CZ281515B6 - Zapojení pro předávání tepelné energie nebo energie chladu - Google Patents

Abstract

Zapojení pro předávání tepelné energie nebo energie chladu sestává z čerpadla (1) dodávky tepla, jehož výstup je propojen s úsekem potrubí (17) dodávky tepla, které přechází v přívodním potrubí (2) dodávky tepla a které vstupuje do spotřebiče (3) tepla, z něhož vystupuje vratné potrubí (4) tepla přecházející v úsek potrubí (17) dodávky tepla, jehož konec vstupuje do čerpadla (1) dodávky tepla. Zdroje (13) tepla jsou spolu s čerpadly (8) zdrojů tepla připojeny paralelně ke krátkým úsekům potrubí (17) dodávky tepla prostřednictvím přívodních potrubí (6) zdroje tepla a výstupních potrubí (7) zdroje tepla.ŕ

Description

Vynález se týká zapojení zdrojů tepla nebo chladu v obvodu se spotřebitelem tepla nebo chladu, oddělující proudové poměry v přenosové síti od poměrů na zdrojích tepla.

Dosavadní stav techniky

Podle obvyklých zapojení jsou zdroje tepla zařazeny sériové v potrubí rozvodu tepla. Sníženi nebo zvýšení průtoku teplonosného média soustavou, se projevuje kolísáním průtoku přes zdroje tepla. Tím se náhodné mění podmínky pro provoz zdrojů tepla. Při extréme malých průtocích přes zdroj tepla dochází k jeho vypínání od ochran, při velkých průtocích se nedosáhne požadovaného ohřátí média. Zvlášť nevýhodné je to u zdrojů tepla se stálým tepelným výkonem, například u plynových motorů. Další nevýhodou je nutnost používání škrticích armatur pro řízení průtoku přes takto zapojené zdroje tepla. Nevýhodou je i složitost a velký rozsah rozvodů pro připojeni více zdrojů tepla s dopadem na cenu zařízení. Systémy a způsoby regulace takto zapojených zdrojů tepla jsou složité a náročné na měřicí a řídicí techniku. Přitom nelze beze zbytku využít energeticky úsporná regulační zařízení jako například čerpadla s proměnnými otáčkami.

Jsou známa i zapojení, která umožňují vzájemně nezávislé proudění teplonosné látky v jednom okruhu nebo více okruzích spotřebičů tepla a nezávislé proudění v jednom nebo více okruzích zdrojů tepla. V takových zapojení se okruhy spotřebičů tepla a okruhy zdrojů tepla vždy stýkají ve výměnících tepla nebo ve vyrovnávačích tlaku různé konstrukce. U vyrovnavačů tlaku jde většinou o tlakové nádoby různé prostorové orientace, vodorovné, svislé, s vnitřními vestavbami nebo bez nich. Vestavby, orientace a rozměry vyrovnavačů tlaku slouží přitom k požadovanému usměrnění proudění jednotlivých okruhů. Nevýhoda zapojeni s výměníky tepla nebo s vyrovnavači tlaku je jednak nutnost instalace dalšího zařízení, jednak množství dalších propojovacích potrubí pro jednotlivé okruhy.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro předáváni tepelné energie nebo energie chladu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že čerpadlo dodávky tepla je spojeno s úsekem potrubí dodávky tepla, které přechází v přívodní potrubí dodávky tepla a které vstupuje do spotřebičů tepla. Ze spotřebičů tepla vystupuje vratné potrubí tepla, jež přechází v úsek potrubí dodávky tepla, jehož konec vstupuje do čerpadla dodávky tepla. Zdroje tepla jsou spolu s čerpadly zdrojů tepla připojeny paralelné ke krátkým úsekům potrubí dodávky tepla prostřednictvím přívodních potrubí zdroje tepla a výstupních potrubí zdroje tepla.

Výhodné je použít v soustavě akumulátor tepla, který je svým jedním výstupem horkého potrubí akumulátoru tepla spojen s výstupním potrubím zdroje tepla napojeným na úsek potrubí dodávky tepla. Druhým výstupem, kterým je studené potrubí akumulátoru

-1CZ 281515 B6 tepla je akumulátor tepla přes čerpadlo nabíjení akumulátoru a uzávěr čerpadla nabíjení a současně přes čerpadlo vybíjení akumulátoru a uzávěr čerpadla vybíjeni spojen s přívodním potrubím zdroje tepla, které je připojeno k procházejícímu úseku potrubí dodávky tepla. Akumulátor tepla je svým druhým výstupem, kterým je studené potrubí akumulátoru tepla, propojen s přívodním potrubím zdroje tepla prostřednictvím uzávěru čerpadla vybíjení a čerpadla vybíjení akumulátoru tepla. Čerpadla vybíjeni a nabíjení akumulátoru tepla spolu s uzávěry čerpadel nabíjení a vybíjení mohou být zapojena namísto ve studeném potrubí akumulátoru tepla také v horkém potrubí akumulátoru tepla.

Cílem takového zapojení spotřebičů, zdrojů, čerpadel, akumulátorů, potrubí a armatur v systému předávání tepla nebo chladu je to, aby proudění teplonosné látky nebo chladivá přes spotřebiče tepla a proudění přes jednotlivé zdroje a jednotlivé akumulátory tepla nebo chladu se navzájem prakticky neovlivňovalo a bylo způsobeno a řízeno vždy jen jedním čerpadlem nebo skupinou spolupracujících čerpadel a armatur, přičemž tohoto stavu je dosaženo bez použití výměníků tepla, vyrovnavačů tlaku a podobných zařízení pouhým vhodným uspořádáním a napojením potrubí.

Při zapojeni podle vynálezu je vytvořen uzavřený okruh pro cirkulaci teplonosné látky přes čerpadlo nebo více spolupracujících čerpadel zdroje tepla, přes úseky potrubí dodávky tepla, přes přívodní a vratné potrubí dodávky tepla a přes spotřebiče tepla. V uzavřeném okruhu nejsou zapojeny žádné zdroje nebo akumulátory tepla ani výměníky tepla nebo hydraulické vyrovnavače tlaku. Zdroje tepla jsou spolu s vlastními čerpadly připojeny paralelně ke krátkým úsekům potrubí dodávky tepla uzavřeného okruhu.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že proudění teplonosného média zdroje tepla je nezávislé na proudění teplonosného média přes spotřebiče tepla. Průtok zdroje tepla se jednoduše a přesné řídí například otáčkami čerpadel zdroje tepla a není nutné používat škrticí ventily a průtokoměry pro regulaci průtoku. Průtok přes zdroje tepla není ovlivněn kolísáním průtoku teplonosného média přes spotřebiče tepla, ani kolísáním průtoku přes ostatní zdroje tepla. Hydraulický návrh, průtočné poměry a řízení průtoku v závislosti na tepelném výkonu každého zdroje tepla jsou identické pro všechna takto koncipovaná zapojení. To znamená, že zařízení sestávající ze zdroje tepla, čerpadla zdroje tepla, propojovacího potrubí a vlastního systému řízení je univerzální a uplatní se v každém takovém zapojení. Připojováni libovolného reálného počtu zdrojů tepla k takto navržené soustavě je jednoduché, jednoznačné, zapojení se navzájem neovlivňují a vystačí se s minimálním množstvím potrubí a armatur. Uvedené zapojení umožňuje jednoduše udržet předepsané teplotní parametry zdroje tepla, například pro zabránění kondenzace páry ze spalin, při libovolných teplotách teplonosného média v okruhu spotřebiče tepla.

Přehled znázornění na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen na připojeném výkrese, na kterém je ve schématu znázorněno zapojení pro předávání tepelné energie nebo energie chladu podle vynálezu.

-2CZ 281515 B6

Příklad provedeni vynálezu čerpadlo 1 dodávky tepla je napojeno výtlačným hrdlem na přívodní potrubí 2 dodávky tepla, které vede ke spotřebičům £ tepla. Od spotřebičů 3 tepla vede vratné potrubí 4 dodávky tepla zpét k sacímu hrdlu čerpadla £ dodávky tepla. K vratnému potrubí 4 dodávky tepla je připojeno zařízeni 14 pro udržování tlaku v soustavě. V přívodním potrubí 2 dodávky tepla i vratném potrubí 4 dodávky tepla jsou ke krátkému úseku potrubí 17 dodávky tepla paralelné připojeny zdroje 13 tepla, každý s vlastním čerpadlem 8 zdroje tepla, a to tak, že přívodní potrubí 6 zdroje tepla je k úseku 17 potrubí dodávky tepla připojeno vzhledem k proudění teplonosné látky před výstupní potrubí 7 zdroje tepla. Mezi přívodní potrubí 6 zdroje tepla a výstupní potrubí 7 zdroje tepla je připojen akumulátor 5 tepla. Horké potrubí 16 akumulátoru tepla je připojeno jedním koncem k výstupnímu potrubí 7. zdroje tepla a druhým koncem k akumulátoru 5, tepla. Studené potrubí 15 akumulátoru tepla je připojeno jedním koncem k akumulátoru 5 tepla a druhým koncem přes čerpadlo 11 nabíjení akumulátoru tepla a uzávěr 12 čerpadla nabíjení a současně přes uzávěr 10 čerpadla vybíjení a čerpadlo 9 vybíjeni akumulátoru tepla k přívodnímu potrubí 6 zdroje tepla.

Ohřátá teplonosná látka je čerpadlem 1 dodávky tepla přívodním potrubím 2 dodávky tepla dodávána k jednotlivým spotřebičům 2 tepla. Od spotřebičů 3 tepla odchází teplonosná látka, jež předala část tepla spotřebičům 2 tepla, vratným potrubím 4 dodávky tepla. Její průtok je ovlivněn pouze průtokovým odporem spotřebičů 2 tepla a řízenými změnami parametrů čerpadla 1 dodávky tepla. V případě, že zdroje 13 tepla a jejich čerpadla 8 zdroje tepla nejsou zapnuty, obíhá teplonosná látka od čerpadla 1 dodávky tepla přes spotřebiče 3 tepla, kde část tepla je odebrána a vratným potrubím 4 přichází opět k čerpadlu 1 dodávky tepla a děj se opakuje. Při této cirkulaci, kdy zdroj 13 tepla teplo neprodukuje a čerpadlo 8 zdroje tepla není v činnosti, dochází na spotřebičích 2 tepla ku stále nižšímu odběru tepla. Zdroje 13 tepla jsou zapojeny paralelně ke krátkým úsekům potrubí 17 dodávky tepla tak, že prakticky neovlivňují tlakové poměry ani v okruhu spotřebičů 2 tepla ani mezi sebou navzájem při změnách průtoku přes čerpadla 8,9,11. Zároveň změny průtoku přes spotřebiče 2 tepla, nezpůsobují prakticky žádný tlakový spád v potrubních větvích jednotlivých zdrojů 13 tepla. Průtok teplonosné látky přes zdroje 13 tepla, je určen pouze hydraulickým odporem větvi jednotlivých zdrojů 13 tepla a výkonem jednotlivých čerpadel 8,9,12. Průtoky teplonosné látky v okruhu vratného potrubí 4 a přívodního potrubí 2 dodávky tepla, jsou na průtoku teplonosné látky v okruhu přívodního potrubí 6 zdroje tepla přes jednotlivé zdroje 13 tepla, a výstupní potrubí 7 zdroje tepla, prakticky z hydraulického hlediska nezávislé. Průtok v každé větvi se proto může snadno a přesně řídit podle potřeby spotřebičů 2 tepla a možností zarojů 13 tepla. Tepelný výkon zdrojů 13 tepla se v takto zapojené >stavě může jednoznačně řídit podle použité energetické bilance celého systému a podle požadovaných nebo limitních teplot tepl.onosného média v různých místech větví. V případě poklesu tepxocy média přiváděného k spotřebičům 2 tepla pod žádanou hodno-zvýší řízený tepelný výkon jednotlivých zdrojů 13 tepla. Také ~e možné deficit tepla vyrovnat spuštěním čerpadla 9 vybíjení aí.látoru tepla, při otevřeném uzávěru 10 čerpadla vybíjení .

-3CZ 281515 B6 vřeném uzávěru 12 čerpadla nabíjeni. Tak se dodává akumulované teplonosné médium z akumulátoru 5 tepla výstupním potrubím 7 dodávky tepla, ke spotřebičům 2 tepla. Naakumulování teplonosného média do akumulátoru 5 tepla se provede v době, kdy není vysoký odběr tepla spotřebiči 2 tepla. Teplonosné médium o vysoké teplotě čerpané od zdrojů 13 tepla čerpadlem χ zdroje tepla do výstupního potrubí χ dodávky tepla je za pomoci čerpadla 11 nabíjení naplněno do akumulátoru 5 tepla. Tento úkon je proveden při otevřeném uzávěru 12 čerpadla nabíjeni a uzavřeném uzávěru 10 čerpadla vybíjeni.

Stejné zapojení a stejný způsob provozu je možné použít pro rozvod chladu chladicí kapalinou.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (2)

1. Zapojení pro předávání tepelné energie nebo energie chladu využívající k předávání energie teplonosnou látku čerpanou v potrubí pomoci čerpadel, vyznačující se tím, že čerpadlo (1) dodávky tepla je na výstupu spojeno s úsekem potrubí (17) dodávky tepla, které přechází v přívodní potrubí (2) dodávky tepla a které vstupuje do spotřebiče (3) tepla z něhož vystupuje vratné potrubí (4) tepla přecházející v úsek potrubí (17) dodávky tepla, jehož konec vstupuje do čerpadla (1) dodávky tepla, přičemž zdroje (13) tepla jsou spolu s čerpadly (8) zdroje tepla připojeny paralelně ke krátkým úsekům potrubí (17) dodávky tepla prostřednictvím přívodních potrubí (6) zdroje tepla a výstupních potrubí (7) zdroje tepla.

2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na přívodní potrubí (6) zdroje tepla je připojena jedna větev studeného potrubí (15) akumulátoru tepla na niž je napojen uzávěr (12) čerpadla nabíjení, dále čerpadlo nabíjeni akumulátoru tepla a vstup akumulátoru (5) tepla, zároveň je na potrubí (6) zdroje tepla připojena druhá větev studeného potrubí (15) na které je napojeno čerpadlo (9) vybíjení akumulátoru tepla, dále uzávěr (10) čerpadla vybíjení a také vstup akumulátoru (5) tepla, zatímco akumulátor (5) tepla je svým výstupem napojen na horké potrubí (16) akumulátoru tepla, které je připojeno na výstupní potrubí (7) zdroje tepla.