CS236778B2 - Device for heating of service water - Google Patents

Device for heating of service water Download PDF

Info

Publication number
CS236778B2
CS236778B2 CS825795A CS579582A CS236778B2 CS 236778 B2 CS236778 B2 CS 236778B2 CS 825795 A CS825795 A CS 825795A CS 579582 A CS579582 A CS 579582A CS 236778 B2 CS236778 B2 CS 236778B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
heat
water
heating
heat exchanger
boiler
Prior art date
Application number
CS825795A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Fokter
Original Assignee
Karl Fokter
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Fokter filed Critical Karl Fokter
Publication of CS236778B2 publication Critical patent/CS236778B2/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/006Cooling of compressor or motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • F24H4/04Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Vynález se týká zařízení pro ohřívání užitkové ' vody v akumulačním kotli a/nebo vytápěcí vody ve s ním· spojeném dvojplášťovém kotli, které ' má alespoň jeden kolektor tepla a jedno tepelné čerpadlo, jejichž výparník a kondenzátor jsou uspořádány v ohřívané vodě.
Jsou již známá zařízení pro ohřívání užitkové vody prostřednictvím slunečního tepla. Jsou tvořeny akumulačním kotlem a slunečním kolektorem. Taková zařízení jsou ekonomická, pokud je k dispozici poměrně dostatečné množství slunečné energie v průběhu celého roku. Pokud však nejsou zajištěny takové podmínky, · musí být užitečná plocha slunečních kolektorů a/nebo obsah akumulačního kotle značně velká, což zvyšuje náklady a nepříznivě ovlivňuje rentabilitu celého zařízení.
Jsou rovněž známá zařízení pro ohřívání užitkové .. vody prostřednictvím tepelných čerpadel. Jsou v podstatě tvořena kotlem s tepelným čerpadlem voda/vzduch nebo voda/ /voda. Tato zařízení se vyrábějí buď jako kompaktní jednotky, které lze vsadit do prostoru kotle, nebo jako oddělené konstrukční skupiny. U posledně jmenovaných se tepelným čerpadlem ochlazuje jeden prostor, zatímco kotel je uspořádán v jiném prostoru. Tak se využívá zařízení ' také pro chlazení. Tímto zařízením jsou omezovány vlastní tepelné ztráty při využívání cenné elektrické energie. Příznivějších výsledků lze dosáhnout při zajištění tepelně izolační izolace.
Firmou ARlSTON bylo vyvinuto pro oblasti s mírným klimatem zařízení pro ohřívání užitkové vody energií, odebíranou tepelným čerpadlem přímo· z okolí. U tohoto zařízení je výparník vytvořen jako tepelný kolektor, uspořádaný na vnější stěně budovy. Navzdory technickým přednostem z hlediska úspory energie · má toto zařízení tu nevýhodu, že . . kolektor tepla nesmí být vystaven prudkému . slunci, protože v tomto případě by došlo. ke · zničení tepelného čerpadla. Další nevýhoda . spočívá v tom, že instalace a naplnění systému ·chladivém musí ·být prováděno . na místě ... odborníkem ·na chladicí techniku časově . velmi náročným a tím i nákladným montážním způsobem.
Ze zařízení . pro ohřívání vody . prostřednictvím slunečních kolektorů ' a z topných zařízení, pracujících s^ tepelným čerpadlem, byla vyvinutá . tak . zvaná- mono- nebo polyvalentní kombinovaná . zařízení pro ohřívání vody, která . mají společný toliko kotel, zatímco sluneční kolektor a tepelný výměník tepelného čerpadla jsou navzájem oddělené jednotky, které jsou připojeny na vlastní . . . tepelný výměník, uspořádaný v kot- li. V takovém kotli lze upravit i tepelné výměníky pro ohřívání vody z kotle ústředního topení nebo elektrickými ohřívači. Samozřejmě . se . jedná u takového provedení navzdory . možnosti univerzálního využití o velmi nákladné řešení, . protože . stejné prvky nelze využít pro. různé účely. Oprava větší ho počtu od sebe navzájem oddělených prvků pro využití energie z okolí vyžaduje .však také více prostoru, který zpravidla není k dispozici.
Jsou známa rovněž taková zařízení, u kterých je možné prostřednictvím automatiky a regulačních ventilů, jakož i většího počtu zcela odděleně uspořádaných tepelných výměníků zařadit kolektor tepla tak, že ohřívá užitkovou nebo vytápěcí vodu buď přímo, nebo nepřímo přes tepelné čerpadlo, nebo se tepelná energie akumuluje v samostatném tepelném . akumulátoru. Tato zařízení jsou jak z hlediska jejich provedení, . včetně automatizace, tak i z hlediska potřebného prostoru velmi náročná a nejsou proto vhodná pro menší provedení.
Z evropské zveřejněné přihlášky vynálezu číslo 033 530 Al o názvu „Zařízení pro klimatizaci prostoru a/nebo používání tepla při využití energie okolí“ je známý systém pro vytápění prostoru a pro přípravu užitkové vody prostřednictvím energie, odebírané . z okolí přímo nebo nepřímo tepelným čerpadlem. Hlavní nevýhoda tohoto systému tkví v tom, že užitková voda, která proudí do zařízení vždy chladná, se ohřívá v nejteplejší části akumulátoru tepla, čímž musí být dodáváno podstatně více primární energie než v případě, kdy se užitková voda ohřívá také v oblasti nižší úrovně teploty na principu protiproudého tepelného výměníku.
Vynález si klade za úkol vytvořit konstrukčně jednoduché a kompaktní zařízení pro ohřívání užitkové a vytápěcí vody s co největším využitím energie okolí, u kterého slouží tytéž prvky více účelům a v nejširším smyslu je využit systém protiproudého tepelného výměníku, čímž lze dosáhnout hospodárnějšího zařízení ve srovnání se známými systémy.
Vytčený úkol se řeší a uvedené nedostatky se odstraňují zařízením pro ohřívání podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v nejnižší části akumulačního . kotle je . uspořádán . prstencový tepelný výměník, kolem kterého je upraven tepelněizolační válcový plášť a který je překryt tepelněizolační krycí deskou, přičemž uprostřed prstencového tepelného výměníku a tepelněizolační krycí desky je uložen kondenzátor. . Podle výhodného vytvoření se předpokládá, že prstencový tepelný výměník je vytvořen ' ze spodní trubky, střední odpařovací trubky a horní chladičové trubky, které jsou nad ' sebou kovově pevně spojeny . a jsou protékány v protiproudu, přičemž spodní trubka je připojena ke kolektoru tepla, střední odpařovací trubka je jedním koncem připojena k motor-kompresoru a druhým koncem přes tepelný expanzní ventil k jednomu konci horní chladičové trubky, jejíž opačný konec je připojen k jedné přípojce kondenzátoru, jehož druhá přípojka je spojena s motor-kompresorem.
Hlavní výhody zařízení spočívají v tom, že
3 6 7 7 8 se zde sdružuje několik funkcí a že se využívá ta nejlevnější energie, jakož i ta skutečnost, že tepelná energie se předává vždy v oblasti nejvýše dosažené teplotní hladiny.
Další výhody tkví v tom, že prstencový tepelný výměník, který je v podstatě tepelně izolovaný proti vodě obsažené v kotli, umožňuje přímý ohřev celkového množství akumulované vody energií odebranou kolektorem tepla, přičemž vnější plochy všech tři trubek působí aktivně proti vodě při zachování velkých povrchů a nízkých teplot. Při činnosti motor-kompresoru jako tepelného čerpadla pracuje prstencový tepelný výměník jako protiproudý tepelný výměník mezi energií, získanou vnějším akumulátorem tepla a odpařovačem tepelného čerpadla, · přičemž při nízkých teplotách se získá z okolí méně energie, jakož i zařízení pro podchlazování zkapalněného chladivá, což přináší vyšší účinek tepelného čerpadla. Při teplotách nižších jako zhruba + 4°C zamrzá integrovaný prstencový tepelný výměník, přičemž led a tepelně izolační trubky izolují chladnou část tepelného akumulátoru od jeho horké části.
Uspořádání kondenzátoru podle vynálezu s tepelně izolovaným přívodním potrubím umožňuje selektivní ohřívání vody a vytváří tak zvané teplotní vrstvy. Vzhledem к tomu, že do akumulované vody se dole nedostane téměř žádné teplo a při velkém přehřátí chladivá, což u malých zapouzdřených motor-kompresorů často nastává, je v akumulačním kotli možná vyšší akumulace energie.
Vytvoření chlazení motor-kompresoru umožňuje jednak účinné chlazení přímo vodou z kotle a jednak odvádění zachycené tepelné energie к nejvýše dosažené úrovni, aniž by to mělo nepříznivý vliv na stabilitu tepelných vrstev vody v akumulačním kotli.
Další výhody a zvláštnosti vynálezu jsou patrny z definice předmětu vynálezu a z dále uvedeného popisu, který vysvětluje přiložený výkres.
Jediný obr. znázorňuje svislý řez zařízením podle vynálezu pro ohřívání užitkové a vytápěcí vody jako jeden z možných příkladů provedení.
Do skříně 1, která je například zhotovena z lakovaného ocelového plechu, je vložen akumulační kotel 2, kolem kterého je uspořádáno teplo a hluk tlumící izolační náplň
3. Akumulační kotel 2, jako nejtěžší a nejpevnější část celého zařízení, má přivařené nohy, kterými je přímo postaven na základ. Ve spodní dnové části 5 akumulačního kotle 2 je upraveno eliptické vybrání se zalemovaným okrajem, který podpírá zevnitř navenek, to je dolů vyčnívající pouzdro 6, které tím získá těsné spojení, přičemž tímto pouzdrem 6 jsou přivedena připojovací potrubí. Aby nebylo toto pouzdro 6 potrubními přípojkami namáháno, jsou připojeny na připojovací lištu 7, prostřednictvím které se pří montáži instalace připojují, přičemž me zi přípojkami v pouzdru 6 a mezi připojovací lištou 7 jsou upraveny pružné spojky. V dutém prostoru pod zmíněnou izolační náplní 3 akumulačního kotle 2, to je mezí tímto kotlem a dnovou deskou skříně 1, je ve skříni 1 pevně, avšak odpružené uložen motor-kompresor 10 tepelného čerpadla. Mimoto jsou tam oběhové čerpadlo 20 kolektoru 22 tepla a oběhové čerpadlo 30 nízkoteplotního systému pro vytápěcí vodu, jakož i všechny regulační, pojistné a automatizační prvky celého zařízení.
Skříň 1 může být v podstatě vytvořena z jednoho kusu a má snadno odnímatelnou dnovou desku, která zajistí přístup к připojovací liště 7 а к ostatním pro funkci zařízení podstatným prvkům. Uvnitř pouzdra 6, které je s výhodou hluboko tažené a s výhodou je vytvořeno z korozi vzdorného materiálu, je vložen integrovaný prstencový tepelný výměník 8. V daném případě je vyroben ze tří jednokusově tažených a potom podle Archimedovy spirály tvarovaných, na délku odříznutých trubek 11, 14, 21. Jinak lze však použít i samostatné trubky, které se svařováním nebo letováním převedou do integrovaného tvaru. Spodní trubka 21 je připojena na oběžný systém tepelného prostředí, který patří ke kolektoru 22 tepla. Střední odpařovací trubka 11 představuje odpařovací trubku tepelného čerpadla. Nad střední odpařovací trubkou 11 tepelného čerpadla bývá zpravidla upravena kapilární trubička tepelného čerpadla, v daném případě, kdy mezi horní a střední trubkou je vestavěn jako škrticí orgán tepelný expanzní ventil 15, je zde horní chladičová trubka 14 pro podchlazování. Nad integrovaným prstencovým tepelným výměníkem 8 je uspořádána tepelněizolační krycí deska 12, jejíž průměr do jisté míry přesahuje vnější rozměry integrovaného prstencového tepelného výměníku 8. Kolem integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 je uspořádán válcový plášť, který je vyroben z tepelněizolačního materiálu a spolu s již zmíněnou tepelně-izolační krycí deskou 12 je vložen do pouzdra 6 tak, že termosifonová cirkulace vody je možná toliko volně ponechaným prostorem mezi plochou dna pouzdra 6 a válcovým pláštěm 13 a mezi válcovým pláštěm 13 a tepelněizolační krycí deskou 12. V akumulačním kotli 2 je uprostřed upraven kondenzátor 16 tepelného čerpadla. Ten je tvořen axiálně vzhůru upraveným přímým potrubím, které se zřetelem na výšku akumulačního kotle 2 dosahuje až do úrovně, kde je upraveno elektrické topné těleso 90, a na něj navazujícím, toto potrubí obklopujícím a dolů směřujícím trubkovým šroubovicovým hadem. Přímý úsek kondenzátoru 16 je přitom opatřen po celé délce plastickou potahovou hadicí 17, která slouží jako tepelná izolace. Přívodní potrubí 42 pro chladnou vodu, které vystupuje z připojovací lišty 7 a vyúsťuje do akumulačního^ kotle 2, zasahu236778 je . jen nepatrně nad úroveň tepelněizolační krycí desky 12 a je proti vyústění opatřeno vychylovacím . nástavcem 43, který vychyluje proud vody osově souměrně do vodorovného směru. Potrubí 44 pro odvod teplé užitkové vody dosahuje až . k nejvyššímu bodu akumulačního kotle 2 a je vyrobeno z tepelněizolačního materiálu nebo. je odpovídající tepelná izolace zajištěna jinak.
Pro chlazení motor-kompresoru 10 je upraveno' gravitační vodní chlazení. K olejovému chladiči 50 motor-kompresoru 10 je připojeno poměrně krátké přívodní potrubí 51, které zasahuje alespoň do výšky vychylovacího nástavce 43, a delší odváděči potrubí 52, které je rovněž vytvořeno z tepelněizolačního materiálu a jehož úsek, který je v akumulačním kotli 2 a který dosahuje alespoň do úrovně kondenzátoru 16, je opatřen děrováním. Pro ohřívání vytápěcí vody jsou různé ' možnosti. Na výkrese je znázorněn příklad provedení dvojpláš.ového kotle 60, který má ve svém nejvyšším bodě odvzdušňovací ventil 61.
V dalším je vysvětlena funkce příkladu provedení zařízení, které je znázorněno na výkrese.
Po ukončení instalace zařízení a po připojení připojovací lišty 7 lze zařízení uvést v činnost. Akumulační kotel 2 se naplní vodou z vodního potrubí. Systém kolektoru 22 tepla se naplní zdraví neškodným prostředím, zbarveným barvivém pro potraviny a odolným proti mrazu, například směsí vody a alkoholem. Obdobné platí i pro systém pro ohřev vytápěcí vody. Systém tepelného čerpadla je naplněn již výrobcem chladivém. Potom je třeba toliko připojit zařízení k elektrické síti. Protože do akumulačního kotle 2, stejně tak jako do dvojplášťového kotle 60 vytápěcí vody byla napuštěna studená voda o teplotě zhruba 10 °C, zapne diferenční termostat 70 s čidlem 71 a čidlem 72 oběhové čerpadlo 20 a další termostat 80 s čidlem 81 motor-kompresor 10. Výše uvedené teplo přenášející prostředí přenáší tepelnou energii z kolektoru 22 tepla na integrovaný prstencový tepelný výměník 8, pracující na protiproudém principu, případně do spodní trubky 21. Část tepla přechází ze spirálové spodní trubky 21 . přímo. do vody, avšak část tohoto tepla . přechází, vzhledem k dokonalému tepelnému kontaktu, také na ostatní trubky integrovaného prstencového tepelného výměníku 8. V závislosti na tom, o kolik je teplota střední odpařovací trubky 11 tepelného· čerpadla vyšší než teplota vody, přechází také část této energie ze střední odpařovací trubky 11 přímo do vody, zatímco zbývající část tepla přechází na vnitřní straně střední odpařovací trubky 11 do kapalného chladivá tepelného čerpadla. Posléze uvedené teplo způsobuje odpařování chladivá. Pára chladivá se stlačuje motor-kompresorem 10, čím, teplota páry vzrůstá. . Chladivo má nejvyšší teplotu na výstupu z motor-kompresoru 10. Vzhledem k tomu, že pří vodní potrubí kondenzátoru 16 je tepelně izolováno. potahovou hadicí 17, má nejvyšší závit kondenzátoru 16 nejvyšší povrchovou teplotu. Chladivo. se v kondenzátoru 16 ochlazuje a sráží a přitom ohřívá vodu. To množství užitkové vody, které je nad nejvyšším závitem kondenzátoru 16 se ohřívá na stejnou, poměrně vysokou teplotu. Na rozdíl od toho se to množství užitkové vody, které je pod nejvyšším závitem kondenzátoru 16, to je podél něho, ohřívá na nižší, s výškou akumulačního kotle 2 klesající teplotou. Vrstvy různě ohřáté vody se navzdory různé specifické hmotnosti navzájem nemísí. Nejchladnější voda je na dně akumulačního. kotle 2, to. znamená bezprostředně kolem integrovaného prstencového tepelného výměníku 8, což umožňuje maximální zisk energie z kolektoru 22 tepla.
Kondenzované chladivo se podchlazuje v nejvyšší, to je v horní chladičové trubce 14, která je v protiproudém principu v bezprostředním tepelném kontaktu se střední odpařovací trubko-u 11, a je za studená vstřikováno přes tepelně regulovaný expanzní ventil 15 nebo u jednoduššího provedení, přes kapilární trubičku do střední odpařovací trubky 11, ve které má vzhledem k nízkému tlaku i při nižších teplotách sklon k odpařování, k čemuž ale potřebuje tepelnou energii.
Uvnitř integrovaného prstencového tepelného výměníku B se změní tepelné poměry tak, že mezi tepelnou energií, získanou z kolektoru 22 tepla, a celkovou, z integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 bezprostředně nebo. zprostředkovaně odevzdanou tepelnou energií se udrží v každém okamžiku energetická rovnováha.
Při dobrém ozařování kolektoru 22 tepla je podíl přímo ' přenášené energie větší než při špatném ozařování a nízké teplotě okolního vzduchu. Pokud je chladicí výkon tepelného čerpadla větší než energie přejímaná kolektorem 22 tepla, . bude teplota v okolí integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 klesat až do toho okamžiku, kdy se vytvoří vyrovnání energie. Poklesem teploty odpařování klesá také přenášecí výkon tepelného čerpadla a stoupá podíl energie získané z okolí. Pokud se uskutečňuje takové vyrovnání energie při teplotách pod 0 °C, zamrzne integrovaný prstencový tepelný . výměník 8. Led vyplní prostor mezi závity integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 a potom i celý prostor vymezený tepelněizolační krycí deskou 12 a válcovým pláštěm 13. Tím se zamezí gravitační cirkulaci vody integrovaným prstencovým . tepelným výměníkem 8. Protože led je dobrým tepelným izolátorem, avšak led také zabraňuje cirkulaci vody, uskutečňuje se další přenos tepla jen uvnitř integrovaného prstencového tepelného výměníku 8.
Protože tepelné čerpadlo vzhledem ke specifickému vytvoření kondenzátoru 16 pod236778 statně neohřívá užitkovou vodu, která je bezprostředně nad integrovaným prstencovým tepelným výměníkem 8, poskytuje kolektor 22 tepla při teplých slunečních dnech dostatek energie к bezprostřednímu ohřívání vody v akumulačním kotli 2 až na užitkovou teplotu, například 40 CC. Toliko za chladnějších dnů bez slunce se přídavně zapíná tepelné čerpadlo, které však v každém případě jen dohřívá vodu, která se získala z vodovodního potrubí a byla již částečně ohřátá energií z okolí. Spotřeba elektrické energie pro tepelné čerpadlo je příznivá, protože se jedná jen o meší rozdíly teploty, přičemž účinnost tepelného čerpadla je vysoká.
Při odběru teplé užitkové vody z horní oblasti akumulačního kotle 2 přichází studená voda, přívodním potrubím 42. Pokud je čerstvá voda chladnější než užitková voda, která je ve spodní oblasti akumulačního kotle 2, vytlačuje tuto teplejší vodu ven. V opačném případě, pokud je čerstvá voda teplejší, zaujme automaticky takovou výškovou polohu, která odpovídá rozdělení teplot uvnitř akumulačního kotle 2. Při nižších venkovních teplotách a špatném ozařování, to je v zimních poměrech, nebo při větším odběru horké vody nebo teplo vytápěcí vodou, poklesne teplota inte -rovaného prstencové ho tepelného výměníku 8 vzhledem к provozu tepelného čerpadla pod GCC. Integrovaný prstencový tepelný výměník 8 zamrzne. Zamrznutí se uskuteční poměrně rychle, vzhledem ke specifickému vytvoření integrovoného prstencového tepelného výměníku 8. Již tenká ledová vrstva na integrovaném prstencovém tepelném výměníku 8 zúží průřez, kterým se voda pohybuje působením gravitačních sil. Zvýšení odporu způsobí snížení průtoku, snížení průtoku ovlivní výměnu tepla, a proto se síla ledu na trubkách rychle zvětšuje, až integrovaný prstencový tepelný výměník 8 zcela zamrzne. Protože je integrovaný prstencový tepelný výměník 8 tepelnou izolací téměř zapouzdřen, dochází к přímému kontaktu mezi vodou a ledem toliko v prostoru mezi tepelněizolsční krycí deskou 12 a válcovým pláštěm 13, jakož i mezi válcovým pláštěm 13 a plochou dna pouzdra 6. Vzhledem к té okolnosti, že voda má největší hustotu při 4-4 °C, dochází na uvedených místech к malým místním termosifonovým cirkulacím, které však nepředstavují žádné za zmínku stojící ztráty energie. Pro jejich zabránění je integrovaný prstencový tepelný výměník 8 připojen tak, že chladivo vstupuje do vnějšího závitu střední odpařovací trubky 11, aby uvedené prostory co nejrychleji zamrzly. Led je výtečný tepelný izolátor a tak je při zamrzlém integrovaném prstencovém tepelném výměníku 8 možný přestup tepla z oběžného potrubí kolektoru 22 tepla pouze do oběžného potrubí tepelného čerpadla. Toto tepelné spojení je ale dobré; všechny tři trubky 11, 14, 21 integrovaného prstencového tepelného výmě níku 3 jsou v dobrém vzájemném tepelném kontaktu a tři prostředí proudí v protiproudu. Tepelné prostředí, které proudí kolektorem 22 tepla, má proto teplotu, která je jen o několik stupňů vyšší než teplota výparníku chladicího prostředí. Při tak nízkých teplotách odebírá kolektor 22 tepla ještě dále energii z okolí a přenáší ji přes tepelné čerpadlo na užitkovou vodu akumulačního kotle
2.
Jako chlazení motoru-kompresoru 10 je upraveno gravitační vodní chlazení, které současně působí příznivě na tlumení hluku. Chladná voda se přivádí krátkým přívodním potrubím 51, je motor-kcmpresorem 10 ohřátá a vystupuje jako teplá voda děrovaným odváděcím potrubím 52 do té vrstvy užitkové vody, ve které je stejná teplota. Čím více se chladicí voda obrem, tím výše se uskuteční její výstup v děrovaném odváděcím potrubí 52. Tím se zabrání termosifonovému promíchávání různě ohřátých vrstev užitkové vody v akumulačním kotli 2 a současně se z hlediska energetického optimálně využije tepelných ztrát motor-komresoru 19.
Energie, odebíraná z okolí, by obecně stačila к ohřívání užitkové vody, avšak není dostatečná také pro ohřívání vytápěcí vody v zimním odbobí. Pokud se v akumulačním kotli 2 umístí bezprostředně nad nejvyšším závitem kondenzátoru 16 elektrické topné těleso 9!), lze nočním proudem se sníženým tarifem ohřívat část vody v akumulačním kotli 2 na teplotu blízkou bodu varu. Energií, akumulovanou v užitkové vodě, lze zprostředkovaně, například prostřednictvím vytápěcí vody proudící přes dvojplášťový kotel 6D, nebo bezprostředně vytápět známým způsobem prostory. Doporučuje se podlahové, to znamená nízkoteplotní vytápění, což umožňuje využívat pro vytápění v přechodné době, to je na jaře a na podzim, jakož i za slunných zimních dnů toliko tu energii, kterou dodá kolektor 22 tepla bezprostředně nebo přes tepelné čerpadlo. Elektrické topné těleso 9П pro přídavné ohřívání užitkové, případně vytápěcí vody se zapíná termostatem 95, který má čidlo 01 kontrolu teploty užitkové vody v akumulačním kotli 2 a čidlo 92 pro zjišťování teploty okolí, takže se při nízkých vnějších, teplotách automaticky dosahují odpovídající vyšší teploty mžitkové vody.
Ohřev užitkové vody prostřednictvím energie z okolí není rušen ani ohřevem vytápěcí vody nočním proudem a elektrickým topným tělesem 99, protože při odběru vody vstupuje chladná voda do spodní oblasti akumulačního kotle 2, kde je převážně stálo ohřívána energií z okolí. Teprve tehdy, až získá vyšší teplotu, vystoupí až do oblasti vlivu elektrického topného tělesa 90. Elektrické akumulační ohřívání proto v žádné roční době neruší provoz tepelného čerpadla nebo za příznivých poměrů bezprostřed236778 ní ohřívání vody energií okolí. Je to z toho důvodu, že všechny tri systémy z hlediska tepelné techniky navzájem souvisejí, přičemž tytéž prvky integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 přinášejí současně užitek všem systémům. Za předpokladu, že tepelné čerpadlo není v provozu, vyhřívá povrch celého integrovaného prstencového tepelného výměníku 8 užitkovou vodu.
Pokud je spotřeba vytápěcí vody větší než spotřeba teplé užitkové vody, lze zařízení zkonstruovat tak, aby akumulační kotel 2 nebyl pod tlakem z vodovodního potrubí. V takovém případě je podél trubky vytvářející kondenzátor 16 přivařena nebo přiletována další trubka, případně je s prvně uvedenou trubkou současně tažena, přičemž touto trubkou proudí v protiproudu užitková voda, která se ohřívá tak, že studená voda vstupuje dole a teplá voda vytéká nahoře.
Pokud je kolektor 22 tepla uspořádán níže než akumulační kotel 2 a spojovací potrubí nemají velké hydraulické odpory, je možné se vzdát oběhového čerpadla 30 a diferenčního termostatu 70, protože v tom případě, kdy je v kolektoru 22 tepla nižší tep-

Claims (6)

1. Zařízení pro ohřívání užitkové vody v akumulačním kotli a/nebo vytápěcí vody ve s ním spojeném dvojplášťovém kotli, které má alespoň jeden kolektor tepla a jedno tepelné čerpadlo, jejichž výparník a kondenzátor jsou uspořádány v ohřívané vodě, vyznačené tím, že v nejnižší části akumulačního kotle (2) je uspořádán prstencový tepelný výměník (8), kolem kterého je upraven tepelněizolační válcový plášť (13) a který je překryt tepelněizolační krycí deskou (12), přičemž uprostřed prstencového tepelného výměníku (8) a tepelněizolační krycí desky (12) je uložen kondenzátor (16).
2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že prstencový tepelný výměník (8) je vytvořen ze spodní trubky (21), střední odpařovací trubky (11) a horní chladičové trubky (14), které jsou nad sebou kovově pevně spojeny a jsou protékány v protiproudu, přičemž spodní trubka (21) je připojena ke kolektoru (22) tepla, střední odparovací trubka (11) je jedním koncem připojena к motor-kompresoru (10) a druhým koncem přes tepelný expanzní ventil (15) к jednomu konci horní chladičové trubky (14), jejíž opač lota než v integrovaném prstencovém tepelném výměníku 8, přeruší se gravitační cirkulace tepelného prostředí.
Je samozřejmé, že konstrukční a pracovní vytvoření zařízení může být různé. Tak například akumulační kotel 2 může být naemailován, potažen plastickou hmotou, vyroben z napěněné plastické hmoty nebo může být vytvořen jinak, avšak odolně proti korozi. Rovněž pouzdro 6 lze vytvořit různě. Konstrukční výška elektrického topného tělesa 90 a tím i výška kondenzátoru 16 mohou být v závislosti na množství vytápěcí vody vyšší nebo nižší. V akumulačním kotli 2 lze upravit přídavný tepelný výměník pro ohřívání užitkové vody, zejména pro její přihřívání vodou z ústředního topení, přičemž je žádoucí, aby byl pokud možno uspořádán nad nejvyšším závitem kondenzátor 16. Přípoje mohou být uspořádány přímo. Automatizaci provozu lze provést i jinak, přičemž nesmí být narušeny základní znaky vynálezu.
V případě větší spotřeby vody je možné spojit několik zařízení do jedné společné baterie.
VYNÁLEZU ný konec je připojen к jedné přípojce kondenzátoru (16), jehož druhá přípojka je spojena s motor-kompresorem (10).
3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi válcovým pláštěm (13) a jej překrývající tepelně izolační krycí deskou (12) je vytvořena vůle.
4. Zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že kondenzátor (16) je vytvořen svislou, к horní chladičové trubce (14) připojenou šroubovicí a středem této šroubovice upravenou potahovou hadicí (17), připojenou к motor-kompresoru (10).
5. Zařízení podle jednoho z předcházejících bodů, vyznačené tím, že motor-kompresor (10) má svůj chladicí plášť spojený prostřednictvím přívodního potrubí (51) s nejchladnější oblastí akumulačního kotle (2) a prostřednictvím odváděcího potrubí (52) s výše upravenými oblastmi akumulačního kotle (2).
6. Ze řízení podle bodu 5, vyznačené tím , že odváděči potrubí (52) z tepelněizolační hmoty je na celém svém v akumulačním kotli (2) upraveném úseku perforováno.
CS825795A 1981-08-05 1982-08-03 Device for heating of service water CS236778B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
YU1913/81A YU42025B (en) 1981-08-05 1981-08-05 Device for heating sanitary water and rooms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS236778B2 true CS236778B2 (en) 1985-05-15

Family

ID=25556092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS825795A CS236778B2 (en) 1981-08-05 1982-08-03 Device for heating of service water

Country Status (6)

Country Link
AT (1) AT390320B (cs)
CS (1) CS236778B2 (cs)
DE (1) DE3228956C2 (cs)
FR (1) FR2511129A1 (cs)
IT (1) IT1155597B (cs)
YU (1) YU42025B (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4237628A1 (de) * 1992-11-05 1994-05-11 Erol Yeginer Fa Wärmespeicher für die optimierte Aufnahme von Wärmeenergie temperaturabhängiger Wärmeerzeuger, wie Solarkollektoren
CZ9303U1 (en) * 1999-09-22 1999-11-05 Stanislav Mach A multi-purpose heat source for the heating system of a building

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2411308C2 (de) * 1974-03-09 1982-06-16 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Heizungsanlage mit mindestens einer Wärmepumpe
SE397722B (sv) * 1975-04-01 1977-11-14 Horwitz Ludvig Termosifonpanna
DE2616874A1 (de) * 1976-04-15 1977-10-27 Singer Gmbh & Co Ing Buero Vorrichtung zur solaren wassererwaermung
DE2638834A1 (de) * 1976-08-28 1978-03-02 Helmut Dr Ing Lotz Solar-brauchwasserheizung
DE2752153A1 (de) * 1977-11-19 1979-05-23 Vaillant Joh Gmbh & Co Verdampfer
DE2758737A1 (de) * 1977-12-29 1979-07-05 Siemens Ag Verfahren zum betreiben einer waermepumpe
GR73999B (cs) * 1980-02-04 1984-06-06 Ego Elektro Blanc & Fischer
DE8116995U1 (de) * 1981-06-09 1982-04-22 Blomberg-Werke Kg, 4730 Ahlen Waermepumpenspeicher

Also Published As

Publication number Publication date
FR2511129B1 (cs) 1985-04-05
DE3228956C2 (de) 1987-03-05
YU191381A (en) 1984-06-30
IT1155597B (it) 1987-01-28
YU42025B (en) 1988-04-30
FR2511129A1 (fr) 1983-02-11
ATA298982A (de) 1989-09-15
IT8267987A0 (it) 1982-08-04
AT390320B (de) 1990-04-25
DE3228956A1 (de) 1983-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4363221A (en) Water heating system having a heat pump
US7451611B2 (en) Solar air conditioning system
US6233958B1 (en) Heat pump water heater and method of making the same
US5220807A (en) Combined refrigerator water heater
US4364239A (en) Hot water supply apparatus comprising a thermodynamic circuit
AU598982B2 (en) Three function heat pump system
US4378787A (en) Solar heating system
CN110360769B (zh) 一种具有相变能源塔的热泵系统及其换热方法
US3548923A (en) Cooling and heating apparatus of heat storage type
US20090032760A1 (en) Rotational multi vane positive displacement valve for use with a solar air conditioning system
KR102478795B1 (ko) 가역적 열 펌프 어셈블리 및 이를 포함하는 지역 열 에너지 분배 시스템
CN110360852B (zh) 一种相变能源塔及其换热方法
WO2011078767A1 (en) Accumulator tank with partition walls
WO2014134405A1 (en) Solar heating and central air conditioning with heat recovery system
US20080120986A1 (en) Water supply system
US4246886A (en) Freeze protected hot water solar heating apparatus
US4513585A (en) Hot water system using a compressor
US20130340975A1 (en) Water tank for use with a solar air conditioning system
EP1983286B1 (en) Heat exchanger arrangement
WO2014009565A1 (en) Apparatus and method for influencing the temperature in a building
US9903621B1 (en) Cooling system with thermal battery
CS236778B2 (en) Device for heating of service water
US20250146706A1 (en) Tank water heater and water heating system
JPH10274444A (ja) 蓄熱体付地中熱交換システム及びその製造方法
US4655042A (en) Method and apparatus for improving the operation of a hot water heater