CS223452B1

CS223452B1 - Zapojení topného okruhu k vytápění budov

Info

Publication number: CS223452B1
Application number: CS219179A
Authority: CS
Inventors: Ludek Klazar
Original assignee: Ludek Klazar
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1983-10-28

Abstract

Topný okruh obsahuje alespoň dvě tepelné čerpadla, jejichž výparníky jsou připojeny paralelně na rozváděči potrubí opatřené podávacíml čerpadly chlazené látky. První tepelné čerpadlo je zařazeno v prvním topném okruhu a je propojeno s vytápěcím systémem chladnou a teplou větví. Chladná větev je vybavena jedním oběhovým čerpadlem a teplá větev dvěma paralelními oběhovými čerpadly. Chladná větev a teplá větev je v místech před sáním oběhových čerpadel vzájeně propo jena a spojena s vyrovnávací nádrží. Stu dená a teplá větev prvního topného okru hu jsou paralelně propojeny se stejnými větvemi druhého topného okruhu do které ho je zapojeno druhé tepelné čerpadlo. Druhý topný okruh, vybavený cirkulační mi čerpadly, je současně součásti aku mulačního okruhu, obsahujícího akumulač ní nádrž s vestavěným elektrickým top ným tělesem. V chladné větvi druhého top ného okruhu je zařazen první termoreguleč- ní ventil, jehož čidlo je v teplé větvi tohoto okruhu. Chladná větev prvního top ného okruhu jepřed oběhovým čerpadlem pro pojena spojovacím potrubím vybaveným po- dávacím čerpadlem β chladnou částí aku mulační nádrže. Teplá větev prvního top ného okruhu je propojena před paralelní mi oběhovými čerpadly s teplou částí akumulační nádrže dalším spojovacím po trubím, obsahujícím druhý termoregulační ventil, jehož čidlo je zabudováno v teplé větvi prvního topného okruhuza místem připojení dalšího spojovacího potrubí.

Description

Vynález se týká zapojení* topného okruhu k vytápání budov jednak přímo produkovaným teplem topného okruhu a jednak akumulovaným teplem v teplonoené látce z akumulační nádrže.

Odpadní teplo chladicích zařízení, které je v podstatě druhotnou jeho funkcí je již delží dobu účelná využíváno v různých spotřebičích a to především tam, kde jsou pro to příznivé podmínky. Význam využití tohoto tepla nabývá stále většího významu zejména v současné době světové energetické krize. Některá chladicí zařízení proto využívají jak primární chladicí funkci zařízení, tak druhotnou funkci vytápěcí. U tepelných čerpadel je pak výroba tepla funkoí základní a výroba chladu funkcí druhotnou. Využití tepelných čerpadel k vytápání budov je ekonomické váude tam, kde není k dispozici lacinájáí zdroj tepla a je nutno budovy vytápět elektricky. Topný faktor, který je určen poměrem vyrobeného tepla a příkonu elektrické energie je u tepelných čert pádel v průměru třínáeobně příznivější než u přímého elektrického vytápění. Způsob vytápění budov chladicím zařízením na funkci tepelných čerpadel je znám desítky let. Je znám i způsob vytápění, při kterém je využíváno i akumulované teplo v teplonoené látce, které je získáváno v nočních hodinách, to je v čase mimo vysoké energetické zatížení a při nižších nákladech. Tímto způsobem vytápění se dále zvyšuje instalovaný elektrická výkon topného okruhu, dodávajícího teplo vytápěnému zařízení budovy.

Dalšího vylepšení vytápění se dosáhne zapojením topného okruhu k vytápění budov podle vynálezu. Podstatou zapojení topného okruhu podle vynálezu je, že topný okruh obsahuje alespoň dvě tepelná čerpadla, jejichž výparníky jsou připojeny paralelně na rozváděči potrubí, opatřené podávacími čerpadly chlazené látky. První tepelné čerpadlo je zařazeno v prvním topném okruhu,

223 452 v jehož prvnf chladné větvi je zapojeno před kondensátorem prvého tepelného čerpadla prvé oběhové čerpadlo a v jehož teplé větvl je zapojeno před vytápěcím systémem budovy druhé oběhové čerpadlo a s ním paralelné vysokovýkonné Čerpadlo. Prvnf chladná větev a prvnf teplá větev prvního topného okruhu jsou mezi sáním oběhových čerpadel a vysokovýkonného čerpadla vzájemné propojeny propojovacím potrubím, které je připojeno na vyrovnávací nádrž. První topný okruh je paralelné propojen s druhým topným okruhem, obsahujícím druhé tepelné čerpadlo jednak chladným meziokruhovým potrubím, které spojuje první chladnou vétev prvního topného okruhu s druhou chladnou větví druhého topného okruhu a jednak teplým meziokruhovým potrubím, spojujícím první teplou větev prvního topného okruhu s druhou teplou větví druhého topného okruhu. Druhý topný okruh, opatřený v druhé chladné větvi před kondensátorem druhého tepelného čerpadla prvním cirkulačním čerpadlem je současně součástí akumulačního okruhu, obsahujícího akumulační nádrž s náplní teplonosné látky s vestavěným elektrickým topným tělesem. Za výstupem druhé chladné větve akumulačního okruhu au akumulační nádrže je zařazen první termoregulační ventil, jehož první čidlo je zapojeno v druhé teplé větvi akumulačního okruhu před druhým cirkulačním čerpadlem, za nímž druhá teplá větev vyúsťuje do teplé části akumulační nádrže. První chladná větev prvního topného okruhu je před prvním oběhovým čerpadlem propojena spojovacím potrubím, obsahujícím třetí podávači čerpadlo, s chladnou částí akumulační nádrže. První teplá větev prvního topného okruhu je propojena před druhým oběhovým čerpadlem a vysokovýkonným čerpadlem s teplou částí akumulační nádrže dalěím spojovacím potrubím obsahujícím druhý termoregulační ventil, jehož druhé čidlo je zabudováno v první teplé větvi prvního topného okruhu za místem připojení dalšího spojovacího potrubí.

Výhodou zapojení topného okruhu k vytápění budov podle vynálezu je, že lze ekonomicky a energeticky výhodně akumulovat v akumulační nádrži dvojiiásobné množství tepla než při ohřátí teplonosné náplně v akumulační nádrži na pracovní teplotu teplé větve topného okruhu. Noční akumulace tepla je tedy dvojnásobná a je i tehdy výhodná, probíhá-li za krajních teplotních podmínek při venkovních teplotách pod -5*C, kdy je nutno použít k druhému stupni akumulace přitápění elektrickým topným tělesem. Dvou223 452 stupňová akumulace tepla umožňuje značné snížení objemu akumulačních zásobníků.

Na připojených obrázcích je znázornčn příklad provedení zapojení topného okruhu k vytápání budov podle vynálezu/ obr. 1 znázorňuje zapojení topného okruhu při vnájáích teplotách do -5’C.

Na obr. 2 je znázornčno zapojení topného okruhu při odbčru akumulovaného tepla a na obr. 3 je znázornčno zapojení topného okruhu při vnčjčích teplotách vzduchu pod -5’C.

Zapojení k vytápání budov znázornáné schematicky na připojených obrázcích 1, 2, a 3 je tvořeno topným okruhem a vytápácím systémem Topný okruh obsahuje dvá tepelná čerpadla 2 a 3» jejichž výparníky jsou připojeny paralelná na rozvádácí potrubí 4 opatřené podávacími čerpadly 5, 6 chlazené látky. První tepelné čerpadlo 2 je zařazeno v prvním topném okruhu 7, v jehož první chladné vátvi 8 je zařazeno před kondenzátorem prvého tepelného čerpadla 2 prvé obáhové čerpadlo 9. V prvé teplé vátvi 10 prvního topného okruhu je zapojeno před vytápácím systémem druhé obáhové čerpadlo 11 a e ním paralelná vysokovýkonné čerpadlo 12. První chladná vátev 8 a první teplá vátev 10 prvního topného okruhu 7 jsou mezi sáním obáhových čerpadel 9 a 11 a vysokovýkonného čerpadla 12 vzájemná propojeny propojovacím potrubím 13, které je připojeno na vyrovnávací nádrž 14» První topný okruh 7 je paralelná propojen s druhým topným okruhem 15, obsahujícím druhé tepelné čerpadlo 3 jednak pomocí chladného meziokruhového potrubí 16, které spojuje první chladnou vátev 8 prvního topného okruhu 7 e druhou chladnou vátvi 17 druhého topného okruhu 15 a jednak pomocí teplého meziokruhového potrubí 18 spojujícího první teplou vátev 10 prvního topného okruhu 7 s druhou teplou vátví 19 druhého topného okruhu 15« Druhý topný okruh 15 opatřený v druhé chladné vátvi 17 před kondenzátorem druhého tepelného čerpadla 3 prvním cirkulačním čerpadlem 20 je současná eoučáetí akumulačního okruhu 21 obsahujícího akumulační nádrž 22 e náplní teplonosné látky s veetaváným elektrickým topným táleeem 23. Za výstupem druhé chladné vátve 17 akumulačního okruhu 21 z akumulační nádrže 22 je zařazen první termoregulační ventil 24, jehož první čidlo 25 je zapojeno v druhé teplé vátvi 19 akumulačního okruhu 21 před druhým cirkulačním čerpadlem 26, za nímž druhá teplá vátev 19 ústí do teplé části akumulační nádrže 22. První

223 432 chladná větev 8 prvního topného okruhu 7 je před prvním oběhovým čerpadlem 9 propojena spojovacím potrubím 27, obsahujícím třetí podávači čerpadlo 28, s chladnou částí akumulační nádrže 22. První teplá větev 10 prvního topného okruhu 7 je propojena před druhým oběhovým čerpadlem 11 a vysokovýkonným čerpadlem 12 s teplou částí akumulační nádrže 22 dalěím spojovacím potrubím 29, obsahujícím druhý termoregulační ventil 30» jehož druhé čidlo 31 je zabudováno v první teplé větvi 10 prvního topného okruhu 7 za místem připojení dasího spojovacího potrubí 29.

x. Zapojení dle obr. 1 je provedeno tak, že po celý den, kromě energetických ěpiček a doby, kdy není k dispozici akumulované teplo, pracuje první tepelné čerpadlo 2 a první topný okruh 7.

V provozu je první podávači čerpadlo 5., první oběhové čerpadlo 9» druhé oběhové čerpadlo 11 a vytápěcí systém j_ budovy. Při teplotách vzduchu vySSích než -5*0 se výkon prvého tepelného čerpadla 2 přiměřeně reguluje (nezakresleno). Druhé tepelné čerpadlo 3, ^a akumulační okruh 21 pracuje pouze v noci. V provozu je druhé podávači čerpadlo. (>, první-cirkulační čerpadlo 20 a druhé cirkulační čerpadlo 26. Produkované teplo se akumuluje v akumulační nádrži 22 ohřevem náplně teplonosné látky. Druhý termostatický ventil 30 je vyřazen z provozu obtokem (nezakresleno). Akumulace tepla probíhá ve dvou stupních. V prvním stupni se teplonosná látka v akumulační nádrži 22 ohřeje na teplotu, která je shodná s pracovní teplotou v teplé větvi 10 prvního topného okruhu 7, nebol tepelná Čerpadla 3. ^a 4, P^rvn^ oběhové čerpadlo 9 spolu s prvním cirkulačním Čerpadlem 20 a druhé oběhové čerpadlo 11 spolu s druhým cirkulačním čerpadlem 26 mají shodné parametry. Ve druhém stupni se teplonosná látka v akumulační nádrži 22 ohřeje na teplotu zhruba dvojnásobnou. Je tomu tak proto, že celá nápln akumulační nádrže 22 projde druhým tepelným čerpadlem 2 dvakrát.

Při energetické špičce (obr. 2), případně i po delěí dobu pokud je k dispozici akumulované teplo se zastavuje první tepelné čerpadlo 2 v prvním topném okruhu 7 a současně i první podávači čerpadlo 5 a první oběhové čerpadlo 9. Topný okruh pak pracuje tak, že část teplonosné látky ochlazené ve vytápěcím systému _1. je z prvé chladné větve 8 prvního topného okruhu 7 spojovacím potrubím 27 dopravována třetím podávacím čerpadlem 28 do chladné části akumulační nádrže 22, odkud vytlačuje dalěím spo223 452 jovacím potrubím 29 teplou teplonosnou látku do první teplé větve 10 k druhému oběhovému čerpadlu 11 . Protože teplota teplonosné látky v akumulační nádrži 22 je vyssí než pracovní teplota v první teplé větvi 10 prvního topného okruhu 7 řídí druhý termoregulační ventil 30 průtok teplonosné látky z akumulační nádrže 22 tak, že v první teplé větvi 10 dochází ke směšování této přehřáté teplonosné látky s ochlazenou teplonosnou látkou, která je do první teplé větve 10 přiváděna z první chladné větve 8 propojovacím potrubím 13» na požadovanou pracovní teplotu.

Při teplotách venkovního vzduchu pod -5*C je funkce zapojení následující (obr. 3)· Po celý den kromě energetických Špiček a po celou noc je v provozu celý topný okruh. Pracují obě tepelná čerpadla 2 a 3 a celý první topný okruh 7 a druhý topný okruh 15» vzájemně paralelně propojené meziokruhovým potrubím 16, 18. Množství obíhající teplonosné látky v topném okruhu je zvýšeno, v provozu jsou čerpadla 5, 6, 9» 20» 12 a vytápěcí systém £. Ve dne pracuje druhé tepelné čerpadlo 3 se sníženým výkonem. V noci pracují dvě tepelná čerpadla 2, 3 s plným výkonem. Přebytek tepelného výkonu druhého.tepelného čerpadla 3 se. využívá k ohřevu náplně teplonosné látky v akumulační nádrži 22. V provozu jsou opět čerpadla 5., 6_t 9» 20» 12 a navíc druhé cirkulační čerpadlo 26, které dopravuje ohřátou teplonosnou látku do teplé části akumulační nádrže 22 a vytlačuje z ní chladnou teplonosnou látku do druhé chladné větve 17 akumulačního okruhu 21. Regulaci odběru přebytečně produkovaného tepla do akumulační nádrže 22 v závislosti na množství nadbytečného tepla zajiěíuje první termoregulační ventil 24 s prvním čidlem 25., který řídí průtok teplonosné látky druhou chladnou větví 17 a druhou teplou větví 19 tak, že je zajištěna požadovaná teplota v druhé teplé větvi 19 akumulačního okruhu 21. Protože obě tepelná čerpadla 2^, 3 pracují i v noci trvale pro topný okruh je možno druhým tepelným čerpadlem ohřát náplň v akumulační nádrži 22 jen na pracovní teplotu teplých potrubí topného okruhu, což značí, že při teplotě vzduchu pod -5*C lze druhým tepelným čerpadlem 3. zajistit pouze první stupeň akumulace tepla. Druhý stupeň akumulace tepla v teplonosné látce v akumulační nádrži 22 se zajiSíuje přímým ohřevem elektrickým topným tělesem 23 zabudovaným v akumulační nádrži 22. Při energetické špičce v podmínkách nízkých teplot vzduchu pod -5’C se zastavují obě tepelné čerpadla 2, 3

223 452 a současné čerpadla 5, 9, 20 a spouští se třetí podávači čer padlo 28. Provozní funkce části zapojení zajištujícího dodávku tepla do vytápčcího systému £ je stejná jak byla popsána při teplotách nad -5*C s tím rozdílem, ze místo druhého ohšhového čerpadla 11 je zapojeno do pracovního okruhu vysokovýkonné čerpadlo 12.

223 452

Claims

PREDMET VYNÁLEZU

1. Zapojení topného okruhu k vytápění budov, vyznačující se tím, že topný okruh obsahuje alespoň dvě tepelná čerpadla (2,3) jejichž výparníky jsou připojeny paralelně na rozváděči potrubí (4) opatřené podávacími čerpadly (5,6) chlazené látky, přičemž první tepelné čerpadlo (2) je zařazeno v prvním topném okruhu (7), v jehož první chladné větvi (8) je zapojeno před kondenzátorem prvého tepelného čerpadla (2) prvé oběhové čerpadlo (9) a v jehož první teplé větvi (10) je zapojeno před vytápěcím systémem (1) budovy druhé oběhové čerpadlo (11) a s ním paralelně vysokovýkonné čerpadlo (12), přičemž první chladná větev (8) a první teplá větev (10) prvního topného okruhu (7) jsou mezi sáním oběhových čerpadel (9,11) a vysokovýkonného čerpadla (12) vzájemně propojeny propojovacím potrubím (13), které je připojeno na vyrovnávací nádrž (14), přitom první topný okruh (7) je paralelně propojen s druhým topným okruhem (15) obsahujícím druhé tepelné čerpadlo (3) jednak chladným meziokruhovým potrubím (16), které spojuje první chladnou větev (8) prvního topného okruhu (7) a druhou chladnou větví (17) druhého topného okruhu (15) a jednak teplým meziokruhovým potrubím (18), spojujícím první teplou větev (10) prvního topného okruhu (7) s druhou teplou větví (19) druhého topného okruhu.>(15), přitom druhý topný okruh (15), opatřený v druhé chladné větvi (17) před kondensátorem druhého tepelného čerpadla (3) prvním cirkulačním čerpadlem (20) je současně součástí akumulačním okruhu (21), obsahujícího akumulační nádrž (22) s náplní teplqnosné látky s vestavěným elektrickým topným tělesem (23), přičemž za výstupem druhé chladné větve (17) akumulačního okruhu (21) z akumulační nádrže (22) je zařazen první termoregulační ventil (24), jehož první čidlo (25) je zapojeno v druhé teplé větvi (19) akumulačního okruhu (21) před druhým cirkulačním čerpadlem (26), za nímž druhá teplá větev (19) vyúsžuje do teplé části akumulační nádrže (22), přitom první chladná větev (8) prvního topného okruhu (7) je před prvním oběhovým čerpadlem (9) propojena spojovacím po, trubím (27), obsahujícím třetí podávači čerpadlo (28), s chladnou částí akumulační nádrže (22) a první teplá větev (10) prvního topného okruhu (17) je propojena před druhým oběhovým čerpadlem (11) a vysokovýkonným čerpadlem (12) a teplou částí akumulační nádrže (22) dalším spojovacím potrubím (29) obsahujícím

223 452 druhý termoregulační ventil (30), jeho druhé čidlo (31) je zabu dováno v první teplé větvi (10) prvního topného okruhu (7) sa místem připojení dalšího spojovacího potrubí (29).