CS256117B1

CS256117B1 - Water heating equipment with waste heat from compressor cooling units

Info

Publication number: CS256117B1
Application number: CS86851A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Chmelik
Original assignee: Vaclav Chmelik
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS85186A1

Abstract

Zařízení k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek je určeno pro předehřev studené užitkové vody přehřátými paraiifi chladivá kompresorových chladicích jednotek. Svým napojením na zpáteční cirkulační okruh teplé užitkové vody umožňuje majitelům zařízení dodávat takto předehřátou užitkovou vodu do veřejné vodovodní sítě při vyloučení možnosti případného ohrožení zdraví obyvatel. Zařízení současně využívá teploty studené užitkové vody tak, že snižuje kondenzační teplotu kompresorových chladicích jednotek, prodloužila tak jejioh životnost a snižuje energetickou náročnost při provozu těchto zařízeni. Konstrukce zařízení zajištuje vysokou účinnost a automatický chod, při minimálním nároku na spotřebu elektrické energie a živé práce.The device for heating water with waste heat from compressor cooling units is intended for preheating cold service water with superheated refrigerant vapors of compressor cooling units. By connecting it to the return circulation circuit of hot service water, it allows the owners of the device to supply such preheated service water to the public water supply network while eliminating the possibility of a potential threat to the health of the population. At the same time, the device uses the temperature of cold service water in such a way that it reduces the condensation temperature of compressor cooling units, thus extending their service life and reducing the energy consumption during the operation of these devices. The design of the device ensures high efficiency and automatic operation, with minimal demand for electricity consumption and live labor.

Description

Vynález se týká zařízení k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek, kde k ohřevu vody dochází v prot.iproudé výměníkové stanici odpadního tepla, která je napojena na zpáteční cirkulační potrubí teplé užitkové vody.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for heating water by waste heat from compressor chillers, wherein the water is heated in a countercurrent waste heat exchanger station connected to a return line of domestic hot water.

Dosud známá zařízení k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek jsou konstruována tak, že k ohřevu vody dochází přímo, tj. průtokem chladivá kompresoru topnou spirálou umístěnou v nádrži ohřívané vody. Toto uspořádání je nehygienické a rizikové, nebot při poškozeni topné spirály vniká chladivo spolu s olejem přímo do ohřívané vody.The hitherto known devices for heating the water by the waste heat from the compressor chillers are designed in such a way that the water is heated directly, ie by the compressor coolant flow through the heating coil placed in the heated water tank. This arrangement is unhygienic and hazardous, since if the heating coil is damaged, the coolant and oil enter the heated water directly.

K odstranění úniku chladivá do ohřívané vody jsou používány presostaty, které však působí opožděně, takže nezabrání počátečnímu průniku a malý únik registrují po dlouhé době. Navíc je u těchto zařízení využívána pouze část vysokých teplot přehřátých par chladivá, to tedy znamená, že chladivo v topné spirále nezkondenzuje a větší část odpadního tepla, které při chlazení vzniká, není ohřívané vodě předána.Presostats are used to eliminate refrigerant leakage to the heated water, but they are delayed so that they do not prevent initial leakage and register a small leak after a long time. In addition, only a part of the high temperature superheated vapor is used in these devices, i.e. the coolant in the heating coil does not condense and the greater part of the waste heat generated during cooling is not transferred to the heated water.

Jsou známa zařízení, u nichž dochází k ohřívání vody v otevřených nádržích, což má za následek tvoření řas v ohřívané vodě a tedy omezený okruh použití. I u těchto zařízení dochází k přímému ohřevu vody chladivém, zařízeni k ohřevu vody odpadním teplem jsou budována z převážné části pro lokální ohřev teplé užitkové vody v určitém objektu. Potřeba ohřáté vody však bývá menší, než jsou instalované kompresory v objektu schopny ohřát, proto je často k ohřevu vody používána jen část kompresorů a odpadni teplo ze zbývajících kompresorů je s náklady odpouštěno do ovzduší.Devices are known in which water is heated in open tanks, which results in the formation of algae in the heated water and thus a limited range of applications. Even with these devices there is a direct heating of the cooling water, the devices for heating the water with waste heat are built mostly for the local heating of domestic hot water in a certain building. However, the need for heated water is less than the installed compressors in the building are able to heat up, so only a part of the compressors are often used to heat the water and waste heat from the remaining compressors is discharged into the air at cost.

Uvedené nevýhody jsou v podstatné míře odstraněny zařízením k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chlčidicích jednotek, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vývod kompresoru je primárním okruhem chladivá napojen na topnou spirálu, uloženou v protiproudem dutinovém výměníku a druhý konec topné spirály je primárním okruhem chladivá propojen na vstup kompresoru.The above-mentioned disadvantages are substantially eliminated by the waste-water heating device of the compressor chiller units according to the invention, characterized in that the compressor outlet is connected to the heating coil through the primary coolant circuit in a countercurrent cavity heat exchanger and the other end of the heating coil is primary coolant circuit connected to the compressor input.

Výstup protiproudého dutinového výměníku je přes elektromagnetický ventil napojen na dutinový ohřívač a jeho výstup je napojen na další vstup protiproudého dutinového ohřívače, z nichž výstup posledního v sérii zapojeného protiproudého dutinového ohřívače je sekundárním okruhem ochlazené vody napojen zpět na poslední protiproudý dutinový výměník, který je paralelně propojen s dalším protiproudým dutinovým výměníkem. Přívod studené pitné vody, je napojen na topný šnek posledního v sérii zapojeného protiproudého dutinového ohřívače, kdy na výstup topného šneku z prvního protiproudového dutinového ohřívače navazuje potrubí ohřáté pitné vody, které je napojeno na zpáteční cirkulační potrubí teplé užitkové vody.The output of the counterflow heater is connected to the heater via a solenoid valve and its output is connected to another counterflow heater inlet, from which the output of the last counterflow heater connected in series is reconnected back to the last counterflow heater exchanger in parallel. connected to another countercurrent cavity heat exchanger. The cold drinking water supply is connected to the heating screw of the last countercurrent hollow heater in series, where the heating screw output from the first countercurrent heater is connected to the heated drinking water piping, which is connected to the return circulation pipe of hot service water.

Sekundární okruh ochlazené vody je opatřen snímačem teploty, který je napojen na elektroventíl přívodu studené pitné vody. Výstup topné spirály z protiproudého výměníku je opatřen snímačem teploty, který je napojen na termostatický ventil v sekundárním okruhu ochlazené vody před vstupem do protiproudého dutinového výměníku.The secondary circuit of chilled water is equipped with a temperature sensor, which is connected to the electric valve of the cold drinking water supply. The output of the heating coil from the counterflow exchanger is equipped with a temperature sensor, which is connected to a thermostatic valve in the secondary circuit of cooled water before entering the counterflow cavity exchanger.

Zařízení k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek podle vynálezu přináší řadu výhod, z nichž nejpodstatnějši spočívá v tom, že je plně využito veškerého odpadního tepla vznikajícího pří chlazení k ohřevu vody, která je dodávána do veřejné vodovodní sítě. Zařízení současně využívá teploty studené pitné vody a to tak, že zařízeni snižuje kondenzační teplotu kompresorových chladicích jednotek, prodlužuje jejich životnost a snižuje energetickou náročnost při provozu. Dalši podstatnou výhodou zařízení je, že při poruše primárního, sekundárního nebo terciálního okruhu nemůže dojít ke kontaminaci ohřáté vody chladivém, nebot jde o ohřev nepřímý. Použité dutinové výměníky, které se vyznačuji velkou činností, spolehlivě plní funkci kondenzátorů a stávající kondenzátory jsou již určeny pouze pro havarijní stav nebo pro případné dochlazení chladivá. Konstrukce zařízení zajištuje vysokou účinnost a automatický chod při minimálním nároku na spotřebu elektrické energie a živé práce.The apparatus for heating the waste water from the compressor chillers according to the invention brings a number of advantages, the most important of which is that all the waste heat generated by cooling is used to heat the water supplied to the public water supply network. At the same time, the device uses cold drinking water temperatures by reducing the condensation temperature of the compressor chillers, extending their service life and reducing the energy consumption during operation. Another significant advantage of the device is that in the case of failure of the primary, secondary or tertiary circuit, contaminated heated water cannot be contaminated by cooling water, since it is indirect heating. The used cavity exchangers, which are characterized by a large activity, reliably fulfill the function of capacitors and the existing capacitors are intended only for emergency state or for possible cooling of the coolant. The design of the device ensures high efficiency and automatic operation with minimum consumption of electricity and live work.

Příklad provedení zařízeni k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu, který představuje celkový pohled na uspořádání zařízeni více protiproudých dutinových výgiěníků.An exemplary embodiment of a device for heating water by the waste heat of the compressor chillers according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing, which is an overall view of the arrangement of the device of the multiple countercurrent cavity externs.

Zařízení sestává z kompresoru 1_, který je primárním okruhem 2 chladivá napojen na topnou spirálu 18 protiproudého dutinového výměníku 2· Druhý konec topné spirály 18 je napojen přes čidlo jako snímač teploty 27 termostatického ventilu 9. na vodou nebo vzduchem chlazený kondenzátor 19 propojený s výparníkem 20, který je primárním okruhem 2 chladivá napojen na vstup kompresoru Ί_. V případe použití vzduchem chlazeného kondenzátu 19 je mezi vzduchem chlazeným kondenzátorem 19 a výparníkem 20 zařezen do primárního okruhu 2 termostat 17 napojený na motor ventilátoru 28. Výstup protiproudého dutinového výměníku _5 je přes elektromagnetický ventil 2 napojen na sekundární okruh 2 ohřáté vody, který je napojen na první protiproudý dutinový ohřívač 6. a jeho výstup je napojen na vstup dalšího protiproudého dutinového ohřívače 6..The device consists of a compressor 7, which is connected by primary coolant circuit 2 to the heating coil 18 of the countercurrent cavity exchanger 2. The other end of the heating coil 18 is connected via a sensor as temperature sensor 27 of thermostatic valve 9 to water or air cooled condenser 19 connected to evaporator 20 which is connected to the compressor inlet by the primary coolant circuit 2. In the case of using air-cooled condensate 19, between the air-cooled condenser 19 and the evaporator 20, a thermostat 17 is connected to the primary motor 2 connected to the fan motor 28. The countercurrent cavity exchanger output 5 is connected via a solenoid valve 2 to a secondary circuit 2 to the first countercurrent heater 6 and its output is connected to the input of another countercurrent heater 6.

Počet takto sériově propojených protiproudých dutinových ohřívačů 2 je závislý na počtu použitých protiproudých dutinových výměníků 5, které jsou mezi sebou propojeny paralelně. Na výstup posledního protiproudého dutinového ohřívače navazuje sekundární okruh 2 vychlazené vody, ve kterém je umístěn snímač teploty 25 napojený na elektroventil 11. Sekundář ní okruh 2 vychlazené vody je napojen na vstup posledního protiproudého dutinového výměníku 5. Do sekundárního okruhu 2 je zařazeno oběhové čerpadlo 10, pojištovací ventil 15, napouštěcí ventil 16 a expansní nádoba 14. Do spodní Části posledního protiproudého dutinového ohřívače 6 do jeho topného šneku 26 je přes hlavní uzávěr 13, elektroventil 11 a snímací čidlo 24 studené vody zaústěn přívod 21 studené pitné vody.The number of countercurrent hollow heaters 2 thus connected in series depends on the number of countercurrent hollow exchangers 5 used, which are connected in parallel. The outlet of the last countercurrent heater heater is connected to the secondary circuit 2 of chilled water, in which the temperature sensor 25 is connected to the electrovalve 11. The secondary circuit 2 of chilled water is connected to the inlet of the last countercurrent hollow exchanger 5. , a relief valve 15, an inlet valve 16 and an expansion vessel 14. A cold drinking water inlet 21 is connected to the bottom of the last countercurrent heater 6 into its heating auger 26 through the main shutter 13, the electrovalve 11 and the cold water sensor 24.

Jednotlivé protiproudé dutinové ohřívače jsou mezi sebou propojeny sériově, tj. výstup je vždy napojen na vstup následujícího protiproudého dutinového ohřívače 2· Na výstup topného šneku 26 z prvního protiproudého dutinového ohřívače 2 navazuje potrubí 2 ohřáté pitné vody, do kterého je vložena zpětná klapka 22, snímací čidlo 2 3 teplé vody, elektronický průtokoměr 1.2 a hlavní uzávěr 13. Potrubí 2 ohřáté pitné vody je zaústěno do zpátečního cirkulačního potrubí £ teplé užitkové vody, které je vedeno do neznázorněné výměníkové stanice teplárny.The individual countercurrent heater heaters are connected in series, ie the outlet is always connected to the inlet of the following countercurrent heater 2. The outlet of the heating screw 26 from the first countercurrent heater 2 is connected to the heated drinking water pipe 2 into which the check valve 22 is inserted. the hot water sensor 2, the electronic flow meter 1.2 and the main shutter 13. The heated drinking water pipe 2 is connected to a return circulation pipe 8 of domestic hot water, which is led to a heat exchanger station (not shown).

Zařízení k ohřevu vody odpadním teplem z kompresorových chladicích jednotek podle vynálezu využívá odpadní teplo stlačených par chladivá a to v rozsahu od výstupu primárního okrúhu 2 po kondenzační teplotu udanou výrobcem chladicího zařízení.The apparatus for heating water by the waste heat of the compressor chillers according to the invention utilizes the waste heat of the compressed refrigerant vapors ranging from the outlet of the primary circuit 2 to the condensing temperature specified by the refrigeration equipment manufacturer.

Přehřáté stlačené páry chladivá jsou primárním okruhem _1 vedeny do topné spirály 18 uložené v protiproudém dutinovém výměníku 5 a výstup topné spirály 1_8 je napojen na vodou nebo vzduchem chlazený kondenzátor 19, v němž se zcela nezkondenzované páry chladivá, vycházející z topné spirály 18 dochladí a zcela zkapalní. Takto zkapalněné chladivo je vedeno do výparníku 20, kde zplynovatí a tento plyn je veden zpět na vstup kompresoru 2« Přehřáté stlačené páry chladivá, procházející topnou spirálou 18, předávají své teplo vodě nucené obíhající protiproudýrn dutinovým výměníkem 5_, který se vyznačuje velkou účinností a plní současně funkci vodního kondenzátorů.The superheated compressed refrigerant vapors are led through a primary circuit 1 into a heating coil 18 housed in a countercurrent cavity exchanger 5 and the outlet of the heating coil 18 is connected to a water or air cooled condenser 19 in which completely uncondensed refrigerant vapors exiting the heating coil 18 cools and completely liquefied. The liquefied refrigerant is led to an evaporator 20 where gasification is conducted and returned to the compressor inlet. The superheated compressed refrigerant vapor passing through the heating coil 18 transmits its heat to the water forced by a circulating countercurrent through a cavity exchanger 5 which is highly efficient and fills. at the same time the function of water capacitors.

V tomto případě se jedná o přímý ohřev vody chladivém a v případe úniku chladivá nedochází k nebezpečí úniku chladivá do pitné vody a dalším z toho vyplývajícím následkům.In this case there is a direct heating of the cooling water and in the case of a refrigerant leak there is no danger of the refrigerant leaking into the drinking water and other resulting consequences.

Voda ohřátá v protiproudém dutinovém výměníku 5 je napojena na sekundární okruh 2 ohřáté vody přes elektromagnetický ventil 2/ který vodu propouští jen v případě, že kompresor 2 je v chodu. Do sekundárního okruhu 2 proudí tedy pouze ohřátá chladicí voda od topné spirály 1_8. Ohřátá voda je sekundárním okruhem 2 vedena do prvního protiproudého ohřívače 6 a jeho výstup je napojen na vstup dalšího sériově zapojeného protiproudého dutinového ohřívače 6, přičemž protiproudých dutinových ohřívačů 2 ^může být podle potřeby použito libovolné množství a to v závislosti na počtu protiproudých dutinových výměníků 5, ale vždy platí, že vlastní protiproudé dutinové ohřívače 2 jsou zapojeny v sérii a protiproudově, což znamená, že ohřátá voda teče opačným směrem než pitná voda, jejíž přívod je do topného šneku 26 posledního protiproudého dutinového ohřívače 2·The water heated in the countercurrent cavity exchanger 5 is connected to the heated water secondary circuit 2 via a solenoid valve 2, which only passes the water when the compressor 2 is running. Thus, only heated cooling water flows from the heating coil 18 into the secondary circuit. The heated water is the secondary circuit 2 supplied to the first countercurrent heater 6 and its output is connected to the input of another series-connected countercurrent cavity of the heater 6, wherein the counterflow hollow heaters 2 ^m ay be used, as appropriate any number depending on the number of countercurrent cavity exchanger 5 , but always the actual counterflow heater 2 are connected in series and countercurrent, which means that the heated water flows in the opposite direction to the drinking water whose supply is to the heating screw 26 of the last counterflow heater 2 ·

Ohřátá pitná voda v topném šneku 26 2 prvního protiproudého dutinového ohřívače £ je vedena potrubím 3, které je napojeno na zpáteční cirkulační potrubí 4_ teplé užitkové vody. Dodávka ohřáté pitné vody do zpátečního cirkulačního potrubí £ teplé užitkové vody, tedy do veřejné vodovodní sítě, je umožněna tlakovým rozdílem mezi přívodem 21 studené pitné vody a zpátečním cirkulačním potrubím 4 teplé užitkové vody.The heated drinking water in the heating auger 26 of the first countercurrent heater heater is led through a line 3, which is connected to a return line 4 of the domestic hot water. The supply of heated drinking water to the domestic hot water return line 4, i.e. to the public water supply network, is made possible by the pressure difference between the cold drinking water supply 21 and the domestic hot water return line 4.

Zařízení tedy nahrazuje část přiváděné studené pitné vody do neznázorněné výměníkové stanice vodou ohřátou a současně využívá nízké teploty studené pitné vody pro vychlazení sekundárního okruhu 7_. Dvojí teplotní spád použitý pří ohřevu studené pitné vody v protiproude výměníkové stanici odpadního tepla vylučuje možnost úniku chladivá a tedy i olejů v případě poruchy primárního okruhu 1 chladivá do veřejné vodovodní sítě. Výstup posledního v sérii zapojeného protiproudiho dutinového ohřívače 6 je napojen na sekundární okruh 2 ochlazené vody, která je oběhovým čerpadlem 1Q vedena ke vstupu posledního paralelně zapojeného protiproudého dutinového výměníku 5.Thus, the device replaces a portion of the cold drinking water supplied to the exchanger station (not shown) with heated water and at the same time utilizes low cold drinking water temperatures to cool down the secondary circuit 7. The dual temperature gradient used in the heating of the cold potable water in the countercurrent of the waste heat exchanger station eliminates the possibility of leakage of refrigerant and thus of oils in case of failure of the primary refrigerant circuit 1 into the public water supply network. The outlet of the last in-series countercurrent hollow heater 6 is connected to the secondary cooled water circuit 2, which is circulated by the circulation pump 10 to the inlet of the last in-line countercurrent hollow exchanger 5.

Průtok ochlazené vody protíproudým dutinovým výměníkem jj je regulován termostatickým ventilem 9 ovládaným čidlem jako snímačem teploty 27, který zamezuje případnému podchlazení chladivá v topné spirále 18. Podle potřeby je možné použít více protiproudých dutinových výměníků J5 s topnými spirálami 18, přičemž platí, že protipr^udé dutinové výměníky _5 jsou mezi sebou propojeny paralelně s napojením na sekundární okruh 2^ ohřáté nebo ochlazené vody, přičemž každý protiproudy dutinový výměník _5 má svou vlastní spirálu, která je napojena na vlastní primární okruh 1_.- Expanzní nádoba 14 napojená na sekundární okruh 2_ ochlazené vody v součinnosti s oběhovým čerpadlem HD, pojišťovacím ventilem 16 zajišťuje bezpečný, bezporuchový a plynulý chod zařízení bez nároků na obsluhu okruhů vody.The flow of cooled water through the countercurrent cavity heat exchanger 11 is controlled by a thermostatic valve 9 controlled by a sensor as a temperature sensor 27, which prevents possible subcooling of the coolant in the heating coil 18. Multiple countercurrent cavity heat exchangers 15 with heating coils 18 may be used. Each hollow exchanger 5 is connected to each other in parallel with the connection to the secondary circuit 2 of heated or cooled water, each countercurrent hollow exchanger 5 having its own coil which is connected to its own primary circuit 1. The expansion vessel 14 is connected to the secondary circuit 2. cooled water in conjunction with the circulation pump HD, safety valve 16 ensures safe, trouble-free and smooth operation of the equipment without the need to operate water circuits.

V potrubí 21, kterým je přiváděna studená pitná voda do topného šneku 26, je vložen elektrický ventil 11, který pracuje v závislosti na snímači 25 teploty ochlazené vody sekundárního okruhu 2 ^a zamezuje tak průtoku ohřáté vody o nižší teplotě do zpátečního cirkulačního potrubí 4 teplé užitkové vody, přičemž současně dochází k optimálnímu využití tepla z primár-’ nich okruhů 1. chladivá.An electric valve 11 is provided in the conduit 21, which supplies cold drinking water to the heating worm 26, which operates in dependence on the chilled water temperature sensor 25 of the secondary circuit 2 ^, preventing the flow of heated lower temperature water into the return circulation line 4 water, while at the same time optimum utilization of heat from the primary coolant circuits is achieved.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for heating water by the waste heat of compressor chillers comprising a primary refrigerant circuit comprising a compressor, a condenser and an evaporator and a secondary water circuit in which the countercurrent hollow heaters are connected in series, characterized in that the compressor outlet (7) is the primary coolant circuit (1) is connected to the coil (18) located in the countercurrent of the coil exchanger (5) and the other end of the coil (18) is connected via the primary coolant circuit (1) to the compressor inlet (7), 5) is connected via a solenoid valve (8) to a secondary circuit (2) of heated water, to which is connected a counterflow heater (6) and its output is connected to another inlet of the counterflow heater (6), the last one in series connected countercurrent cavity heater (6) is a secondary circuit (2) of cooled water only back to the last countercurrent cavity heat exchanger (5), which is connected in parallel with another countercurrent cavity heat exchanger (5), the cold drinking water supply (21) being connected to a heating worm (26) of the last countercurrent cavity heater (6) _t on the output of the heating of the screw / 26 / of the first cavity countercurrent heater / 6 / continuation conduit / 3 / heated drinking water, which is connected to the return pipe circulation / 4 / hot water.

2. The apparatus of item 1 provided with a drinking water temperature sensor 1231.

characterized in that the secondary circuit (2) of the cooled water is connected to the electric valve (11) of the inlet (21) of cold water

Device according to claim 1, characterized in that the outlet of the heating coil (18) from the countercurrent cavity heat exchanger (5) is provided with a temperature sensor (27) which is connected to a thermostatic valve (9) in the secondary circuit (2). by entering the counterflow cavity exchanger (5).

1 drawing