyužito do okolního prostředí, ale ani v případech, kdy chladicím médiem v kondenzátoru je voda, ať průtočná čl zpětně ochlazovaná, nebývá kondenzační teplo využíváno. Důvodem je především oprávněná snaha docílit u chladicího zařízení co možná nejvyšší energetlckou účinnost, což při dané odpařovácí teplotě znamená udržovat co možná nejnižší kondenzační teplotu. Z této podmínky vyplývá pak i nízká výstupní teplota chladicí vody., což je nevýhodné k . jejímu přímému využití k topným účelům;: Zvýšení této teploty a tím i kondenzační teploty spolu s použitím dvoustupňového chlazení, které jedině může udržet energetickou účinnost v přijatelných mezích i při zvýšení kondenzační teploty na hodnoty, kdy již lze výstupní chladicí vody použít k přímým topným účelům, brání následující nevýhody.

Chladicí zařízení musí totiž obvykle plnit svoji základní funkci i v období, kdy nejsou požadavky na topení a v této době by bylo· již nehospodárné provozovat funkčně i provozně složitější dvoustupňové chladicí zařízení. A to především v souvislosti s manipulačně složitými úkony při přechodu z jednostupňového provozu na dvoustupňový a naopak i za předpokladu, že by chladicí zařízení pro oba tyto pracovní režimy bylo' uzpůsobeno.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení chladicího okruhu podle vynálezu. Podstatou zapojení chladicího okruhu podle vynálezu je, že 'Základní dvoustupňový chladicí okruh, sestávající z chladicí jednotky se dvěma samostatnými pístovými kompresory, případně jedním dvoustupňovým kompresorem s mezichladičem ve formě neprůchozí středotlaké nádoby bez větší zásoby kapalného chladivá, před nějž vyúsťuje do výtlačného potrubí prvého kompresoru — stupně a jednak druhým spojovacím potrubím na výtlaku spojujícím výtlačné potrubí prvního kompresoru — stupně s výtlakovým potrubím druhého kompresoru — stupně. Ve výtlačném potrubí prvního' kompresoru — — stupně je, mezi místem rozdvojení do druhého spojovacího potrubí prvního kompresoru, zařazen první uzavírací orgán, který je doplněn druhým uzavíracím orgánem zabudovaným v nástřikovém potrubí ve směru proudění chladivá před termostatickým expansním ventilem. Ve spojovacím potrubí sání je 'zařazen třetí uzavírací orgán a ve druhém spojovacím potrubí na výtlaku čtvrtý uzavírací orgán. Dvojice prvého· a druhého uzavíracího orgánu a dvojice třetího a čtvrtého uzavíracího orgánu jsou napojeny na společný řídicí orgán.

Zapojení chladicího okruhu je v určitých případech s výhodou doplněno o vzduchem chlazený kondenzátor, který je zařazen. do chladicího okruhu místo vodního· kondenzátoru tehdy, je-li chladicí okruh využíván pouze pro chlazení a tedy v jednostupňovém zapojení kompresorů. V tom případě je zapojení chladicího okruhu vybaveno- dalšími dvěma dvojicemi uzavíracích orgánů, a to pátým uzavíracím orgánem v prodloužené výtlačné větvi, šestým uzavíracím orgánem ve vývodním potrubí kapalného chladivá, sedmým uzavíracím orgánem ve vysokotlakém kapalinovém potrubí a osmým uzavíracím orgánem ve výtlakovém potrubí druhého kompresoru za rozvětvením v prodlouženou výtlačnou větev. Dvojice pátého a šestého uzavíracího orgánu je pak napojena na společný řídicí orgán, jako dvojice třetího a čtvrtého uzavíracího orgánu a naproti tomu dvojice sedmého a osmého uzavíracího orgánu je napojena na společný řídicí orgán jako dvojice prvního a druhého uzavíracího orgánu. V rozvětvení funkčně alternativních potrubí, např. výtlačného potrubí prvého- kompresoru a druhého spojovacího- potrubí je uložen vícecestný uzavírací orgán.

Výhodou zapojení chladicího okruhu podle vynálezu je, že pracuje v optimálním režimu jak při funkci chladicí, kdy je využíván výhodnější jednostupňový pracovní oběh, tak při chladicí a topné funkci, kdy je využíván dvoustupňový- pracovní oběh. Přitom přechod z jednoho pracovního režimu do druhého a naopak je docílen společným řídicím orgánem, ovládaným jediným automatickým ovládacím impulsem. Od stejného impulsu lze také odvodit snížení výkonnosti kompresorů — stupňů v jednostupňovém zapojení, aby byl dodržen přibližně stejný chladicí výkon v obou režimech.

Na obr. 1 a 2 je schematicky znázorněna část zapojení chladicího okruhu se dvěma chladicími kompresory. Obr. 1 znázorňuje silnými čarami pracovní okruh při dvoustupňové kompresi a -obr. 2 při jednostupňové kompresi. Na obr. 1 je navíc znázorněno možné přídavné zapojení vzduchem chlazeného- kondenzátoru. V obrázcích není 'zakreslen vlastní výparníkový systém, okruh chladicí vody včetně jejího alternativního napojení na topný systém, ani společný ří219782 β

dici orgán ovládaný např. elektromagneticky či pneumaticky.

Na obr. 1 i obr. 2 je z výparníkového systému zakresleno pouze vratné potrubí 1 vypařeného chladivá a přívodní potrubí 2 kapalného chladivá do výparníkového systému. Z okruhu chladicí vody je zakresleno pouze vstupní potrubí 3 oteplené vody do topného systému a výstupní potrubí 4 ochlazené vody z topného systému. Část zapojení základního chladicího okruhu pracujícího dvoustupňové je na obr. 1 znázorněna prvním kompresorem 5 a druhým kompresorem 6, u kterých jsou zakreslena sací potrubí 7 prvého kompresoru 3 navazující na obr. 1 na vratné potrubí 1 z výparníku. Výtlačné potrubí 8 prvého kompresoru 5 obsahují první uzavírací orgán 9 je propojeno s mezichladičem 10 v provedení neprůchozí středotlaké nádoby bez větší zásoby kapalného chladivá. Sací potrubí 11 druhého kompresoru 6 i výtlakového potrubí 12 druhého kompresoru 6, které vyúsťuje do vodou chlazeného kondenzátorů 13, jsou běžného provedení. Vysokotlaké kapalinové potrubí 14 zavedené do mezichladiče 10 se rozvětvuje v nástřikové potrubí 13 opatřené ve směru nástřiku druhým uzavíracím orgánem 16 a termostatickým expansním ventilem 17 ovládaným čidlem 18, uloženým na sacím potrubí 11 druhého kompresoru 6. Dvoustupňový chladicí okruh podle obr. 1 je doplněn jednak spojovacím potrubím 19 sání, obsahujícím třetí uzavírací orgán 26 a propojujícím sací potrubí 7 prvního kompresoru 3 se sacím potrubím 11 druhého kompresoru 6, a jednak druhým spojovacím potrubím 21 na výtlaku, obsahujícím čtvrtý uzavírací orgán 22 a propojujícím výtlačné potrubí 8 prvého kompresoru 5 před prvým uzavíracím orgánem 9 s výtlakovým potrubím 12 druhého kompresoru 6. Na obr. 2 je vzduchem chlazený kondenzátor 23, napojený svou prodlouženou výtlačnou větví 24, obsahující pátý uzavírací orgán 25 na výtlakové potrubí 12 druhého· kompresoru 6 a vývodním potrubím 26 kapalného· chladivá, obsahujícím šestý uzavírací orgán 27 navazuje na vysokotlaké kapalinové potrubí 14 před sedmým uzavíracím orgánem 28, zařazeným do· tohoto vysokotlakého kapalinového potrubí 14. Výtlakové potrubí 12 druhého kompresoru 6 je za rozvětvením v prodlouženou výtlačnou větev 24 do vzduchem chlazeného kondenzátorů 23 opatřena osmým uzavíracím orgánem 29. Dvojice uzavíracích orgánů 23, 27 je napojena na společný řídicí orgán jako dvojice uzavíracích orgánů 20, 22. Dvojice uzavíracích orgánů 28, 29 je napojena na společný řídicí orgán jako dvojice uzavíracích orgánů 9, 16. Na obr. 1 znázorněná část zapojení chladicího okruhu v dvoustupňovém provozu pracuje tak, že chladivo odpařené ve výparníkovém systému je odsáváno vratným potrubím 1 a v prodloužení sacím potrubím 7 prvého kompresoru 5, přičemž třetí uzavírací orgán 20 ve spojovacím potrubí 19 sání je uzavřen. Chladivo, stlačené na střední tlak prochází výtlačným potrubím 8 přes otevřený první uzavírací orgán 9 do mezichladiče 10, kde je ochlazováno· smísením s chladivém přiváděným nástřikovým potrubím 13 přes otevřený druhý uzavírací orgán 16 a termostatický expansní ventil 17. Sacím potrubím 11 druhého kompresoru 6 je chladivo· nasáváno· z mezichladiče 10 'a vytlačováno výtlakovým potrubím 12 do vodou chlazeného kondenzátorů 13. Čtvrtý uzavírací orgán 22 ^v druhém spojovacím potrubí 21 na výtlaku je uzavřen. Z vodou chlazeného· kondenzátorů 13 odchází zkondenzované chladivo vysokotlakým kapalinovým potrubím 14 do· mezichladiče 10 a odtud přívodním potrubím 2 do vlastního výparníkového systému.

V mezichladiči 10 dochází k podchlazení kapalného· chladivá odpařením části kapalného chladivá vstřikovaného do výtlačného potrubí 8 prvého· kompresoru 5 z nástřikového potrubí 13. V tomto zapojení pracuje chladicí okruh vždy, kdy je současný požadavek n.a režim chlazení a topení, neboť takto může chladicí okruh pracovat s kondenzační teplotou, která umožní přímé využití chladicí kondenzátorové vody k topným účelům, což na obr. 1 znázorňuje vstupní potrubí 3 oteplené vody do topného okruhu a výstupní potrubí 4 ochlazené vody z topného okruhu. Ve kterém režimu navržený chladicí okruh pracuje závisí pouze na vzájemném postavení uzavíracích orgánů 9, 16 a 20, 22. Při dvoustupňovém provozu jsou první uzavírací orgán 9 a druhý uzavírací orgán 16 otevřeny, třetí uzavírací orgán 20, a čtvrtý uzavírací orgán 22 jsou uzavřeny. Při jednostupňovém provozu, jehož základní chladicí okruh s vodou chlazeným kondenzátorem 13 je znázorněn na obr. 2 silnou čarou je první a druhý uzavírací orgán 9, 16 uzavřen a třetí a čtvrtý uzavírací •orgán 20, 22 otevřen. Do tohoto 'základního chladicího okruhu s vodou chlazeným kondenzátorem nepatří přirozeně sedmý a osmý uzavírací orgán 28, 29, které jsou zabudovány do chladicího okruhu pouze při jeho doplnění vzduchem chlazeným kondenzátorem 23. Pokud je zapojení chladicího okruhu opatřeno pouze vodou chlazeným kondenzátorem 13, je přechod z jednostupňového na dvoustupňový provoz vyvolán společným řídicím orgánem ovládaným automatickým impulsem, v příkladném provedení změnou kondenzační teploty, čehož důsledkem je otevření dvojice prvého a druhého· uzavíracího orgánu 9, 16 a uzavření dvojice třetího a čtvrtého uzavíracího orgánu 20, 22. Při opětném přechodu na jednostupňový provoz vyvolaný opět společným řídicím orgánem ovládaným automatickým impulsem, tj. změnou kondenzační teploty, uzavřená dvojice třetího a čtvrtého uzavíracího; orgánu 20, 22 se otevře a dvojice prvého a druhého uzavíracího orgánu 9, 18 se zavře. Při zařazení vzduchem chlazeného kondenzátoru 23 do· chladicího okruhu při jednostupňovém provozu jsou společným řídicím orgánem ovládány dvojice třetího a čtvrtého· ovládacího orgánu 20, 22 a dvojice pátého a šestého ovládacího orgánu 25, 27 a právě tak jsou společným řídicím orgánem ovládány dvojice prvního· a druhého· ovládacího orgánu 9, 18 spolu s dvojicí sedmého a osmého uzavíracího· orgánu 28, 29.

Claims (4)

1. PŘEDMET

   1. Zapojení chladicího okruhu pro možnost alternativního využití kondenzačního tepla k topným účelům, které je tvořeno dvoustupňovým kompresorovým okruhem, sestávajícím ze dvou samostatných kompresorů, případně z jednoho· dvoustupňového kompresoru, který obsahuje na středním tlaku mezichladič v provedení neprůchozí středotlaké nádoby be'z větší zásoby kapalného chladivá a přitom v tomto okruhu je do výtlačného potrubí z prvého kompresoru — stupně do· mezichladiče zavedeno nástřikové potrubí kapalného chladivá z kondenzátem, které obsahuje termostatický expansní ventil ovládaný čidlem uloženým na sání druhého kompresoru — stupně, vyznačující se tím, že dvoustupňový chladicí okruh je doplněn jednak spojovacím potrubím (19) sání se zabudovaným třetím uzavíracím orgánem (20), které propojuje sací potrubí (7) prvního kompresoru (5) — stupně se sacím potrubím (lij druhého kompresoru (6j — stupně a jednak je doplněn druhým spojovacím potrubím (21) na výtlaku se zabudovaným čtvrtým uzavíracím orgánem (22), jež propojuje výtlačné potrubí (8) prvého kompresoru (5) — stupně v místě před prvým uzavíracím orgánem (9) s výtlačným potrubím (12) druhého kompresoru (6) — stupně, přičemž v nástřikovém potrubí (15) je před termostatickým expansním ventilem (17) zařazen druhý uzavírací orgán (16), přitom vždy dvojice prvého uzavíracího orgánu (9) a druhého uzavíracího orgánu (16), jakož i dvojice třevynalezu tího uzavíracího orgánu (20) a čtvrtého uzavíracího orgánu (2(2) je napojena na společný řídicí orgán.
2. 2. Zapojení podle bodu 1 vyznačující se tím, že společný řídicí orgán je opatřen elektromiagnetickými, případně pneumatickými prvky.
3. 3. Zapojení podle bodů 1 až 2 vyznačující se tím, že je doplněno vzduchem chlazeným kondenzátorem (23], který je napojen, svou prodlouženou výtlačnou větví (24) na výtlakové potrubí (12) druhého kompresoru (Θ) — stupně a vývodním potrubím (26) kapalného chladivá, obsahujícím šestý uzavírací orgán (27), navazuje na vysokotlaké kapalinové potrubí (14) před sedmým uzavíracím orgánem (28), zařazeným do tohoto vysokotlakého· kapalinového· potrubí (14), přitom výtlakové potrubí (12) je za rozvětvením v prodlouženou výtlačnou větev (24) opatřeno· osmým uzavíracím orgánem (29), přičemž dvojice pátého a šestého uzavíracího orgánu (25, 27) je napojena na stejný společný řídicí orgán jako dvojice třetího a čtvrtého uzavíracího orgánu (20, 22) a dvojice sedmého a osmého uzavíracího· orgánu (28, 29) je napojena na společný řídicí orgán jako· dvojice prvého· a druhého uzavíracího orgánu >(9, 16).
4. 4. Zapojení chladicího okruhu podle hodů

   1 3 vyznačující se tím, že v rozvětvení funkčně alternativních potrubí, například výtlačného· potrubí (8) prvého· kompresoru (5) a druhého spojovacího potrubí (21) je uložen vícecestný uzavírací orgán.