CS257906B1

CS257906B1 - Heating Bystam

Info

Publication number: CS257906B1
Application number: CS85897A
Authority: CS
Inventors: Jiri Petrak; Zdenek Dvorak
Original assignee: Jiri Petrak; Zdenek Dvorak
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1985-02-11
Publication date: 1988-06-15
Also published as: CS89785A1

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. ·The heating system is connected to at least one heat source by a supply pipe and a discharge pipe and consists of a heat exchange heating surface, formed by at least two parts. At least one part of its heat exchange heating surface is connected to a source with a lower medium temperature and another part of the heat exchange heating surface is connected to a source with a higher medium temperature, all parts being interconnected by connecting pipes with closing members. A regulator may be inserted between the parts of its heat exchange heating surface, which may be advantageously connected to a closing member.

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.The invention relates to a heating system in which another heat transfer fluid heated by heat pumps or other low-potential non-traditional energy source or waste heat is to be used for heating water Si.

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.Given the declining supply of fossil fuels, their increasing cost and deteriorating quality, and due to environmental impacts, energy saving opportunities * are increasingly being sought * in the area of heating on the one hand, while on the other and liquid · fuels by electricity, especially in locations that are ecologically extremely exposed, which are often historical city centers.

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.In these cases, the reconstruction of the housing stock often involves heating by means of a heat pump or the recovery of waste heat that occurs in or near the site. Both of these heat sources are characterized by the fact that they do not allow water heating for the heating system to a temperature of 90 ° C, as is usual with a conventional boiler. In order to solve the problem, the way in which the heat exchange surface of the heating system is increased is either by simply increasing the surface bodies, such as sectional and plate, or by switching to large-area systems, ie floor heating and the like. The use of large-scale systems encounters a number of problems, particularly in the modernization of the housing stock, and even in the case of new construction.

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 způso257906It is apparent from the technical and economic analyzes that, especially when using heat pumps, it is not suitable to dimension them in terms of the maximum heat loss of the building, which is at the lowest calculated ambient air temperature, but bivalent operation with another energy source.

- 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.- 2 either the connection is bivalent parallel or alternative. This type of interconnection is often required also from the point of view of operational safety, because in case of possible failure of the heat pump during the repair period, the heating can provide a preparatory source.

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.When solving non-traditional forms of heating, it is often required that the basic heating system connected, for example, to a heat pump only provides basic heating, ie tempering to an unrestricted temperature, the user of Jbytu regulates the temperature individually according to his requirements by heating. In this way, the direct financial involvement of the apartment user in the energy saving is monitored, while the socially advantageous use of the central heat pump is used, and thus the energy savings that would not be possible with local electricity heating in individual apartments.

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.According to the known state of the art, for similar cases, individual living spaces are equipped with two independent heating systems, one connected to a conventional fuel-fired boiler or an unconventional energy source, such as a heat pump, solar collectors and the like, and the other heated electrically that they can work either or both alternately or both at the same time, but the heating surfaces of the electrically heated body cannot be used to increase the total heating surface flowing through the heating substance in case of its lower temperature. spatial demands. This is a major disadvantage of these known systems, especially when using non-traditional energy sources capable of economically providing only lower temperatures of the heating medium at a temperature of about 50 to 60 ° C than conventional sources with a temperature of about 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 zdrojThe above-mentioned drawbacks are eliminated by a heating system connected to at least one heat source via an inlet and outlet piping and consisting of a heat exchange heating surface comprising at least two parts according to the invention.

- 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.- 5 β lower medium temperature and another part of the heat exchange heating surface is connected to a source with a higher medium temperature, where all platens are connected to each other by connecting pipes β closing members · A regulator can be inserted between parts of its heat exchange heating surface. on the closing member.

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·The advantage of the heating system according to the invention is the year-round utilization of the entire heat exchange surface installed in the heated space, and thus at the maximum possible saving of material and hence minimal heating system cost achieve maximum energy savings while maintaining the possibility of individual temperature control in the heated space with centralized heat supply

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the accompanying drawing, in which: Figure 1 shows schematically a heating system according to the invention with a two-part heat exchange heating surface; several parts and with two heat sources.

<<

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.The heat exchanger heating surface is divided into at least two parts, for example according to FIG. 1, into a first heat exchanger heating surface part 1 and a second heat exchanging heating surface part 2. A regulator 6, preferably connected to a shut-off member 15 and optionally equipped with a radiator 2, may be interposed between the first heat exchange surface portion 1 and the second heat exchange surface portion 2, the heat exchange surface portion 2 being connected to the central heating water distribution via the first part 1 of its heat exchanger heating surface is connected to a source of lower medium temperature and the second part 2 of the heat exchanger heating surface is connected to a source of higher medium temperature. The first part 1 and the second part 2 are interconnected by connecting pipes 12 to the closing members 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 plochyIn figure 2, the heat exchange surface is divided into three parts, that is, the first part 1 of the heat exchange heating surface, the second part 2 of the heat exchange heating surface and the third part 8 of the heat exchange heating surface

- 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.The heat source is two separate power sources, the first one with the lower temperature of the medium being connected and the third part 8, the heat exchange heating surfaces through the inlet pipe 6 with the valve 2, and the heat source is connected to the first heat exchanger part 1 by a second supply line 6 and another valve 10 and a second exhaust line 11. By means of the regulators 2 of the valve 2 and another valve 10, the assignment of the individual parts of the heat exchange areas to various energy sources.

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.At higher ambient temperatures, where both the produced temperature and the output of the heat pump or other energy source suffice to cover the heat losses of the heated space, the first part 1 of the heat exchange heating surface and the second part 2 of the heat exchange heating surface are connected to the energy source _. such as a heat pump or waste heat. This increase in the heat exchange surface of the radiator reduces the demand on the supply water temperature and improves the energy parameters of the basic heating system, especially if it is equipped with a heat pump.

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 otopnouHeating can be operated to a lower ambient air temperature without the need for additional heating. when the ambient air temperature drops below the bivalence temperature or generally when the apartment user wishes to reach a higher room temperature, the function of the heating device varies depending on its connection and operating conditions and several basic variants. or regulator 2, the first heat exchanger part 1 from the heat source and actuates an additional heating device 7 which ensures the heating of the water to a higher temperature than the heat pump provides, thus heating the space only by the first heat exchanger part 1. By closing the valve 2 on the inlet pipe 4, the second part 2 of the heat exchanger heating surface is disconnected and natural circulation occurs therein. The second variant is that when connected according to FIG. 1 the closure member 15 or the regulator 2 disconnects the body into two separate heating surfaces the second heat exchanger heating surface portion 2, which can continue to be switched to the basic heating

- 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.- 5 the system and the first part 1 of the heat exchanger heating surface, which takes over the function of a direct heating radiator by means of an additional heating device 2 · Disconnecting the surfaces in the shut-off element 13 or regulator 2 is done in such a way to the base system, but to keep the two water spaces connected to compensate for the change in liquid volume when the temperature changes. · Otherwise, the disconnected area must be equipped with its own liquid volume compensator. and flows through the discharge line 6. The third variant is that, according to FIG. 2, the shut-off members 13 or the regulators 2 disconnect the radiator on two or more separate heating surfaces, depending on the heating requirements heated by the basic heating system, the direct heating system. a heat source such as a heat pump, waste heat and the like. In this case, the body can be connected to the basic heating system in such a way that the heating medium flows through the supply line 4 through the valve 2 and flows through the discharge line 6 and the heating medium flows from the non-traditional source through the second supply line 9 through another valve 10 heat exchange heating surfaces, for example the first part 1 of the heat exchange heating surface, the second part of the second heat exchange heating surface and the third part 8 of the heat exchange heating surface depending on the outside temperature.

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.Calculation of the design for a body with a double heat exchange surface, ie each of the two surfaces corresponds to the size of the heat exchange surface for the heating system 90/70 ° C with continuous heating showed that it is possible to operate the basic system at 20 ° G. at an inlet water temperature of 55 ° C to an ambient temperature of approx. -6 ° 0, thus covering -12 ° C for the calculation area and 90% of the annual heat required for heating. The temperature of 55 ° C was chosen because it corresponds to the maximum outlet temperature of the heated water for most standard heat pumps. If the ambient air temperature drops below -6 ° C, if the heat source still provides sufficient water at 55 ° C, the basic heating system ensures space heating to a lowering temperature, so that at -12 ° C ambient temperature can be achieved Low: 14 ° C. If the user wishes to maintain the internal temperature at a constant temperature of 20 ° C and the heat pump is running below the bivalence temperature, the controller will allow the controller to divide the heating surfaces and locally heat them to a mean water temperature of 51 to 60 ° C according to ambient temperature. If the heat pump is not at a temperature below the bivalence temperature of -6 ° C in operation, it is possible to provide heating with one heating surface with rising mean water temperature up to 80 ° C or with both surfaces at medium temperature, water up to 57 ° C. The same way of heating is in case of heat pump failure. If the user's share of heating operation, ie the proportion of direct heating, is to be increased during the heating season, the bivalence point can be shifted to higher ambient temperatures by lowering the heat pump water temperature below 55 ° C or base system at temperatures lower than 20 ° C, while the heat factor of the heat pump is increased.

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.The heating surface distribution of the radiator can be used even if the boiler is connected to the central distribution system. Then, in parallel operation of the boiler and the heat pump, the disconnected heating surface from the heat pump can be connected to the boiler circuit by the controller.

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.The heating system according to the invention can be used in energy management, especially in those cases where a heat pump or other low-potential heat source is used for heating. It is particularly suitable when the fuel base is electricity, so that the peak source would be created by direct heating or in combination with central heating in connection with po according to Fig. 2.

Claims

A heating system connected to at least one heat source by an inlet and outlet piping and consisting of a heat exchange heating surface comprising at least two parts, characterized in that:

At least one part (1, 8) of its heat exchange heating surface is connected to a source of lower medium temperature and another part (2) of the heat exchange heating surface is connected to a source and higher temperature of medium, wherein all parts (1> 2, 8) are interconnected by connecting pipes A2 / and closing members / 13 /

Heating system according to claim 1, characterized in that a regulator (5) is inserted between the parts Α »2, 8 (of its heat exchange heating surface).

Heating system according to Claims 1 and 2, characterized in that the regulator (9) is connected to a shut-off member A3 /