CZ12633U1 - Device for heating objects and service water - Google Patents
Device for heating objects and service water Download PDFInfo
- Publication number
- CZ12633U1 CZ12633U1 CZ200213195U CZ200213195U CZ12633U1 CZ 12633 U1 CZ12633 U1 CZ 12633U1 CZ 200213195 U CZ200213195 U CZ 200213195U CZ 200213195 U CZ200213195 U CZ 200213195U CZ 12633 U1 CZ12633 U1 CZ 12633U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- energy
- solar
- heat
- collector unit
- heat pump
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
Oblast technikyTechnical field
Technické řešení se týká zařízení sloužícího k vytápění objektů a k ohřevu teplé užitkové vody, dále jen TUV, s použitím zařízení pro sběr sluneční energie, akumulátoru tepla a tepelného čerpadla typu země-voda.The technical solution relates to a device used for the heating of buildings and for the heating of domestic hot water, hereinafter referred to as DHW, using a device for collecting solar energy, a heat accumulator and a heat pump of the ground-water type.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Známá zařízení pro vytápění objektů a přípravu TUV, která používají sběrná sluneční zařízení, tak zvané solární kolektory, jsou koncipována jako zařízení, která zajišťují přímo či prostřednictvím výměníku tepla, použitelného pro topení, ohřev TUV či spolupracují se sběrnou stranou tepelného čerpadla typu země-voda sdílením teplonosného média kolektorové strany - zemních jímačů nízkopotenciálového tepla. U většiny tepelných čerpadel je však aplikace sdíleného média kolektorů se solárním zařízením těžko použitelná - kolektory musí být plněny nemrznoucí směsí odpovídající požadovaným vlastnostem typu tepelného čerpadla. Většinou je oběh primárního okruhu v ustáleném stavu na teplotě okolo 0 °C, avšak nízkotlaká část okruhu kompresoru po expanzi pracuje s teplotou okolo -25 °C. Na druhé straně je pro sdílení okruhů potřebné použití směšovacích ventilů a regulační řídicí elektroniky a záložních zdrojů, které mohou snižovat energetický přínos a vlastní účinnost takových systémů.Known equipment for building heating and hot water preparation using solar collectors, so-called solar collectors, are designed to provide, directly or through a heat exchanger, usable for heating, DHW heating or cooperate with the collector side of a ground-water heat pump by sharing the heat transfer medium of the collector side - ground heat sinks of low potential heat. However, for most heat pumps the application of shared collector medium with solar equipment is difficult to use - the collectors must be filled with antifreeze corresponding to the required characteristics of the heat pump type. Typically, the primary circuit circulates at a steady state temperature of about 0 ° C, but the low-pressure portion of the compressor circuit after expansion operates at a temperature of about -25 ° C. On the other hand, mixing valves and control electronics and back-up sources are needed to share circuits, which can reduce the energy benefits and intrinsic efficiency of such systems.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením k vytápění objektů a ohřevu teplé užitkové vody, obsahujícím tepelné čerpadlo typu země - voda se zemní kolektorovou jednotkou a solární kolektorovou jednotkou s nuceným oběhem teplonosného média, propojené s akumulátorem energie přes primární výměník, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že do vybíjecího - sekundárního obvodu akumulátoru energie je vřazen sekundární výměník energie, jehož vstupní strana je napojena na výstupní potrubí zemní kolektorové jednotky a výstupní potrubí je připojeno ke vstupu primární strany tepelného čerpadla. Ochlazený výstup primární strany tepelného čerpadla je připojen ke vstupu zemní kolektorové jednotky.The above-mentioned shortcomings are largely eliminated by a facility for the heating of buildings and domestic hot water, comprising a ground-water heat pump with a ground collector unit and a solar collector unit with forced circulation of a heat transfer medium connected to an energy storage via a primary heat exchanger. solution. It is based on the fact that a secondary energy exchanger is connected to the discharge - secondary circuit of the energy accumulator, whose inlet side is connected to the outlet pipe of the ground collector unit and the outlet pipe is connected to the inlet of the primary side of the heat pump. The cooled output of the primary side of the heat pump is connected to the input of the ground collector unit.
Solární kolektorová jednotka je s výhodou opatřena teplotním čidlem a akumulátor energie je opatřen dalším teplotním čidlem, která jsou přes ovládací prvek, např. kompárátor, připojena k oběhovému čerpadlu solárního okruhu. Na výstupu ze sekundárního výměníku energie je ve výhodném provedení zařazen regulační element pro zajištění omezení teploty vstupního teplonosného média podle daných parametrů tepelného čerpadla.The solar collector unit is preferably provided with a temperature sensor and the energy accumulator is provided with an additional temperature sensor which is connected to a solar circuit circulation pump via an actuator, eg a comparator. At the outlet of the secondary energy exchanger, a control element is advantageously provided to ensure the temperature limitation of the input heat transfer medium according to the given parameters of the heat pump.
Výhodou tohoto řešení je využití obnovitelných zdrojů energie pro účely vytápění a ohřevu teplé užitkové vody, dále jen TUV, pro byty, rodinné domy, obytné budovy, objekty občanské vyba35 venosti a sociální péče a zařízení poskytující ubytovací služby, eventuálně v komunální sféře školství a zdravotnictví, v neziskovém sektoru pro účelová zařízení. Řešení umožňuje zajistit podstatné zlevnění provozních nákladů těchto zařízení. Obecně lze pro využití obnovitelných zdrojů energie stanovit určitá pravidla, aby bylo podchyceno komplexní vyhodnoceni sumy investičních nákladů pořízení, dále náročnost zajištění zdrojů, vyčerpatelnost zdrojů samotných, nutnost vyřešení podpůrných programů, například při zajišťování biomasy pro spalování zejména z hlediska požadovaných parametrů dřevní hmoty.The advantage of this solution is the use of renewable energy sources for the purpose of heating and hot water production, hereinafter referred to as DHW, for apartments, houses, residential buildings, civic amenities and social care facilities and facilities providing accommodation services, possibly in the municipal sphere of education and health , in the non-profit sector for special purpose facilities. The solution makes it possible to ensure a substantial reduction in the operating costs of these devices. Generally, it is possible to set certain rules for the use of renewable energy sources in order to capture a comprehensive evaluation of the sum of investment costs of acquisition, the difficulty of securing resources, the depletability of resources themselves, the necessity to solve support programs.
Z porovnání všech hledisek as uvažováním celoročního zajištění požadovaných standardů vytápění a přípravy TUV vychází nejprogresivněji využití geotermální energie Země ze zemních jímačů geoenergie - nízkopotenciálové oběhové vody, ze které se odčerpává energie pomocí tepelného čerpadla. Tato metoda má sice vysoké investiční nároky při pořízení, avšak v dalším skýtá podstatné sníženi provozních nákladů každého místa, kde se tento způsob získávání energieBy comparing all aspects and considering the year-round provision of the required standards of heating and hot water preparation, the most progressive use of the Earth's geothermal energy comes from the earth's geoenergy sinks - low-potential circulating water, from which energy is pumped off by a heat pump. While this method has high investment requirements for the acquisition, it also offers a substantial reduction in the operating costs of each location where this method of energy generation
-1 CZ 12633 Ul pro vytápění a přípravu TUV použije, takže návratnost takového řešení je vysoce progresivní, zejména proto, že využití je celoroční.It will be used for heating and DHW so that the return on such a solution is highly progressive, especially since the use is year-round.
Druhý způsob, který je často zdůrazňován, je získávání sluneční energie za účelem vytápění a přípravy TUV. Zde je nutné vzít v úvahu dosti podstatné omezení využitelnosti, které vyplývá z fyziologie slunečního záření. V období letních měsíců bývá k dispozici v rozsahu 3 až 3,3 kWh/m2/den. Nejnižší hodnota 0,27 kWh/m2/den odpovídá období prosince až ledna, kdy je největší potřeba vytápění, nemluvě o přípravě TUV.The second method, which is often emphasized, is to obtain solar energy for heating and DHW production. Here, it is necessary to take into account quite substantial limitations of usability, which results from the physiology of solar radiation. It is available in the range of 3 to 3.3 kWh / m 2 / day during the summer months. The lowest value of 0.27 kWh / m 2 / day corresponds to the period of December to January, when there is the greatest need for heating, not to mention the preparation of hot water.
Z technického hlediska - pokud nebude vyřešena ekonomicky dostupná akumulace velkého přebytku energie v letních měsících a její využití v období nedostatku v zimních měsících ío systém vytápění s použitím solárních zařízení nelze dnes s únosnými investičními nároky uspokojivě řešit. Vzhledem ke skutečnosti, že v zimních měsících standardní solární systém v návrhu na přípravu TUV pro letní měsíce není schopen zajistit dostatečně vysokou teplotu TUV v bojleru, ale je schopen jímat sluneční energii v nízkoúrovňové oblasti teplot do 25 až 30 °C, je zde cesta, jak takovou nízkoúrovňovou energii využít pro vytápění a přípravu TUV a tím podpořit celkový stav využití přírodních zdrojů energie za rozumných investičních nákladů tak, aby byla zajištěna dostatečně krátká návratnost vynaložených prostředků a zároveň se zvýšila celoroční využitelnost solárních systémů.From a technical point of view - unless economically accessible accumulation of large energy surplus in the summer months and its use in the winter shortage period as well as the solar heating system can be solved today, with acceptable investment demands. Given the fact that in the winter months the standard solar system in the design for DHW preparation for the summer months is not able to ensure a sufficiently high DHW temperature in the boiler, but is able to collect solar energy in the low-temperature range up to 25-30 ° C, how to use such low-level energy for heating and hot water production and thus support the overall state of use of natural energy sources at reasonable investment costs so as to ensure a sufficiently short return on the resources and at the same time increase the year-to-year usability of solar systems.
Navržené řešení využívá vlastnost tepelných čerpadel - nebo obecněji Camotova cyklu - kde účinnost, vyjádřena tzv. topným faktorem k je závislá na teplotním zdvihu - cyklu. V praxi to znamená, že stroj - tepelné čerpadlo - za podmínek snižujícího se rozdílu mezi teplotou teplonosného média na straně zdrojové či primární, v porovnání s teplonosným médiem strany spotřebiče neboli sekundární, má vyšší topný faktor. Neboli - stroj za stejných podmínek dodávané energie je schopen vyprodukovat větší množství energie při snížení rozdílu teplot médií primáru a sekundám, protože vzroste účinnost přenosu. Jestliže se podaří zvýšit teplotu primáru při ponechání teploty sekundářů, dojde ke zvýšení topného faktoru tepelného čerpadla.The proposed solution uses the property of heat pumps - or more generally the Camot cycle - where the efficiency, expressed by the so-called heating factor k, is dependent on the temperature stroke - of the cycle. In practice, this means that the machine - the heat pump - has a higher heating factor under the conditions of a decreasing difference between the temperature of the heat transfer medium on the source or primary side, compared to the heat transfer medium on the appliance side or secondary. Or, under the same power supply conditions, the machine is able to produce more energy while reducing the difference in primary and second media temperatures as the transfer efficiency increases. If the primary temperature is raised while leaving the secondary temperature, the heat pump heat factor will increase.
Běžné systémy čerpání energie z přírody, z tzv. obnovitelných zdrojů, využívají například zemních půdních kolektorů anebo hlubinných jímačů geotermální energie. Tyto dnes nejběžnější způsoby odebírání energie Země pro účely vytápění občanských budov a bytových jednotek mají jisté výhody proti jiným, například solárním kolektorům, protože nejsou závislé na počasí ani na roční době. Solární kolektory, na druhé straně, mají vysloveně sezónní charakter a dodávají nejvíce využitelné energie v době, kdy je pro vytápění objektů nepoužitelná. A naopak, v období největší potřeby vytápění - v měsících podzimu, zimy a jara - je sluneční energie nevyužitelná, protože teplonosné médium nedosahuje patřičné teploty použitelné v otopovém systému vytápění. Vyplývá to jak ze zkrácení doby denního slunečního svitu, tak z poklesu vnější okolní teploty vzduchu a ze snížení účinnosti solárních kolektorů vlivem tepelných ztrát jímané energie, jakož i poklesu dráhy Slunce.Common systems of pumping energy from nature, from so-called renewable sources, use, for example, ground soil collectors or deep geothermal energy collectors. These most common ways of consuming Earth's energy today for the purpose of heating community buildings and residential units have certain advantages over other, for example solar collectors, because they are not weather or season dependent. Solar collectors, on the other hand, have an explicitly seasonal character and supply the most usable energy at a time when it is unusable to heat buildings. Conversely, in times of greatest heating demand - in the months of autumn, winter and spring - solar energy is unusable because the heat transfer medium does not reach the appropriate temperature applicable to the heating system. This is due to both a decrease in the daylight hours and a decrease in the external ambient air temperature and a decrease in the efficiency of the solar collectors due to heat loss of the energy collected as well as a decrease in the Sun's orbit.
Solární systém pro běžné použití pro přípravu TUV v letním období produkuje energii zužitkovávanou v bivalentním respektive trivalentním boj lem. Koncepčně se jedná o bojler, napájený ze solárních kolektorů a pokud není k dispozici teplo ze solárních kolektorů, dotápí se bivalentním respektive druhým ztrivalentního zdroje, cožje většinou ponorný elektrický odporový článek vnořený do boj lem a ovládaný řídicím systémem.A solar system for normal use for DHW production in summer produces energy utilized in bivalent and trivalent heat respectively. Conceptually, it is a boiler powered by solar collectors and if there is no heat from solar collectors, it heats the bivalent or second divalent source, which is usually a submersible electric resistance element nested in the boiler and controlled by the control system.
Podle tohoto technického řešení - namísto elektrického dotopu nedohřáté vody v boj lem, která by pro použití měla mít minimálně 39 °C, se nedostatečně ohřátá voda 38 °C a méně - použije k dohřátí vstupní - primární vody pro tepelné čerpadlo ze zemního jímače. Prostřednictvím zvý45 šeného topného faktoru tepelného čerpadla - dosažením menšího teplotního zdvihu Camotova cyklu se za podstatně nižších energetických nároků vyrobí TUV ve vlastním boj lem tepelného čerpadla. Energie ze solárního bojleru nebo variantně z účelově instalovaného zásobníku pro sběr solární energie se odčerpává pomocí doplňkového sekundárního výměníku speciální konstrukce a s přizpůsobenou teplosměnnou plochou, kde jednou větví výměníku nuceným oběhem proudí zdrojová nemrznoucí směs z výstupu zemního jímače, druhou větví proudí ohřátá voda ze zásobníku nebo z bojleru, který je napojen na solární kolektory. Takto dohřátá primární nemrz-2CZ 12633 Ul noucí směs slouží jako zdrojové teplonosné médium do tepelného čerpadla. Doplňkový výměník musí mít konstrukci splňující požadavek práce v samotížném režimu cirkulace vody. Čerpání energie se samočinně zastaví po vyrovnání teplot obou médií a tepelné čerpadlo pak zase pracuje s energií dodávanou pouze zemním kolektorem až do nového doplnění solární energií. „Tímto způsobem se využije každého teplotního spádu, který se vytvoří solární energií a který se zhodnotí v tepelném čerpadle s násobkem daným topným faktorem k= f(T2- Tr) - kde Tj je teplota vody primární strany, T2 je teplota otopové strany, - který je funkcí teplotního zdvihu dT a dále se využije i nízkopotenciálové teplo, získávané během neslunečných dní letního a celého topného období, kdy využitelná solární energie klesá až na méně než 10 % její letní hodnoty, ío přesto však dokáže vylepšit topný faktor tepelného čerpadla.According to this technical solution - instead of electric heating up of unheated water in the boiler, which should be at least 39 ° C for use, insufficiently heated water of 38 ° C or less - is used to reheat the input - primary water for the heat pump from the ground collector. Thanks to the increased heat factor of the heat pump - by achieving a lower thermal stroke of the Camot cycle, DHW is produced in its own heat pump at substantially lower energy demands. The energy from the solar boiler or, alternatively, from the purpose-built solar energy storage tank is pumped out by means of an additional secondary heat exchanger of special design and adapted heat exchange surface, where from a boiler that is connected to solar collectors. The soaked primary antifreeze serves as a source heat transfer medium to the heat pump. The additional heat exchanger must be designed to work in gravity mode of water circulation. The pumping of energy stops automatically when the temperatures of both media are equalized and the heat pump then works with the energy supplied only by the ground collector until the new solar energy is replenished. “In this way, any temperature gradient that is generated by solar energy and which is evaluated in a heat pump multiplied by the heating factor k = f (T 2 - T r ) - where Tj is the primary side water temperature, T 2 is the heating temperature - which is a function of the thermal stroke dT and further utilizes the low-potential heat generated during the sunless days of the summer and the whole heating season, when the usable solar energy drops to less than 10% of its summer value, yet can improve the heat factor pumps.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Technické řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno schéma zapojení a na obr. 2 schéma konstrukce sekundárního výměníku tepla. Na obr. 3 je uveden graf závislosti topného faktoru k = f (T2 - Ti) a na obr. 4 je uveden graf průběhu průměrné denní energie, jímatelné zim2 plochy solárního zařízení v běžném roce.The technical solution will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the wiring diagram and Fig. 2 shows the construction of the secondary heat exchanger. Fig. 3 shows a graph of the dependence of the heating factor k = f (T 2 - Ti) and Fig. 4 shows a graph of the average daily energy, summable winter 2 of the solar system surface in the current year.
Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution
Zařízení k vytápění objektů a ohřevu teplé užitkové vody na obr. 1, obsahuje tepelné čerpadlo 5 typu země-voda se zemní kolektorovou jednotkou 4 a solární kolektorovou jednotku 1. s nuceným oběhem teplonosného média, které jsou propojeny s akumulátorem 2 energie přes výměník 6. Do vybíjecího - sekundárního obvodu akumulátoru 2 energie je vřazen sekundární výměník 3 energie, jehož vstupní strana je napojena na výstupní potrubí zemní kolektorové jednotky 4 a výstupní potrubí je připojeno ke vstupu primární strany tepelného čerpadla 5, přičemž ochlazený výstup primární strany tepelného čerpadla 5 je připojen ke vstupu zemní kolektorové jednotky 4. Solární kolektorová jednotka 1 je opatřena teplotním čidlem a akumulátor 2 energie je opatřen dalším teplotním čidlem, která jsou přes ovládací prvek připojena k oběhovému čerpadlu solárního okruhu. Na výstupu ze sekundárního výměníku 3 energie je zařazen regulační element pro zajištění omezení teploty vstupního teplonosného média podle daných parametrů tepelného čerpadla 5.The plant for heating the buildings and the domestic hot water in Fig. 1 comprises a ground-water heat pump 5 with a ground collector unit 4 and a solar collector unit 1 with forced circulation of the heat transfer medium, which are connected to the energy accumulator 2 via exchanger 6. A secondary energy exchanger 3 is connected to the discharge circuit of the energy storage device 2, the inlet side of which is connected to the outlet pipe of the ground collector unit 4 and the outlet pipe is connected to the inlet of the primary side of the heat pump 5. The solar collector unit 1 is provided with a temperature sensor and the energy accumulator 2 is provided with an additional temperature sensor, which are connected via a control element to a circulation pump of the solar circuit. At the output of the secondary energy exchanger 3, a control element is provided to ensure the temperature limitation of the input heat transfer medium according to the given parameters of the heat pump 5.
Solární kolektorová jednotka I s nuceným oběhem teplonosného média nabíjí vhodný akumulátor 2 prostřednictvím vhodně konstruovaného výměníku 6 teplem, získaným od slunečního svitu. Malá bateriová diferenciální elektronická aparatura vyhodnocuje prostřednictvím dvou kontaktních čidel teploty stav nabíjející soustavy. Při vzniku kladného rozdílu mezi teplotami čidla č. 1, umístěného v solární kolektorové jednotce I, a čidla č. 2, umístěného v akumulátoru 2, elektronická jednotka jednoduchým relé spustí oběhové čerpadlo solárního okruhu a zahájí se nabíjení akumulátoru 2 až do vyrovnání teplot obou čidel (s hysterezí ±2 °C). V praxi to znamená, že nedochází k vybíjení akumulátoru 2 v noci a v intervalech, kdy solární zařízení neposkytuje užitnou energii.The solar collector unit 1 with forced circulation of the heat transfer medium charges a suitable accumulator 2 by means of a suitably designed heat exchanger 6 with heat obtained from sunlight. The small battery differential electronic device evaluates the status of the charging system via two contact temperature sensors. When there is a positive temperature difference between sensor 1 in solar collector unit I and sensor 2 in battery 2, the electronic unit starts the solar circuit pump with a simple relay and starts charging the battery 2 until the temperature of both sensors is equalized. (with hysteresis ± 2 ° C). In practice, this means that the battery 2 does not discharge at night and at intervals when the solar system does not provide usable energy.
Výstupem z akumulátoru 2, který slouží k odběru nízkopotenciálové energie využitelné jen tepelným čerpadlem 5 například v rozsahu 0 až 35 °C, je účelově konstruovaný teplovodní sekundární výměník 3, který splňuje dvě základní podmínky. Vybíjení akumulované energie z akumulátoru 2 se nastartuje samotížným mechanizmem při započetí odběru tepla - například při spuštění kompresoru tepelného čerpadla 5, při kterém se automaticky zapíná i oběhové čerpadlo okruhu zemní kolektorové jednotky 4 pro tepelné čerpadlo 5. A za druhé se vybíjení energie samočinně zastaví v okamžiku vyrovnání teploty médií obou okruhů sekundárního výměníku 3, prakticky při dosažení teploty +4 °C, kdy voda v akumulátoru 2 dosáhne největší hustoty a cirkulace média samotížným systémem ustane. Může nastat opačný směr cirkulace, pokud by dále docházelo k chladnutí média ze zemní kolektorové jednotky 4. Tato cirkulace však můžeThe output of the accumulator 2, which serves for the consumption of low-potential energy usable only by the heat pump 5, for example in the range of 0 to 35 ° C, is a purposefully designed hot-water secondary exchanger 3 that fulfills two basic conditions. Discharging the stored energy from the accumulator 2 is started by the gravity mechanism when heat is started - for example when the heat pump compressor 5 is started, which also starts the circulation pump of the ground collector unit 4 for the heat pump 5. at the temperature equal to +4 ° C, when the water in the accumulator 2 reaches the highest density and the circulation of the medium is stopped by the gravity system. There may be the opposite direction of circulation if the medium continues to cool from the ground collector unit 4. However, this circulation may
-3CZ 12633 Ul zamezit zamrzání teplosměnné plochy sekundárního výměníku 3 a není na závadu, pokud nastane.-333 12633 Ul to prevent freezing of the heat exchanger surface of the secondary exchanger 3 and is not a malfunction if it occurs.
Podmínkou pro vznik samotížného mechanizmu čerpání akumulovaného tepla z akumulátoru 2 je dostatečná výška sekundárního výměníku 3 a dostatečný aktivní průřez hydraulického okruhu sekundárního výměníku 3 - strany napojené na akumulátor 2 zobrazeného na obr. 2. Výstupní strana sekundárního výměníku 3 musí mít co největší teplosměnnou plochu, aby došlo k co nej lepšímu přestupu tepla do okruhu k tepelnému čerpadlu 5. Teplosměnnou plochu lze zvýšit připojením lamel po celé délce sekundárního výměníku 3. Jedná se o tak zvaný drátový výměník, jehož různé konstrukce jsou z technické praxe známy. Geometrické parametry sekundárního ío výměníku 3 závisí na hodnotě přenášené energie.The condition of the gravity mechanism of pumping accumulated heat from accumulator 2 is sufficient height of secondary exchanger 3 and sufficient active cross section of hydraulic circuit of secondary exchanger 3 - sides connected to accumulator 2 shown in fig. The heat transfer surface can be increased by connecting the fins along the entire length of the secondary heat exchanger 3. This is a so-called wire heat exchanger whose various designs are known from the technical practice. The geometrical parameters of the secondary heat exchanger 3 depend on the value of the transmitted energy.
Pro zamezení stavu, který může nastat v letním období a hrozilo by nebezpečí překročení maximálně povolené teploty vstupní primární vody do tepelného čerpadla 5 tak, že by mohlo dojít k aktivaci ochrany tepelného čerpadla 5 ajeho periodickému vyřazování z provozu, lze v těchto letních měsících použít 'dvě varianty. Aktivovat oběhové čerpadlo okruhu zemní kolektorové jednotky 4 pro stálý provoz, který zajistí odvod přebytku sluneční energie v období, kdy tepelné čerpadlo 5 zajišťuje jen přípravu TUV, regeneraci zemní kolektorové jednotky 4 pro využití v následném topném období a využití tepelného čerpadla 5 pro ohřev bazénové vody, což přinese další efekty v hospodárnosti provozu a návratnosti investic.In order to avoid a situation that may occur during the summer period and there is a risk of exceeding the maximum allowed primary water temperature to the heat pump 5 so that the heat pump protection 5 can be activated and its periodic decommissioning can be used in these summer months. Two options. Activate the circulation pump of the ground collector unit 4 for continuous operation, which ensures the removal of excess solar energy during periods when the heat pump 5 only provides DHW, regeneration of the ground collector unit 4 for use in the subsequent heating period and the heat pump 5 for pool water heating. , which will bring additional effects in operating efficiency and return on investment.
Nutno vzít v úvahu, že tyto stavy budou individuálně řešitelné pouze při znalosti konstrukčních parametrů solární kolektorové jednotky i, kapacity akumulátoru 2 a výkonových parametrů tepelného čerpadla 5, zejména jeho zemní kolektorové jednotky 4 a přenosových parametrů zeminy v oblasti pokládání kolektorů a hlubinných geotermálních jímačů energie.It should be borne in mind that these conditions will be solved individually only when the design parameters of the solar collector unit i, the capacity of the accumulator 2 and the performance parameters of the heat pump 5, especially its ground collector unit 4 and soil transmission parameters in the area of collectors and deep geothermal energy .
Solární energie F se prostřednictvím teplonosného média v solární kolektorové jednotce 4 přenáší do akumulátoru 2 a zde se ukládá. Nezávisle na tom je ze sekundárního výměníku 3 čerpána uložená energie, která otepluje teplonosné médium z geotermálního jímače a po oteplení vstupuje do tepelného čerpadla 5, kde se nasbíraná energie přemění na teplou vodu použitelnou k vytápění nebo přípravu teplé užitkové vody TUV, přičemž je možné odčerpávat teplo z akumulátoru 2 až do dosažení shodné teploty s médiem zemní kolektorové jednotky 4 - tj. prakticky 0 °C.Solar energy F is transferred to the accumulator 2 by means of a heat transfer medium in the solar collector unit 4 and stored there. Irrespective of this, the stored heat is pumped from the secondary heat exchanger 3, which warms the heat transfer medium from the geothermal collector and, after warming, enters the heat pump 5 where the collected energy is converted into hot water usable for heating or hot service water. heat from the accumulator 2 until it reaches the same temperature with the medium of the ground collector unit 4 - ie practically 0 ° C.
Proces vybíjení energie nahromaděné v akumulátoru 2 energie ze solární kolektorové jednotky i se samočinně zastaví při ustavení termodynamické rovnováhy v předávací teplosměnné ploše sekundárního výměníku 3 energie vlivem vyrovnání teploty teplonosného média v obvodu zemní kolektorové jednotky 4 s teplotou teplonosného média použitého v akumulátoru 2 energie.The process of discharging the energy accumulated in the accumulator 2 of energy from the solar collector unit 1 stops automatically when a thermodynamic equilibrium is established in the transfer heat exchange surface of the secondary heat exchanger 3 by equalizing the temperature of the heat transfer medium in the circuit of the ground collector unit 4 with the temperature of the heat transfer medium used in the accumulator 2.
Energie získávaná ze solárního zařízení se využívá celoročně pro přípravu tepla a teplé užitkové vody TUV, přičemž se energetický výtěžek transformuje prostřednictvím topného faktoru tepelného čerpadla 5 až do vyrovnání úrovně teploty teplonosného média akumulátoru 2 s teplotou teplonosného média zemní kolektorové jednotky 4 v rozsahu nepoužitelném pro potřeby vytápění ani přípravu teplé vody.The energy obtained from the solar system is used all year round to produce heat and hot water for domestic hot water, whereby the energy yield is transformed by the heat pump coefficient 5 until the heat transfer medium temperature of the accumulator 2 is equal to the heat transfer medium temperature of the ground collector unit 4. heating or hot water.
Na obr. 3 je uveden graf závislosti topného faktoru k = f (T2 - TJ.Figure 3 is a graph of the heating factor k = f (T 2 - TJ).
Na obr. 4 je pro informaci uveden graf průběhu průměrné denní energie, jímatelné zim2 plochy solárního zařízení v běžném roce.Fig. 4 is a graph of the average daily energy, the removable winter 2 of the solar system surface in the current year.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zařízení podle technického řešení lze za předpokladu předložení jasného investičního záměru koncipovat jak pro využití v rodinných domech a bytových zástavbách, tak i pro využití v průmyslu, na vytápění objektů pro průmyslové využití.Provided that a clear investment plan is presented, the equipment according to the technical solution can be designed for use in family houses and residential buildings as well as for industrial use, for heating of buildings for industrial use.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200213195U CZ12633U1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for heating objects and service water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200213195U CZ12633U1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for heating objects and service water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ12633U1 true CZ12633U1 (en) | 2002-09-30 |
Family
ID=5476368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200213195U CZ12633U1 (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for heating objects and service water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ12633U1 (en) |
-
2002
- 2002-06-05 CZ CZ200213195U patent/CZ12633U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dannemand et al. | Performance of a demonstration solar PVT assisted heat pump system with cold buffer storage and domestic hot water storage tanks | |
| CN105202959B (en) | Energy storage system | |
| EP2914918B1 (en) | Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system | |
| EP1906109A1 (en) | Method for producing hot water utilizing combined heat resources of solar energy and heat pump in the manner of heating water at multiple stages and accumulating energy and a device especially for carrying out the method | |
| CN1847744B (en) | Out-of-season solar energy utilizing technology for heat accumulation to warm and cold accumulation to cool | |
| RU85989U1 (en) | COMBINED HEAT SUPPLY SYSTEM | |
| CN207379092U (en) | Multi-source multi-generation system | |
| CN117889583A (en) | Intermittent-expansion PVT auxiliary ground source heat pump system and operation method | |
| Norton | Solar water heaters: a review of systems research and design innovation | |
| Fabrizio et al. | Performance assessment of a solar assisted ground source heat pump in a mountain site | |
| CN209960601U (en) | Solar energy and ground source heat pump comprehensive heat supply system | |
| CN207279766U (en) | A kind of electricity auxiliary solar energy heating combined heating system | |
| Sarbu et al. | Solar water and space heating systems | |
| RU35386U1 (en) | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES | |
| CZ12633U1 (en) | Device for heating objects and service water | |
| CN204574343U (en) | Each door type phase change energy-storage type solar water heating air conditioning | |
| CZ17018U1 (en) | Apparatus for heating objects and service water | |
| RU124949U1 (en) | HEATING AND COOLING SYSTEM OF BUILDINGS | |
| Mbakwe | Design and application of a photovoltaic powered domestic solar water heating system in Regina, SK., Canada | |
| GB2490125A (en) | Hydronic radiant heating and cooling system comprising a phase change material | |
| Chwieduk et al. | Analysis of thermal and electrical efficiency of photovoltaic/thermal–PV/T modules operating in moderate climate at microscale | |
| HINO et al. | Integrated utilization of renewable energy by 2-stage heat pump system | |
| UA31378U (en) | Heat supply system for premises | |
| Gautam et al. | Performance of heat pump assisted building-integrated combined photovoltaic thermal solar collectors (BIPVT) in cold climate | |
| PL242631B1 (en) | System for emission-free year-round production, storage and processing of heat and electric energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20060602 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20090629 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20120605 |