CZ2770U1

CZ2770U1 - Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody

Info

Publication number: CZ2770U1
Application number: CZ19943143U
Authority: CZ
Inventors: Jindřich Beneš
Original assignee: Eko/Tep Jindřich Beneš
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1994-12-13

Description

Zařízení' k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení' k vytápění objektů 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 však 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 2 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 ohřáté užitkové' vody, je zapotřebí sluneční kolektorovou jednotku, vypustit, aby nedocházelo k přehřátí užitkové vody v zásobnících 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 technického řešení

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, ýeýíž výstupní vedení je pres spojovací vedení napojeno na zpětné: vedení v místě mezi trojcestným ventilem a topným kotlem podle technického řešení, 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. Trojcestný 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 elektronickou. jednotku je dále napojen snímač teploty- na výstupu ze sluneční' kolektorové jednotky, snímač teploty ve zpětném vedeni od vytápěcích těles, snímač teploty užitkové vody v předřazeném zásobníku a snímač teploty ve vytápěném prostoru. V přiváděcím vedení je jak před předřazeným zásobníkem, tak před zásobníkem s elektrickým ohřevem uspořádán vždy jeden uzavíratelný ventil. Vytápěcí tělesa jsou opatřena termostatickými ventily.

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle technického řešení zajišťuje maximální využití tepla získaného- ze sluneční energie. Regulace celého zařízení je plně automatická, případné zásahy uživatele jsou pouze ve smyslu nastavení' regulace. Zařízení podle technického řešení pracuje v závislosti na podmínkách bun v režimu vytápění, resp. přitápění', nebo ohřevu, resp. předehřívání, 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 technického řešení zachovává plnou funkčnost, včetně regulace, i při výpadku elektrického proudu. Přepnutí' na náhradní elektrický zdroj je plně automatické, stejně jako zpětné přepojení pří obnově elektrického proudu. Při dlouhodobé nepřítomnosti, zejména v letních měsících, nejsou; nutná žádná zvláštní opatření, napr. vypuštění teplonosného média ze sluneční kolektorové jednotky, ale pouze přestavení' řídící' elektronické jednotky na režim chlazení zásobníků užitkové vody.

Přehled obrázků na výkresech

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

Příklad provedení' technického řešení

Sluneční kolektorová jednotka £, tvořená alespoň jedním kolektorem, je svým výstupním vedením 27 napojena na trojcestný směšovací ventil 15. V přívodním vedení 26 sluneční kolektorové Jednotky £ 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 uzavířatelné ventily 2 se všemi uvedenými. mezi nimi uspořádanými, prvky 6, 2, £ a 7 obtokovém vedení 28 je opět mezi dvěma uzavíratelnými ventily 2 uspořádán filtr 6_, náhradní čerpadlo J, zpětná klapka £ a teploměr 2·

Na trojcestný směšovací ventil 15 je dále napojeno přiváděči' vedení ±L k sekci ohřevu užitkové vody a spojovací ve dění 35. 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 19., který je zapojen ve zpětném vedení 30 a připojen na přívodní vedení 26 sluneční kolektorové jednotky £, a topným kotlem 21. Vytápěcí tělesa 23 jsou opatřena termostatickými ventily 24«

Sekce ohřevu užitkové vody obsahuje předřazený zásobník 16 napojený na přívod β2 užitkové vody a zásobník 1 7 s elektrickým ohřevem opatřený odběrem 34 ohřáté užitkové vody. Zásobníky 16 a 17 jsou spojeny přepouštěcím vedením 33 užitkové vody. Přiváděči vedení 31 je před každým zásobníkem 16, 17 opatřeno uzavíratelným ventilem 2·

Přívodní vedení 26 sluneční kolektorové jednotky χ je před z-ačátkem obtokového vedení 28 opatřeno odbočkou s tlakoměrem 10 a expanzní nádrží 3 s pojistným ventilem χ. Totéž. je uspořádáno i u zpětného vedení 30 v místě před trojce stným ventilem 19.

Ve výstupním vedení' 27 sluneční kolektorové jednotky £ je v nejvyšším 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 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 fot o vol ta i cký Článek. Řídící elektronická jednotka 13 je dále spojena se snímačem 12 teploty na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky £, snímačem 25 teploty ve zpětném vedení JO od vytápěcích těles 23. snímačem 18 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 přitápění před ohřevem užitkové vody, protože tehdy je z finančního hlediska nejrychlejší' návratnost. Tyhodnotí-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 χ 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 JI a uzavírá spojení mezi výstupním vedením 27 a přívádě cím vedením II fc sekci ohřevu, užitkové vody. Zároveň řídící elektronická, jednotka 1,3 také přestaví trojcestný ventil 19 do polohy přerušení zpětného vedení' 30 a propojení zpětného vedení 30 s přívodním vedením 26 sluneční kolektorová jednotky X a uvede do činnosti oběhové čerpadlo 2. Teplonosná médium ohřáté ve sluneční kolektorové jednotce χ postupuje výstupním vedením 27. přes trojcestný směšovací ventil. 15 db spojovacího vedení 35, dále přes- zpětný ventil. 20> topný kotel 21 a jeho vývodním vedením 29 do vytápěcích těles 23. Z nich se teplonosné médium vrací zpětným vedením JO, přes trojcestný ventil 19 do přívodního vedení 26 a přes oběhové čerpadlo 2 zpět do sluneční kolektorové jednotky X_y 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 X přitom zůstává nezměněna, samozřejmě za stavu, kdy teplota na výstupu ze sluneční kolektorové jednotky X je stále vyšší než teplota ve zpětném vedení 30.

v předřazeném zásobníku 16 a je-li tento rozdíl dostatečný,

čestný směšovací' ventil 15 do polohy, ve které propojuje výstupní vedení 27 s přiváděcím vedením 31 k sekci ohřevu užit kove vody a uzavírá', spojení výstupního vedení 27 se spojovacím vedením 35. Teplonosné médium ohřáté ve sluneční kolektorové jednotce 2 je vedeno výstupním vedením 27. přes trojce stny směšovací ventil 15 do přiváděcího vedení 31 a podle polohy uzavíratelných ventilů 2 prochází' buň oběma nebo jedním ze zásobníků 16, 12 užitkové vody, kterou ohřívá. Výhodné je, když je otevřen průchod pouze předřazeným zásobníkem. 16, z něhož je předehřátá užitková voda při odběru převáděna prepouštěcfm vedením 33 do zásobníku 17 s elektrickým ohřevem, kde je případně dohřátá na požadovanou teplotu. Teplonosné médium po průchodu předřazeným zásobníkem 16 pokračuje přívodním vedením 26. pres 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, která jde ďo 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 přitápěni 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 1 dostatečná ani pro vytápění, ani pro ohřev užitkové vody, např. ve dnech bez slunečního svitu, řídící elektronická jednotka u uzavře prostřednictvím troýcestného směšovacího ventilu 15 spojení' výstupního vedení 27 jak se spojovacím vedením 35. tak s přiváděcím vedením 31. vypne oběhové čerpadla 2 a přestaví trojcestný ventil 19 do polohy propojení obou, částí zpětného vedení 30 a uzavření vstupu do přívodního vedení 26. Vytápění potom zajišťuje 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 ventil 20 nežádoucímu průtoku teplonosného média spojovacím vedením 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 Ϊ 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' řídící elektronická jednotka 13 zcela automaticky podle okamžitých podmínek.

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

Jako neývhoanější topný' kotel 21 je u zařízení podle

na tuhá paliva, je snímač 22 teploty vzduchu ve vytápěném prostoru pouze informativním, prvkem.

Termostatické ventily 24 u jednotlivých vytápěcích, tě

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení 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

NÁROKY NA OCHRANU

1. 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 pres spojovací vedení napojeno na zpětné 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 trojcestný 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. Zařízení fc 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 přepouštěcím 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/.
4o Zařízení k vytápění objektů podle nároku 3, vyznačující se tím, je opatřeno obtokovým vedením /23/, náhradní čerosdlo /3/ nanošené Dřeš a ohřevu užitkové vody že oběhové čerpadlo /2/ ve kterém je zařazeno řídící elektronickou jednotku /13/ na náhradní elektrický zdroj /14/.
5. Zařízení' k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle 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 přeď zásobníkem /17/ s elektrickým ohřevem uspořádán vždy jeden uzavíratelný ventil /7/.
8_O Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody podle nároku 6, vyznačující se tím, že vytápěcí tělesa /23/ j-'sou opatřena termostatickými ventily /24/.