CZ235794A3 - Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody - Google Patents

Abstract

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody raá ve zpětném vedení (30) od vytápěcích těles (23) k topnému kotli (21) uspořádán trojcestný ventil (19), na který je dále napojeno přívodní vedení (26) sluneční kolektorové jednotky (1). Výstupní vedení (27) sluneční kolektorové jednotky (1) je napojeno přes spojovací vedení (35) na zpětné vedení (30) v místě mezi trojcestným ventilem (19) a topným kotlem (21). Spojovací vedení (35) je na výstupní vedení (27) sluneční kolektorové jednotky (1) napojeno přes trojcestný směšovací ventil (15), na který je dále připojeno přiváděči vedení (31) k sekci ohřevu užitkové vody. Ve spojovacím vedení (35) je uspořádán zpětný ventil (20). Ovládací Části trojcestného směšovacího ventilu (15) a trojcestného ventilu (19) jsou napojeny na řídící elektronickou jednotku (13), na kterou je dále napojena i ovládací část oběhového čerpadla (2) uspořádaného v přívodním vedení sluneční kolektorové jednotky (1).

Description

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové' voctý

Oblast techniky

Zynaiez se týká zaiíkieni k vytápěni obyektů a ohřevu užitkové vody, které má vytápěcí okruh, a sekci ohřevu užitkové vody napojitelné na sluneční kolektorovou jednotku.

Dosavadní stav techniky

Známá zařízení využívající k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody sluneční kolektorovou jednotku mají tuto jednotku napojenou na vytápěcí okruh, který obsahuje topný kotel, a na okruh ohřevu užitkové vody, který obsahuje alespoň jeden zásobník užitkové vody. Toto napojení je provedeno přes přepojovací ventily tak, že pokud je sluneční kolektorová jednotka v Činnosti, jsou možné pouze dva režimy. Prvním režimem je vytápění, resp. přitápění, při kterém je sluneční kolektorová jednotka propojena s vytápěcím okruhem, druhým režimem je ohřev, resp. předehřívání, užitkové vody, při němž je sluneční kolektorová jednotka propojena s okruhem ohřevu užitkové vody. Tato známá zařízení vSak neumožňují režim současného vytápění a ohřevu užitkové vody, resp. jejího předehřívání, prostřednictvím sluneční kolektorové jednotky, i když za určitých podmínek je tento režim nejen možný, ale i výhodný. Jde zejména o podzimní dny se slunečním svitem, kdy je zapotřebí pouze v malé míře přitápět a energie získaná ve sluneční kolektorové jednotce je dostatečná nejen na toto přitápění, ale i na jiné využití. Popsaná známá zařízení za těchto podmínek pouze přepínají z režimu vytápění na režim ohřevu užitkové vody, což není výhodné ani z hlediska využití energie, ani z hlediska životnosti a opotřebení příslušných, regulačních součástí. Známá zařízení mají dále nedostatek v tom, že při déletrvající nepřítomnosti, zejména v letních měsících, když nedochází k odběru ohřá té užitkové vody, je zapotřebí sluneční kolektorovou jednotM.u< vypUSUi't, áuy UwUOCÍtóiifcteiL· k pielUti ti. t.2>xuk*t»vě vuújř v Λϋsobnících s následnou možností poškození sluneční kolektorové jednotky. Příslušné zařízení k vypouštění a zpětnému napouštění sluneční kolektorové jednotky představuje nejen další složitost, ale I vyšší pořizovací cenu, nehledě k prostorovým nárokům na příslušnou vypouštěcí nádrž.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky v podstatné míře odstraňuje zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody, u něhož ve zpětném vedení od vytápěcích těles k topnému kotli je zařazen trojcestný ventil, na který je napojeno přívodní vedení sluneční kolektorové jednotky, jejíž výstupní vedení je přes spojovací vedení napojeno na zpětné vedení v místě mezi troj čestným ventilem a topným kotlem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že spojovací vedení je na výstupní vedení sluneční kolektorové jednotky napojeno přes trojcestný směšovací ventil, na který je dále připojeno přiváděči vedení k sekci ohřevu užitkové vody, přičemž ve spojovacím vedení je uspořádán zpětný ventil. Sekce ohřevu užitkové vody je tvořena předřazeným zásobníkem napojeným na přívod užitkové vody a zásobníkem s elektrickým ohřevem opatřeným odběrem užitkové vody a spojeným přepouštěcím vedením s předřazeným zásobníkem, lhajcestný směšovací ventil a trojcestný ventil jsou svými ovládacími částmi napojeny na řídící elektronickou jednotku, na kterou je dále napojena ovládací část oběhového Čerpadla v přívodním vedení sluneční kolektorové jednotky. Oběhové Čerpadlo je opatřeno obtokovým vedením, ve kterém je zařazeno náhradní čerpadlo napojené přes řídící elektronickou jednotku na náhradní elektrický zdroj, kterým je výhodně fotovoltaický článek. Na řídící elektronicIfmT -feH rwt/lrii -ie dál a sn-fmn)* +γ>τίΤc Trúp+nwn vt* iluntícm jsxriej&iurové jeuuotl^y, snímač teploty ve zpětném vedení od vytápěcích těles, snímač teploty užitkové vody v předřazeném zásobníku a snímač teploty ve vytápěném prostoru. V přiváděcím vedení je jak přeď předřazeným zásobníkem, tak před zásobníkem s elektrickým ohřevem uspořádán vždy jede· uzavíratelný ventil. Vytápěcí tělesa jsou opatře na termostatickými ventily.

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle vynálezu zajišťuje maximální využití tepla získaného ze sluneční energie. Regulace celého zařízení je plně automatická, případné zásahy uživatele jsou pouze ve smyslu nasta vení regulace. Zařízení podle vynálezu, pracuje v závislosti na podmínkách bučí v režimu vytápění, resp. přitápění, nebo ohřevu, resp. predehřívání, užitkové vody a nebo v režimu současného vytápění a ohřevu, resp. předehřívání, užitkové vody s možností automatické plynulé regulace poměru mezi množstvími teplonosného média dodávaného sluneční kolektorovou jednotkou do vytápěcího okruhu a do okruhu ohřevu užitkové vody, přičemž vždy je upřednostňováno vytápění, protože zde je návratnost systému z finančního hlediska nejrychlejší. Maximálnímu využití sluneční energie napomáhá i rozdělení sekce ohřevu užitkové vody na dva zásobníky, přičemž užitkovou vodu v předřazeném zásobníku lze předehřívat již tehdy, když teplonosné médium má na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky teplotu jen o několik stupňů vyšší než je teplota užitkové vody v předřazeném zásobníku. Zařízení podle vynálezu zachovává plnou funkčnost, včetně regulace, i při výpadku elektrického proudu. Přepnutí na náhradní elektrický zdroj je plně automatické, stejně jako zpětné přepojení při obnově elektrického proudu. Při dlouhodobé nepřítomnosti, zejména v letních měsících., nejsou nutná žádná zvláštní opatření, např. vypuštění teplonosLs J* ca áj L· .j _L lAAXL; L· 'ii-L .< <. v' ix, V Ul V V Li-Liv pv ť stavení řídící elektronické jednotky na režim chlazení zásobníků užitkové vody.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad zařízení podle vynálezu je ve schématu zapojení znázorněn na připojeném obrázku.

Příklad provedení vynálezu

Sluneční kolektorová jednotka JL» tvořená alespoň jedním kolektorem, je svým výstupním vedením 27 napojena na trojcestný směšovací ventil 1 5. V přívodním vedení 26 sluneční kolektorové jednotky JL je mezi dvěma uzavíratelnými ventily 2 uspořádán filtr 6, oběhové čerpadlo 2» zpětná klapka £ a teploměr 2· Přívodní vedení 26 je opatřeno obtokovým vedením 28, které obchází umvíratelné ventily 2 ^se všemi uvedenými mezi nimi uspořádanými prvky 6> 2, £ a 2· V obtokovém vedení 28 je opět mezi dvěma uzavíratelnými ventily 2 uspořádán filtr 6, náhradní čerpadlo J, zpětné klapka £ a teploměr 2.

Na trojcestný směšovací ventil 15 je dále napojeno přiváděči vedení 31 k sekci ohřevu užitkové vody a spojovací vedení 25.» které vyúsťuje do zpětného vedení 30 od vytápěcích těles 23 k topnému kotli 21 a ve kterém je uspořádán zpětný ventil 20. Od topného kotle 21 vede k vytápěcím tělesům 23 vývodní' vedení 29. Vyústění spojovacího vedení 35 do zpětného vedení JO se nachází v místě mezi trojcestným ventilem 12,j který je zapojen ve zpětném vedení 30 a připojen, na pří— kotlem 21. Vytápěcí tělesa 23 jsou opatřena termostatickými ventily 24.

Sekce ohřevu užitkové vody obsahuje předřazený zásobník 16 napojený na přívod 32 užitkové vody a zásobník 17 s elektrickým ohřevem opatřený odběrem 34 ohřáté užitkové vody. Zásobníky 1 $ a 17 jsou spojeny přepouštěcím vedením 33 užitkové vody. Přiváděči vedení 31 je před každým zásobníkem 1 6. 17 opatřeno uzavíratelným ventilem 2·

Přívodní vedení 26 sluneční kolektorové jednotky 2 je před začátkem obtokového vedení 28 opatřeno odbočkou s tlakoměrem 1 C a expanzní nádrží 8 s pojistným ventilem 2.· Totéž je uspořádáno i u zpětného vedení 30 v místě před trojcestným ventilem 22.·

Ve výstupním vedení 27 sluneční kolektorové jednotky 2 je v nejvyšSím. místě uspořádán odvzdušňovací ventil 11 a dále je ve výstupním vedení 27 uspořádán mezi dvěma uzavíratelnými ventily 2 teploměr 2·

Ovládací části oběhového čerpadla 2., náhradního čerpadla 2» trojcestného ventilu 19 a trojcestného směšovacího ven tilu 15 jsou připojeny na řídící elektronickou jednotku 13. na kterou je připojen také náhradní elektrický zdroj 14. např fotovoltaický článek. Řídící elektronická jednotka 13 je dále spojena se snímačem 12 teploty na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky 2» snímačem 25 teploty ve zpětném vede6 ní' 30 od vytápěcích těles 23« snímačem ΐ8 teploty užitkové vody v předřazeném zásobníku 16 a snímačem 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru· Snímač 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru může být spojen i s regulační částí topného kotle 21·

Zařízení upřednostňuje za všech okolností přitápěni před ohřevem užitkové vody, protože tehdy je z finančního hlediska nejrychlejší návratnost. Vyhodnotí-li řídící elektronická jednotka 13 nutnost přitápění, což je tehdy, když teplota ve vytápěném prostoru poklesne pod nastavenou hodnotu, a je-li teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky X vyšší než je teplota ve zpětném vedení 30 od vytápěcích těles 23. přestaví trojcestný směšovací ventil 15 do polohy, kdy propojuje výstupní vedení 27 se spojovacím vedením 35 a uzavírá spojení mezi výstupním vedením 27 a přiváděcfm vedením Ji k sekci ohřevu užitkové vody. Zároveň řídící elektronická jednotka 13 také přestaví trojcestný ventil 19 do polohy přerušení zpětného vedení 30 a propojení zpětného vedení 30 s přívodním vedením 26 sluneční kolektorové jednotky i a uvede do činnosti oběhové Čerpadlo 2. Teplonosné médium ohřáté ve sluneční kolektorové jednotce i postupuje výstupním vedením 27. pres trojcestný směšovací ventil 15 do spojovacího vedení 35, dále přes zpětný ventil 2£, topný kotel 21 a jeho vývodním vedením 29 do vytápěcích těles 23. Z nich se teplonosné médium vrací zpětným vedením 30. přes trojcestný ventil 19 do přívodního vedení 26 a přes oběhové čerpadlo 2 zpět do sluneční kolektorové jednotky i, kde se opět ohřívá. Pokud toto přitápění není pro dosažení požadované teploty ve vytápěném prostoru dostatečné, uvede se do činnosti topný kotel 21 řízený snímačem 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru. Činnost sluneční kolektorové jednotky i přitom zůstává nezměněna, samozřejmě za stavu, kdy teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky i je stále vyšší než teplota ve zpětném vedení 30.

Je-li' teplota ve vytápěném prostoru dostatečná, řídící elektronická jednotka 13 porovná rozdíl teploty na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky 1 a teploty užitkové vody v předřazeném zásobníku 16 a je-li tento rozdíl dostatečný, např. již 5°, přestaví řídící elektronická jednotka 13 trojstupni vedení 27 s přiváděcím vedením 31 k sekci ohřevu užit kové vody a uzavírá spojení výstupního vedení 27 se spojovacím vedením 35. Teplonosné médium ohřáté ve sluneční kolektorové jednotce 1 je vedeno výstupním vedením 27. přes trojčestný směšovací ventil 15 do přiváděcího vedení 31 a podle polohy uzavíratelných ventilů 2 prochází buď oběma nebo jedním ze zásobníků 16* 17 užitkové vody, kterou ohřívá. Výhodné je, když je otevřen průchod pouze předřazeným zásobníkem 16. z něhož je předehřátá užitková voda při odběru převáděna přepouštěcím vedením 33 do zásobníku s elektrickým ohřevem, kde je případně dohřátá na požadovanou teplotu. Teplonosné médium po průchodu předřazeným zásobníkem 16 pokračuje přívodním vedením 26. přes oběhové čerpadlo 2 zpět do sluneční kolektorové jednotky 2, kde se opět ohřeje.

Je-li teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednot ky 2 taková, že postačí jak k přitápění, tak pro ohřev užitkové vody,'např. při slunečných podzimních dnech, přestaví řídící elektronická jednotka 13 trojcestný směšovací ventil 15 do některé z mezipoloh, kdy je výstupní vedení 27 pro pojeno jak se spojovacím vedením 35, tak s přiváděcím vedením 31. Poměr mezi množstvími teplonosného média, které jde do spojovacího vedení 35 a do přiváděcího vedení 31 řídící elektronická jednotka 13 reguluje plynulým přestavováním trojcestného směšovacího ventilu 15 do polohy odpovídající okamžitým podmínkám. Přitom je stále upřednostňováno přitápění před ohřevem užitkové vody, Teplonosné médium protéká při tomto režimu zároveň oběma cestami popsanými u obou před cházejících režimů.

Není-li teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky 2. dostatečná ani pro vytápění, ani pro ohřev užitkové vody, např· ve dnech bez slunečního svitu, řídící elektro— * nická jednotka 13 uzavře prostřednictvím trojcestného směšovacího ventilu 15 spojení výstupního vedení 27 jak se spojo—

- ^Γ *· —I 'i · X 7 (·* 7 š -· <( ; * ~ ί I f ... 1' . '< ....

Čerpadlo £ a přestaví trojcestný ventil 19 do polohy propojení obou Částí zpětného vedení 30 a uzavření vstupu do přívodního vedení 26« Vytápění potom zajištuje pouze topný kotel 21 řízený snímačem 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru a užitková voda je ohřívána jenom, v zásobníku 17 s elektrickým ohřevem. Při tomto režimu zabraňuje zpětný ven— * til 20 nežádoucímu průtoku teplonosného média spojovacím vedením 35 směrem k trojcestnému směšovacímu ventilu 15.

V případě výpadku elektrického proudu ze sítě řídící elektronická jednotka 13 okamžitě propojí náhradní elektrický zdroj 14. Při obnovení dodávky elektrického proudu zase okamžitě tento odpojí· Tím je zajištěno, že celé zařízení zůstává i při výpadku elektrického proudu ze sítě plně funkční.

♦

Přepojování mezi jednotlivými popsanými režimy, ve kterých zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody pracuje, plní elektronická řídící jednotka 13 zcela automaticky podle okamžitých podmínek.

Je možné přestavit řídící elektronickou jednotku 13 i na ’ režim, chlazení užitkové vody v zásobnících 16. 17, Při tomto ,· režimu je trojcestným směšovacím ventilem 15 propojeno výstupní vedení 27 s priváděcím vedením 31 i tehdy, když teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky J. je nižší než teplota užitkové vody v předřazeném zásobníku 1 6, Tento režim je vhodné nastavit při déletrvající nepřítomnosti, kdy není odebírána užitková voda, zejména v letních měsících.

} Jako nejvhodnější topný kotel 21 je u zařízení podle vy| nálezu použitelný elektrokotel nebo plynový kotel, které jsou snadno regulovatelné. Použije-li se kotel na tuhá paliva, je snímač 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru pouze informativním prvkem.

Termostatické ventily 24 u jednotlivých vytápěcích těles 23 zajišťují rychlejší nárůst teploty v chladnějších místnostech objektu, např. umístěných na severní straně.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle vynálezu je určeno především pro využití v menších objektech, zejména rodinných domcích. Je však také vhodné při příslušném dimenzování pro použití i v rekreačních objektech, hotelích a pod.

Claims (8)

1» Zařízení k vytápění objektů a ohřevu, užitkové vody, u něhož ve zpětném vedení od vytápěcích těles k topnému ko—

CJlJl x*č*í ciϋχα ίo' jϋ UbXi^y v tsxa t; jlx. ^í<i X». la.x j) jajxaí>-Ltv vodní vedení sluneční kolektorové Jednotky, jejíž výstupní vedení je. přes spojovací vedení napojeno na zpětná vedení v místě mezi trojcestným ventilem a topným kotlem, vyznačující' se tím, že spojovací' vedení /35/ je na výstupní vedení /27/ sluneční kolektorové jednotky /1/ napojeno přes tro jcestný směšovací ventil /15/» na který je dále připojeno přiváděči vedení /31/ k sekci ohřevu užitkové vody, přičemž ve spojovacím vedení /35/ je uspořádán zpětný ventil /20/·

2· Zařízeni k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že sekce ohřevu užitkové vody je tvořena předřazeným zásobníkem /16/ napojeným na přívod /32/ užitkové vody a zásobníkem /17/ s elektrickým ohřevem opatřeným odběrem /34/ užitkové vody a spojeným přepouátěcím vedením /33/ s předřazeným zásobníkem /16/.

3. Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, Že trojcestný směšovací ventil /15/ a trojcestný ventil /19/ jsou svými ovládacími částmi napojeny na řídící elektronickou jednotku /13/, na kterou je dále napojena ovládací část oběhového čerpadla /2/ v přívodním vedení /26/ sluneční kolektorové jednotky /1/.

I

4. Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 3, vyznačující se tím, že oběhové Čerpadlo /2/ l je opatřeno obtokovým vedením /28/, ve kterém je zařazeno náhradní čerpadlo /3/ napojené přes řídící elektronickou jednotku /13/ na náhradní elektrický zdroj /14/·

5· Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody padle nároku 4, vyznačující se tím, že náhradní elektrický zdroj /14/ je tvořen fotovoltaickým článkem,

6, Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 3, vyznačující se tím, že na řídící elektronickou jednotku /13/ je napojen snímač /12/ teploty na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky /1/, snímač /25/ teploty ve zpětném vedení /30/ od vytápěcích těles /23/, snímač /18/ teploty užitkové vody v předřazeném zásobníku /16/ a snímač /22/ teploty vzduchu ve vytápěném prostoru.

7, Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 2, vyznačující se tím, že v přiváděcím vedení /31/ je jak před předřazeným zásobníkem /16/, tak před zásobníkem /17/ s elektrickým ohřevem uspořádán vždy jeden uzavíratelný ventil /7/.

8, Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 6, vyznačující se tím, že vytápěcí tělesa /23/ jsou opatřena termostatickými ventily /24/.