CS257906B1 - Otopný Bystám - Google Patents

Abstract

Otopný systém je napojený na nejméně jeden tepelný zdroj přívodním potrubím a odvodním potrubím a sestává z teplosměnné otopné plochy, tvořená nejméně dvěmi částmi. Nejméně jedna část jeho teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj s nižší teplotou média a další část teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj s vyšší teplotou média, přičemž všechny časti jsou vzájemně propojeny spojovacími potrubími s uzavíraoími cleny, Mezi částmi jeho teplosměnné otopná plochy můžebýt vřazen regulátor, který muže být s výhodou napojen na uzavírací člen. ·

Description

Vynález ee týká otopného systému, u něhož má být použita k vytápění voda Si jiná teplonosnó kapalina, ohřívaná pomocí tepelných čerpadel nebo jiným nízkopotenciálním netradičním energetickým zdrojem,respektive odpadním teplem.

S ohledem na klesající zásoby fosilních paliv, jejich rostoucí cenu a zhorěující se jakost a vzhledem k vlivům ekologickým jsou stále ve větěí míře hledány možnosti energetických úspe* v oblasti vytápění na straně·jedné, na straně druhé se přistupuje k náhradě pevných a mnohdy i plynných a kapalných· paliv elektrickou energií, zvláětě pak v lokalitách ekologicky mimořádně exponovaných, jimiž bývají často i historická centra měst.

V těchto případech při rekonstrukci bytového fondu přichází často v úvahu vytápění pomocí tepelného čerpadla nebo využití odpadního tepla, které se v dané lokalitě nebo její blízkosti vyskytuje. Oba tyto tepelné zdroje se vyznačují tím, že neumožňují ohřev vody pro otopný systém na teplotu 90 °C, tak jak je tomu běžné u klasického kotle. Při řešení daného problému je potom hledána cesta ve zvětšení teplosměnné plochy otopného systému buáto prostým zvětšováním povrchových těles,napřiklad článkových a deskových, nebo přechodem na velkoplošné systémy, tedy podlahové topení a podobně. Použití velkoplošných systémů naráží na řadu problémů zvláště při modernizaci bytového fondu, bez problémů není ani při nové výstavbě.

Z provedených technicko-ekonomických rozborů vyplývá, že zvláště při použití tepelných čerpadel není vhodné je výkonově dimenzovat na maximální tepelnou ztrátu objektu, která je při nejnižší výpočtové teplotě okolního vzduchu, ale je vhodný bivalentní provoz s jiným energetickým zdrojem, který podle způso257906

- 2 bu zapojení tedy je bivalentně paralelní či alternativní. Tento způsob propojení je mnohdy požadován i z hlediska provozní bezpečnosti, neboť při případné poruše tepelného čerpadla po dobu oprav může vytápění zajistit přípravný zdroj.

Při řešení netradičních forem vytápění je často požadováno i takové zařízení, kdy základní otopný systém napojený například na tepelné čerpadlo zajišťuje pouze, základní vytápění, tedy temperování na aniženou teplotu, uživatel Jbytu si teplotu reguluje individuálně dle svých požadavků dotápěním, jež bývá často přímotopné elektrické. Tímto způsobeni je sledováno přímé finanční zainteresování uživatele bytu na úspoře energie při současném, ze společenského hlediska výhodném, využití centrálního tepelného čerpadla,a tím úspoře elektrické energie, která by nebyla možná při lokálním topení elektřinou v jednotlivých bytech.

Podle známého současného stavu jsou pro podobné případy jednotlivé bytové prostory vybaveny dvěma na sobě nezávislými otopnými systémy, jedním napojeným na klasický kotel na spalování paliv nebo netradiční energetický zdroj, například tepelné čerpadlo, sluneční kolektory a podobně, a druhým vytápěným elektricky, řešenými a zapojenými tak, že mohou pracovat bučí jeden,nebo druhý střídavě nebo oba současně, ale otopné plochy elektricky vytápěného tělesa nemůže být využito pro zvětšení celkové otopné plochy protékané topnou látkou v případech její nižší teploty, pro takový případ je nutno instalovat další otopnou plochu, zvyšující materiálové a prostorové nároky. To je hlavní nevýhodou těchto známých systémů, zejména při použití netradičních energetických' zdrojů, schopných hospodárně zajistit pouze nižší teploty otopné látky, 8 teplotou kolem 50 až 60 °C, než zdroje klasické, s teplotou kolem 90 °C.

Uvedené nedostatky odstraňuje otopný systém, napojený na nejméně jeden tepelný zdroj přívodním a odvodním potrubím a sestávající z teplosměnné otopné plochy, tvořené nejméně dvěma částmi, podle vynálezu.· Jeho podstata spočívá v tom, Že nejméně jedna část jeho teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj

- 5 β nižší teplotou média a další část teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj s vyšší teplotou média, přičemž všechny čéeti jeou navzájem propojeny spojovacími potrubími β uzavíracími členy· Mezi částmi jeho teplosměnné otopné plochy může být vřazen regulátor, který může být β výhodou napojen na uzavírací člen.

Výhodou otopného systému podle vynálezu je celoroční využití celé teplosměnné plochy nainstalované ve vytápěném prostoru, a tím při maximálně možné úspoře materiálu a tedy minimální ceně otopné soustavy dosažení maximálních energetických úspor při zachování možnosti individuální regulace teploty ve vytápěném prostoru při centralizované dodávce tepla·

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladů jeho provedení podle přiloženého výkresu, kde obr. 1 znázorňuje schematicky otopný systém podle vynálezu s teplosměnnou otopnou plochou dělenou na dvě části a obr. 2 znázorňuje schematicky otopný systém podle vynálezu s teplosměnnou otopnou plochou dělenou na více částí a se dvěma tepelnými zdroji.

<

Teplosměnná otopná plocha je dělena na nejméně dvě části, například podle obr, 1 na první část 1 teplosměnné otopná plochy a druhou část 2 teplosměnné otopné plochy. Mezi první částí 1 teplosměnné otopné plochy a druhou část 2 teplosměnné otopné plochy může být vřazen regulátor £, s výhodou napojený na uzavírací člen 15 a případně opatřený otopným tělesem 2· Druhá f · část 2 teplosměnné otopné plochy je napojena na centrální rozvod topné vody prostřednictvím přívodního potrubí £ á ventilem 2 a odvodního potrubí 6. První část 1 jeho teplosměnné otopné plochy je napojena-na zdroj s nižší teplotou média .a druhá část 2 teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj s vyšší teplotou média. První část 1 a druhá část 2 jsou navzájem propojeny spojovacími potrubími 12 s uzavíracími členy 15.

Na obrázku 2 je teplosměnná plocha rozdělena na tři části, tedy první část 1 teplosměnné otopné plochy, druhou část 2 teplosměnné otopné plochy a třetí část 8 teplosměnné otopné plochy

- 4 a mezi jednotlivými plochami jsou umístěny spojovací potrubí 12 s uzavíracími členy 15 a regulátory 2· Zdrojem tepla jsou dva samostatné energetické zdroje, prvý s nižší* teplotou média je spojen a třetí částí 8, teplosměnné otopné plochy přívodním potrubím £ s ventilem 2 a odvodním potrubím 6, druhý s vyšší teplotou média energetický zdroj je spojen s první částí 1 teplosměnné otopné plochy druhým přiváděcím potrubím £ a dalším ventilem 10 a druhým odvodním potrubím 11. Pomocí regulátorů 2» ventilu 2 a dalšího ventilu 10 lze měnit přiřazení jednotlivých částí teplosměnné plochy k různým energetickým zdrojům.

Při vyšších teplotách okolního vzduchu, kdy jak produkované teplota, tak i výkon tepelného čerpadla či jiného energetického zdroje stačí krýt tepelné ztráty vytápěného prostoru, jsou první část 1 teplosměnné otopné plochy a druhé Část 2 teplosměnné otopné plochy napojeny na energetický zdrpj_| například tepelné čerpadlo či odpadní teplo. Tímto zvětšením teplosměnné plochy otopného tělesa klesají nároky na teplotu přiváděné vody a zlepšují se energetické parametry základního otopného systému, zvláště je-li vybaven tepelným čerpadlem.

Topení může být provozováno do nižší teploty okolního vzduchu bez potřeby dotápění. při poklesu teploty okolního vzduchu pod teplotu bivalence nebo obecně při přání uživatele bytu dosáhnout vyšší teploty v místnosti se funkce otopného zařízení mění v závislosti na jeho zapojení a provozních podmínkách a několika základních variantách, první varianta je, že při zapojení podle obr. 1 odpojí uzavírací člen 15« případně regulátor 2 první část 1 teplosměnné otopné plochy od zdroje tepla a uvede v činnost přídavná otopné zařízení 7, které zajistí ohřev vody na vyšší teplotu než skýtá tepelné čerpadlo,a tím ohřev prostoru pouze pomocí první části 1 teplosměnné otopné plochy. Uzavřeníái ventilu 2 na přívodním potrubí 4 je druhá Část 2 teploamšnné otopné plochy odpojena a vzniká v ní přirozené cirkulace* Druhá varianta je, že při zapojení podle obr. 1 rozpojí uzavírací člen 15. případně regulátor 2 těleso na dvě samostatné otopná plochy, například na druhou' část 2 teplosměnné otopné plochy, která může, být nadále přepojena na základní otopnou

- 5 soustavu a první část 1 teplosměnné otopné plochy, která převezme funkci přímotopného tělesa pomocí přídavného otopného zařízení 2· Rozpojení ploch v uzavíracím členu 13. případně regulátoru 2 je provedeno takovým způsobem, aby voda nebo jiná užitná teplonosná kapalina nemohla volně proudit z odpojené plochy do základního systému, ale aby oba vodní prostory zůstaly propojeny s hlediska kompenzace změny objemu kapaliny při změně její teploty· V opačném případě musí být odpojená plocha vybavena vlastním kompenzátorem objemu tekutiny· Při tomto propojení zůstává ventil £ otevřen, takže topná látka přívodním potrubím £ přitéká a odvodním potrubím 6 odtéká. Třetí varianta je, že při zapojení podle obr. 2 rozpojí uzavírací členy 13 popřípadě regulátory 2 otopné těleso na dvě nebo více samostatných topných ploch, podle požadavků otopu ohřívaných základním otopným systémem, přímotopným systémem, pomocí přídavných otopných zařízení 2 ▼ regulátorech 2 ® nebo netradičním tepelným zdrojem, například tepelným čerpadlem, odpadním teplem a podobně. Přitom může být těleso napojeno ha základní otopný systém tak, že topná látka přitéká přívodním potrubím 4 přes ventil 2 a odtéká odvodním potrubím 6 a topná látka z netradičního zdroje přitéká druhým přiváděcím potrubím 9 přes další ventil 10 a odtéká druhým odvodním potrubím 11. Napojení jednotlivých teplosměnných otopných ploch, například první části 1 teplosměnné otopné plochy, druhé části 2. teplosměnné otopné plochy a třetí části 8 teplosměnné otopné plochy eventuálně při členění do více jednotek i dalších, na nákladní otopný systém, netradiční otopný systém a topné vložky se řídí požadavky otopu v závislosti na vnější teplotě.

Propočet provedení pro těleso se zdvojenou teplasměnnou plochou, tedy každé ze dvou ploch odpovídá svojí velikostí teplosměnné ploše pro otopný systém 90/70 °C při nepřetržitém vytápění ukázal, že lze při teplotě místnosti 20 °G provozovat topení se základním systémem, to je bez dotápění při teplotě přiváděné vody 55 °C do teploty okolí cca -6 °0,a tím pro výpočtovou oblast -12 °C krýt cea 90 % celoročního t epla potřebného pro vytápění. Teplota 55 °C byla volena proto, že odpovídá maximální výstupní teplotě ohřívané vody u většiny standartních tepelných čerpadel. Při poklesu teploty okolního vzduchu pod -6 °C, pokud tepelný zdroj zajišťuje dostatečné množství vody 55 °C i nadále, základní otopný systém zabezpečuje vytápění prostoru na snižující se teplotu, takže při teplotě okolí -12 °C lze dosáhnout bez dotápění teploty v místrnosti 15 °C. Přeje-li si uživatel udržení vnitřní teploty na konstantní výái 20 °C a je-li tepelná čerpadlo v chodu i pod teplotu bivalence, umožní mu to regulátor rozdělením.otopných ploch a lokálním ohřevem jedná z nich na střední teplotu vody 51 až 60'°C podle teploty okolí. Není-li tepelné čerpadlo při teplotě nižší než je teplota bivalence zde -6 °C v provozu, je možné zajistit ohřev s jednou otopnou plochou při rostoucí střední teplotě vody až do 80 °C nebo s oběma plochami při střední teplotě, vody do 57 °C. Stejný způsob ohřevu je i v případě provozní poruchy tepelného čerpadla. Má-li se během otopná sezóny zvyšovat podíl uživatele na provozu topení, tedy podíl přímotopného topení, lze snížením teploty vody z tepelného čerpadla pod 55 °C posunout bod bivalence k vyšším» okolním teplotám nebo celoročně dodávkou chladnější vody zajistit i při vyšších okolních teplotách vytápění základním systémem na nižší teploty než 20 °C při současném zvýšeném topném faktoru tepelného čerpadla.

Rozdělení otopné plochy tělesa může být využito i v tom případě, že špičkovým energetickým zdrojem je kotel napojený na centrální rozvod. Potom při paralelním provozu kotle a tepelného Čerpadla může být odpojená otopná plocha od tepelného čerpadla připojena regulátorem na okruh kotle.

Otopný systém podle vynálezu je využitelný v energetickém hospodářství zejména v těch případech, kdy pro vytápění je použito tepelná čerpadlo či jiný nízkopotenciální tepelný zdroj. Zvláště vhodný je v připadě, kdy palivovou základnou je elektrická energie, takže špičkový zdroj by byl vytvořen topením přímotopným nebo při kombinsraci s ústředním vytápěním v zapojení po- ‘ dle obr. 2.

Claims (3)

1. Otopný systém, napojený na nejméně jeden tepelný zdroj přívodním a odvodním potrubím a sestávající z teplosměnné otopné plochy, tvořené nejméně dvěma částmi, vyznačující se tím,

Se nejméně jedna čáat /1, 8/ jeho teplosměnné otopné plochy je napojena na zdroj s nižSí teplotou média a dalěí čéat /2/ teplosměnné otopné plochy je napojena ňa zdroj a vyšéí teplotou média, přičemž všeohny části /1> 2, 8/ jsou navzájem propojeny spojovacími potrubími A2/ a uzavíracími členy /13/·

2· Otopný systém podle bodu 1, vyznačující ee tím, že mezi částmi Α» 2, 8/ jeho teplosměnné otopné plochy je vřazen regulátor /5/.

5· Otopný systém podle bodu 1 a 2,vyznačující se tím, že regulátor /9/ je napojen na uzavírací člen A3/·