CZ2021483A3 - Ohřevný systém - Google Patents

Abstract

Ohřevný systém pro ohřev vody pro konečného uživatele s odběrovým výstupem, obsahující zdroj (1) proudící teplonosné kapaliny, řídící prvek (2), a akumulační nádrž (3), kde zdroj (1) teplonosné kapaliny je opatřen vstupem a výstupem ohřáté kapaliny, kde výstup ohřáté kapaliny je vyveden na vstup řídícího prvku (2), přičemž první výstup řídícího prvku (2) je propojen se vstupem zdroje (1) teplonosné kapaliny a rovněž je určen k připojení akumulační nádrže (3), a druhý výstup trojcestného ventilu (2) je určen k připojení akumulační nádrže (3), kde okruh zdroj (1) – řídící prvek (2) – zdroj (1) je primárním okruhem, a okruh řídící prvek (2) – akumulační nádrž (3) – zdroj (1) je sekundárním okruhem ohřevného systému.

Description

Ohřevný systém

Oblast techniky

Vynález se týká ohřevného systému.

Dosavadní stav techniky

Průtokové ohřívače ohřejí vodu jen o rozdíl teplot, tj. AT[°C], což je výstupní teplota z průtokového ohřívače mínus vstupní teplota do průtokového ohřívače. Hodnota se dá zjistit z kalorimetrické rovnice, kde pro daný příkon tepelného zdroje je ΔΤ tím nižší, čím větší je průtok ohřívačem. Pokud je příkon malý, dosáhneme jen malou hodnotu ΔΤ. To se týká hlavně ohřevu elektrickým proudem, kde je příkon limitován elektrickou přípojkou. Dalším omezením průtokového ohřívače bývá, že náhřev se spustí až při určitém průtoku, protože při nižším průtoku jako je limitní, by došlo k varu kapaliny, přehřátí topného elementu, či jinému poškození průtokového ohřívače.

Cílem vynálezu je představit řešení, které by výše uvedené nevýhody stavu techniky odstranilo.

Podstata vynálezu

Výše zmíněné nedostatky odstraňuje do značné míry ohřevný systém pro ohřev vody pro konečného uživatele s odběrovým výstupem, obsahující zdroj (1) proudící teplonosné kapaliny, řídicí prvek, a akumulační nádrž, jehož podstata spočívá v tom, že zdroj teplonosné kapaliny je opatřen vstupem a výstupem ohřáté kapaliny, kde výstup ohřáté kapaliny je vyveden na vstup řídicího prvku, přičemž první výstup řídicího prvku je propojen se vstupem zdroje teplonosné kapaliny a rovněž je určen k připojení akumulační nádrže, a druhý výstup trojcestného ventiluje rovněž určen k připojení akumulační nádrže, kde okruh zdroj - řídicí prvek - zdroj je primárním okruhem, a okruh řídicí prvek - akumulační nádrž - zdroj je sekundárním okruhem ohřevného systému.

Ve výhodném provedení je odběrový výstup ze systému k odběrateli proveden mezi zdrojem teplonosné kapaliny a řídicím prvkem.

V jiném výhodném provedení akumulační nádrž obsahuje vstup propojený s druhým výstupem řídicího prvku a výstup propojený s prvním výstupem řídicího prvku.

V jiném výhodném provedení dále obsahuje tepelný výměník, jehož primární okruh je zapojen mezi výstup zdroje teplonosné kapaliny a vstup řídicího prvku, přičemž akumulační nádrž je opatřena vnitřním tepelný výměníkem, kde vstup tohoto vnitřního tepelného výměníku je propojen s druhým výstupem řídicího prvku a výstup tohoto vnitřního tepelného výměníku je propojen s prvním výstupem řídicího prvku, přičemž vstup sekundárního okruhu tepelného výměníku je propojen s vnitřním prostorem akumulační nádoby a výstup sekundárního okruhu tepelného výměníku primárního okruhu je odběrový výstupem ze systému k odběrateli.

V jiném výhodném provedení je zdroj teplonosné kapaliny opatřen tepelným zdrojem, tepelným výměníkem zdroje teplonosné kapaliny a čerpadlem, kde primární okruh tepelného výměníku zdroje teplonosné kapaliny je zapojen mezi výstupem a vstupem tepelného zdroje, přičemž vývod sekundárního okruhu výměníku zdroje teplonosné kapaliny je vývodem zdroje teplonosné kapaliny a vstup sekundárního okruhu výměníku zdroje teplonosné kapaliny je napojen na výstup čerpadla, kde vstup do čerpadla je zároveň vstupem zdroje teplonosné kapaliny.

V jiném výhodném provedení je tepelným zdrojem elektrokotel.

- 1 CZ 2021 - 483 A3

V jiném výhodném provedení je řídicím prvkem troj čestný ventil.

V jiném výhodném provedení je řídicí prvek analogově řízený nebo digitálně řízený.

V jiném výhodném provedení je analogově řízený řídicí prvek směšovací termostatický ventil.

V jiném výhodném provedení dále obsahuje řídicí jednotku určenou ke spínání tepelného příkonu.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále přiblížen pomocí obrázků, ve kterých:

obr. 1 představuje první provedení ohřevného systému podle vynálezu;

obr. 2 představuje druhé provedení ohřevného systému podle vynálezu; a obr. 3 představuje třetí provedení ohřevného systému podle vynálezu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Ohřevný systém podle vynálezu představený na obr. 1 obsahuje:

zdroj 1 teplonosné kapaliny, kterým je výhodně tepelný zdroj, se vstupem a výstupem ohřáté kapaliny, j ehož výstup j e vyveden na vstup řídicího prvku 2, j imž j e například troj čestný ventil, přičemž první výstup řídicího prvku 2 je propojen se vstupem zdroje 1 teplonosné kapaliny a rovněž je určen k připojení akumulační nádrže 3, a druhý výstup trojcestného ventilu 2 je rovněž určen k připojení akumulační nádrže 3.

Výhodně je u prvního provedení představeného na obr. 1 odběrový výstup ze systému k odběrateli proveden mezi zdrojem 1 teplonosné kapaliny a řídicím prvkem 2.

Řídicí prvek 2 je analogově řízený nebo digitálně řízený.

Ohřevný systém podle vynálezu může dále obsahovat na obrázcích nezobrazenou řídicí jednotku určenou ke spínání tepelného příkonu.

V případě použití akumulační nádrže 3 bez vnitřního tepelného výměníku je její vstup propojen s druhým výstupem řídicího prvku 2 a její výstup je propojen s prvním výstupem řídicího prvku 2.

Funkcí řízeného trojcestného ventilu je, že zabezpečuje proudění kapaliny v primárním okruhu, tedy ve větvi: zdroj 1 - řídicí prvek 2 - zdroj 1, a tím se využívá veškerá energie ze zdroje 1 teplonosné kapaliny na ohřev odebírané kapaliny. Až po dosažení předvolené teploty pro primární okruh se řídicí prvek 2 otevře a propojí se se sekundárním okruhem, tedy větev: řídicí prvek 2 akumulační nádrž 3 - zdroj 1 teplonosné kapaliny, kterým se dohřívá kapalina v akumulační nádrži 3.

-2CZ 2021 - 483 A3

V řešení představeném na obr. 1 je potřebné, aby přepravní množství kapaliny v primárním okruhu bylo větší, než je navržený maximální průtok při odběru kapaliny. Tím se zabezpečí průtok kapaliny primárním okruhem a opětovný ohřev neodebrané části kapaliny.

Příklad: Pokud je odběr vody 5 1/min a průtok čerpadlem tepelného zdroje 15 1/min, proteče neodebraná část kapaliny, tj. 10 1/min, okruhem zpět do tepelného zdroje, kterým může být průtokový ohřívač, čímž se zabezpečí opětovné nahřátí kapaliny.

Nucená cirkulace v primárním okruhu zajistí spuštění náhřevu kapaliny i při téměř nulovém odebíraném množství kapaliny.

Pro optimální funkci je vhodné, aby primární okruh měl co nejmenší objem kapaliny. Tím se zabezpečí rychlost náhřevu kapaliny a minimalizují se tepelné ztráty po ukončení ohřevu kapaliny.

Výhodou představeného řešení je, že díky cirkulaci v primárním okruhu může systém dodávat teplou vodu téměř od nulového odběru a díky okamžitému dohřevu odebírané kapaliny až o 30 °C umožňuje uskladnění teplé vody o nižší teplotě, což snižuje provozní tepelné ztráty v akumulační nádobě.

Testováním představeného řešení bylo zjištěno, že při využití průtokového ohřívače s objemem 0,5 litru a elektrickém příkonu 9 kW reaguje systém řádově ve vteřinách, přičemž po ukončení odběru vychládá jen malé množství vody, jelikož celý okruh má cca 1 litr. Konkrétně je sytém schopen do 7 s dodat vodu ohřátou o 20 °C při odběru 4 1/min, což je odběr vody pro mytí rukou nebo nádobí. Po 20s systém dodává vodu ohřátou vodu o 30 °C.

Ve výhodném provedení představeném na obr. 2 obsahuje druhé řešení ohřevného systému podle vynálezu tepelný výměník 4 primárního okruhu, jehož primární okruh je zapojen mezi výstup zdroje ]. teplonosné kapaliny a vstup řídicího prvku 2.

U tohoto provedení je výhodně použita akumulační nádrž 3 s vnitřním tepelným výměníkem 5, například v podobě spirálové trubice, jehož vstup je propojen s druhým výstupem řídicího prvku 2 a jeho výstup je propojen s prvním výstupem řídicího prvku 2. Vstup sekundárního okruhu tepelného výměníku 4 je propojen s vnitřním prostorem akumulační nádrže 3 a výstup sekundárního okruhu tepelného výměníku 4 je odběrovým výstupem ze systému k odběrateli.

U řešení představeného na obr. 2 je možné použít jako zdroj 1 teplonosné kapaliny, např. elektrokotel. Tím je možné využít pro ohřev odebírané vody celý tepelný výkon elektrokotle a po ukončení odběru topit bez nutnosti přepínat topný okruh. Další výhodou tohoto řešení je, že se příkon nemusí cyklicky zapínat a vypínat, aby se udržela požadovaná teplota v primárním okruhu, ale tepelný příkon se vypne až po dosažení přednastavené teploty v akumulační nádrži 3. Výhodou je i to, že po dosažení přednastavené teploty v primárním okruhu se přepouští ohřátá voda do sekundárního okruhu, přičemž uživatel dostává stále stejně teplou vodu.

Ve výhodném provedení představeném na obr. 3 je zdrojem 1 teplonosné kapaliny tepelný zdroj 7, mezi jehož vstupem a výstupem je zapojen primární okruh tepelného výměníku 4 zdroje 1 teplonosné kapaliny. Jeden vývod sekundárního okruhu výměníku 4 zdroje 1 teplonosné kapaliny je vývodem zdroje 1 teplonosné kapaliny a druhý vývod sekundárního okruhu výměníku 4 zdroje 1 teplonosné kapaliny je vyveden na výstup čerpadla 6, jež je součástí zdroje 1 teplonosné kapaliny, jehož vstup je vstupem zdroje 1 teplonosné kapaliny.

U tohoto výhodného řešení je možné použít jako tepelný zdroj 7 např. elektrokotel a běžnou akumulační nádrž 3, např. bojler bez vnitřního tepelného výměníku.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ohřevný systém pro ohřev vody pro konečného uživatele s odběrovým výstupem, obsahující zdroj (1) proudící teplonosné kapaliny, řídicí prvek (2) a akumulační nádrž (3), vyznačující se tím, že zdroj (1) teplonosné kapaliny je opatřen vstupem a výstupem ohřáté kapaliny, kde výstup ohřáté kapaliny je vyveden na vstup řídicího prvku (2), přičemž první výstup řídicího prvku (2) je propojen se vstupem zdroje (1) teplonosné kapaliny a rovněž je určen k připojení akumulační nádrže (3), a druhý výstup trojcestného ventilu (2) je rovněž určen k připojení akumulační nádrže (3), kde okruh zdroj (1) — řídicí prvek (2) - zdroj (1) je primárním okruhem a okruh řídicí prvek (2) - akumulační nádrž (3) - zdroj (1) je sekundárním okruhem ohřevného systému.
2. 2. Ohřevný systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že odběrový výstup ze systému k odběrateli je proveden mezi zdrojem (1) teplonosné kapaliny a řídicím prvkem (2).
3. 3. Ohřevný systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že akumulační nádrž (3) obsahuje vstup propojený s druhým výstupem řídicího prvku (2) a výstup propojený s prvním výstupem řídicího prvku (2).
4. 4. Ohřevný systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje tepelný výměník (4), jehož primární okruh je zapojen mezi výstup zdroje (1) teplonosné kapaliny a vstup řídicího prvku (2), přičemž akumulační nádrž (3) je opatřena vnitřním tepelným výměníkem (5), kde vstup tohoto vnitřního tepelného výměníku (5) je propojen s druhým výstupem řídicího prvku (2) a výstup tohoto vnitřního tepelného výměníku je propojen s prvním výstupem řídicího prvku (2), přičemž vstup sekundárního okruhu tepelného výměníku (4) je propojen s vnitřním prostorem akumulační nádoby (3) a výstup sekundárního okruhu tepelného výměníku (4) primárního okruhu je odběrovým výstupem ze systému k odběrateli.
5. 5. Ohřevný systém podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zdroj (1) teplonosné kapaliny je opatřen tepelným zdrojem (7), tepelným výměníkem (4) zdroje (1) teplonosné kapaliny a čerpadlem (6), kde primární okruh tepelného výměníku (4) zdroje (1) teplonosné kapaliny je zapojen mezi výstupem a vstupem tepelného zdroje (7), přičemž vývod sekundárního okruhu výměníku (4) zdroje (1) teplonosné kapaliny je vývodem zdroje (1) teplonosné kapaliny a vstup sekundárního okruhu výměníku (4) zdroje (1) teplonosné kapaliny je napojen na výstup čerpadla (6), kde vstup do čerpadla (6) je zároveň vstupem zdroje (1) teplonosné kapaliny.
6. 6. Ohřevný systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že tepelným zdrojem (7) je elektrokotel.
7. 7. Ohřevný systém podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že řídicím prvkem (2) je trojcestný ventil.
8. 8. Ohřevný systém podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že řídicí prvek (2) je analogově řízený nebo digitálně řízený.
9. 9. Ohřevný systém podle nároku 8, vyznačující se tím, že analogově řízený řídicí prvek (2) je směšovací termostatický ventil.
10. 10. Ohřevný systém podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje řídicí jednotku určenou ke spínání tepelného příkonu.