CZ297160B6

CZ297160B6 - Zarízení a zpusob zásobování spotrebicu tepelnou energií, popr. chladicí energií

Info

Publication number: CZ297160B6
Application number: CZ20040135A
Authority: CZ
Inventors: Schwarz@Alois
Original assignee: Entech Energie Management Gmbh
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2006-09-13
Also published as: DE50205047D1; CN1238663C; TNSN03150A1; WO2003010469A1; HU228168B1; US6990830B2; US20040144126A1; CN1554002A; EP1409929B1; JP2004536274A; SK432004A3; ATE310927T1; CZ2004135A3; AU2002322141B2; RU2004101969A; HUP0401952A2; WO2003010469A8; CA2455563C; CA2455563A1; JP3995652B2

Abstract

Zarízení a zpusob zásobování spotrebicu (I az V) tepelnou energií, popr. chladicí energií, pomocí nosného média s alespon jedním zdrojem pro tepelnouenergii, popr. pro chladicí energii, jehoz výstupní vedení je ulozeno na vstup alespon jednoho tomuto prirazeného, riditelného rozdelovacího zarízení(20, 30, 40, 50), které je vytvoreno vetsím mnozstvím výstupu, na které jsou prívodní vedení ke spotrebicum (I az V) napojena na teplo, popr. na chlad, s ruznými úrovnemi teploty, pricemz je rozdelovacím zarízením (20, 30, 40, 50) volitelný jeden zespotrebicu (I az V), kterému je priveditelné nosné médium s potrebnou úrovní teploty. Pritom je alespon cásti spotrebicu (I az V) pro tepelnou energii s ruznými úrovnemi teploty paralelne zarazen alespon jeden zásobník (Ia az Va) tepla, ve kterém jeulozitelná prebytecná tepelná energie s danou úrovní teploty a ze kterého lze odebírat v nem obsazenou tepelnou energii a privádet spotrebicum (I az V) s dotcenou úrovní teploty.

Description

Zařízení a způsob zásobování spotřebičů (1 až V) tepelnou energií, popř. chladicí energií, pomocí nosného média s alespoň jedním zdrojem pro tepelnou energii, popř. pro chladicí energii, jehož výstupní vedení je uloženo na vstup alespoň jednoho tomuto přiřazeného, řiditelného rozdělovacího zařízení (20, 30, 40, 50), které je vytvořeno ' větším množstvím výstupů, na které jsou přívodní vedení ke spotřebičům (I až V) napojena na teplo, popř. na chlad, s různými úrovněmi teploty, přičemž je rozdělovacím zařízením (20, 30, 40, 50) volitelný jeden ze spotřebičů (I až V), kterému je přiveditelné nosné médium s potřebnou úrovní teploty.

Přitom je alespoň části spotřebičů (1 až V) pro tepelnou energii s různými úrovněmi teploty paralelně zařazen alespoň jeden zásobník (Ia až Va) tepla, ve kterém je uložitelná přebytečná tepelná energie s danou úrovní teploty a ze kterého lze odebírat v něm obsaženou tepelnou energii a přivádět spotřebičům (I až V) s dotčenou úrovní teploty.

Zařízení a způsob zásobování spotřebičů tepelnou energií, popř. chladicí energií

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení a způsobu zásobování spotřebičů tepelnou energií, popř. chladicí energií, pomocí nosného média s alespoň jedním zdrojem pro tepelnou energii, popř. pro chladicí energii, jehož výstupní vedení je uloženo na vstup alespoň jednoho jemu přiřazeného řiditelného rozdělovacího zařízení, které je vytvořeno větším množstvím výstupům, na které jsou přívodní 10 vedení ke spotřebičům napojena na tepelnou energii, popř. chladicí energií, s různými úrovněmi í teploty, přičemž je rozdělovacím zařízením volitelný jeden ze spotřebičů, kterému je přiveditelné nosné médium s potřebnou úrovní teploty.

Dosavadní stav techniky

Takové zařízení je známo ze spisu EP 0 711 958. U tohoto známého zařízení jsou spotřebiče zapojeny v sérii na tepelnou energii, popř. chladicí energii, s rozdílnou úrovní teploty. Tím se ta tepelná energie, která není spotřebičem s danou úrovní teploty vyžadována, vede dále k následně 20 zapojenému spotřebiči s nižší úrovní teploty. Ta tepelná energie, která není vyžadována žádným v sérii zapojeným spotřebičem s různými úrovněmi teploty, se nakonec předává zásobníku tepla, ze kterého se tepelná energie odvádí a pomocí tepelného čerpadla se zvedá na takovou úroveň teploty, že se může opět přivádět jednomu ze spotřebičů s vysokou úrovní teploty.

Toto známé zařízení však proto neodpovídá zcela požadavkům, když se tato tepelná energie s danou úrovní teploty, která se v přiřazeném spotřebiči bezprostředně nevyžaduje, přivádí následně zapojenému spotřebiči s nižší úrovní teploty. Protože se tím teplota této tepelné energie snižuje, není tedy dále pro spotřebiče s vyšší úrovní teploty již k dispozici.

Podstata vynálezu ‘ Základem vynálezu je tedy úkol, zdokonalit takové zařízení v tom smyslu, aby se termická ener| gie s danou úrovní teploty, která není přiřazeným spotřebičem bezprostředně vyžadována, mohla í 35 tomuto přivádět také později, totiž jakmile je potřebná. Toto se podle vynálezu dosahuje tím, že

Γ přinejmenším části spotřebičů pro tepelnou energii s rozdílnými úrovněmi teploty je paralelně | zapojen alespoň jeden zásobník tepla, ve kterém je uložitelná přebytečná tepelná energie s danou | úrovní teploty a ze kterého lze tepelnou energii v něm obsaženou odebírat a lze ji přivádět spo£ třebiči s dotčenou úrovní teploty.

1' ⁴⁰

Výhodně je o sobě známé způsobem upraveno větší množství spotřebičů pro tepelnou energii s různými úrovněmi teploty, přičemž je každému tomuto spotřebiči paralelně zapojen zásobník ----- — tepla. Dále je výhodně zdroj pro chladicí energii o’sobě’známým'způsobem vytvořen alespoň jedním ekologickým kolektorem, popř. tepelným čerpadlem, ale alespoň jednomu spotřebiči pro 45 chladicí energii je rovněž přiřazen zásobník pro chladicí energii.

Podle výhodné formy provedení jsou mezi přívodními vedeními k napájení tepelnou energií a chladicí energií do přiřazených spotřebičů zapojeny uzavírací ventily. Tím se může do zařízení jak přivádět a v tomto ukládat tepelná energie, tak se také může spotřebičům přivádět chladicí 50 energie, aby se dosáhlo klimatizace. Výhodně jsou do přívodních vedení k napájení tepelnou energií a chladicí energií do stěn zapojeny reverzní ventily, kterými se stěnám přivádí tepelná ř energie zdola a chladicí energie shora.

f Podle další výhodné formy provedení jsou mezi zpětnými vedeními a přívodními vedeními za sebou zapojených spotřebičů pro různé úrovně teploty upraveny tato bezprostředně spojující

-1 CZ 297160 B6 κ ·

ϊ

I

p..

vedení a přívodní vedení rozdělovacího zařízení je napojitelné na přívodní vedení spotřebiče s nejvyšší úrovní teploty a zpětné vedení rozdělovacího zařízení na zpětné vedení spotřebiče s nejnižší úrovní teplot.y Podle způsobu podle vynálezu se tato termická energie, předaná zdrojem pro tepelnou energii, popř. pro chladicí energii, která není spotřebiči vyžadována, předána 5 alespoň jednomu z termických zásobníků, paralelně zařazených ke spotřebičům s různou úrovní teploty, jakož se v tomto ukládá, a v případě potřeby, především po odpojení topného kotle, popř. tepelného čerpadla, nacházejícího se v zařízení, se termická energie ze zásobníku odebírá a přivádí se spotřebičům.

Přehled obrázku na výkrese

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím jediného příkladu provedení znázorněného na obr. 1 na výkresu, na kterém představuje zařízení podle vynálezu ve schematickém zobrazení.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení podle vynálezu obsahuje větší množství zařízení k předávání tepelné energie, popř. 20 chladicí energie, totiž topný kotel 1, dva sluneční, popř. ekologické kolektory 2 a 3 a tepelné čerpadlo 4. Těmito zařízeními se pomocí teplonosného média předává tepelná energie, popř. chladicí energie, s různými úrovněmi teploty. Přitom se topným kotlem 1 předává tepelná energie s teplotou v oblasti od 95 do 30 °C, kolektory 2 a 3 se v závislosti na klimatických poměrech předává tepelná energie, popř. chladicí energie, v oblasti od 100 do —40 °C a tepelným čer25 padlém 4 se přidává tepelná energie, popř. chladicí energie, od 50 do -20 °C.

Na zdroje tepelné energie, popř. chladicí energie, je napojeno větší množství obvodů spotřebičů I a V, které vyžadují různé úrovně teploty. Jsou to první topný obvod spotřebičů I pro vytápění místností, např. pomocí radiátorů, dále druhý topný obvod spotřebičů II pro vytápění vnitřních 30 stěn, dále třetí topný obvod spotřebičů III pro podlahové topení, dále čtvrtý topný obvod spotřebičů IV pro vytápění vnějších stěna a nakonec chladicí zařízení, tj. spotřebiče V, a zásobník chladu Vb.

Topný kotel 1 je vedeními 11 a 1 la napojen pouze na první obvod spotřebičů I pro vytápění 35 místnosti. Naproti tomu jsou kolektory 2 a 3, jakož i tepelná čerpadla 4 rozdělovacími zařízeními

20, 30, 40 a 50 napojeny na obvody spotřebičů I až V. Tak je rozdělovači zařízení 20 přívodním vedením 21 a zpětným vedením 21a napojeno na obvod spotřebičů I, jakož i dalšími přívodními vedeními 22 až 25 a zpětnými vedeními 22a až 25a na obvody spotřebičů II až V. Stejným způsobem j sou také rozdělovači zařízení 30, 40 a 50 napojena na obvody I až V spotřebičů.

Rozdělovacími zařízeními 20, 30, 40 a 50 se tepelná energie, popř. chladicí energie, dává k dispozici generátory tepla, popř. generátory chladu, s různými úrovněmi teploty a přivádí tomu ” obvodu spotřebičů I až V, ve kterém se vyžaduje dotčená úroveň teplotyrProto jsou v jednotlivých obvodech spotřebičů I až V upravena směšovací zařízení M a čerpadla P,

Od rozdělovačích zařízení 20, 30, 40 a 50 se v závislosti na tom, jakou teplotu má nosné médium, předené přiřazeným zdrojem tepla, popř. zdrojem chladu, toto jedním z přívodních vedení přivádí tomu obvodu spotřebičů I až V, který je na tuto úroveň teploty přizpůsoben. Pomocí čerpadla P, upraveného v dotčeném obvodu spotřebičů I až V, se nosné médium přes směšovací zařízení 50 přivádí alespoň jednomu spotřebiči I, až V, nacházejícímu se v tomto obvodu. Zpětný tok od tohoto spotřebiče I až V je jednak napojen na směšovací zařízení a jednak se uskutečňuje přiřazeným zpětným vedením, kterým se ochlazené nosné médium dále odvádí.

Pokud se v takovém zařízení nevyžaduje tepelná energie s odpovídající úrovní teploty, přivedená 55 jednomu z obvodů spotřebičů I a V, nevede se však dále na následně zapojený obvod spotřebičů

-2CZ 297160 B6 s nižší úrovní teploty, ale spíše se ukládá s touto úrovní teploty. Proto je na rozdělovači zařízení 20, 30 a 40 paralelně k obvodům spotřebičů I až V napojeno přinejmenším jeden zásobník Ia až Va, ve kterém se ukládá takový podíl tepelné energie, popř. chladicí energie, který se v přiřazeném obvodu spotřebičů I až V nevyžaduje. Jakmile se proto od jednoho z rozdělovačích zařízení 5 20, 30, 40, 50 dotčenému obvodu spotřebičů I až V již nepřivádí tepelná energie s potřebnou úrovní teploty, protože není přiřazeným zdrojem tepla dána k dispozici, uzavírá se dotčené přívodní vedení a čerpadlo P, nacházející se v obvodu spotřebičů I až V, přivádí zahřáté nosné médium z přiřazeného zásobníku Ia až Va. Podle toho se tepelná energie s danou úrovní teploty, potřebná pro tento spotřebič I až V, odebírá ze zásobníku Ia až Va přiřazenému tomuto obvodu 10 spotřebičů I až V. To samé platí také pro chladicí energii.

Jak je vidět na obrázku, je topný kotel 1 vedeními 11 a 11a napojen pouze na topný obvod spotřebičů I a na zásobník Ia tj. boiler, pro teplou vodu. Zásobování topného obvodu spotřebičů I se uskutečňuje kolektory 2 popř. 3, a eventuálně tepelným čerpadlem 4, jestliže se tato teplota 15 energie předává s potřebnou úrovní teploty. Přitom vznikající přebytečná tepelná energie se ukládá v zásobníku Ia. Jestliže není kolektory 2 a 3 dána k dispozici potřebná tepelná energie, odebírá se tato z topného kotle L Od tohoto odebraná tepelná energie se rovněž ukládá v zásobníku Ia. Pokud byl topný kotel 1 odpojen a v tomto obvodu spotřebičů I se dále vyžaduje tepelná energie, odebírá se tato ze zásobníku Ia. Tím se dosahuje rozhodujícího poklesu počtu 20 sepnutí a vypnutí topného kotle 1_, čímž se vyhovuje příslušným požadavkům na zařízení vzhledem k ochraně životního prostředí.

Dále je vysvětlena funkce zařízení vzhledem k ekologickému kolektoru 2 a zařízením za ním následně zapojeným:

Nosné médium, přidané kolektorem 2, se od rozdělovacího zařízení 20 v závislosti na jeho teplotě přivádí přívodními vedeními 21 až 25 jednomu z obvodu spotřebičů I až V. Například se od rozdělovacího zařízení 20 přívodním vedením 21 předává nosné médium s teplotou přibližně 70 °C přívodním vedením 211 a 212 prvního obvodu spotřebičů I. Přívodním vedením 211 se 30 dostává nosné médium do obvodu spotřebičů I s přístroji k vytápění místnosti a vedením 212 se dostává do zásobníku Ia. Zpětný tok ochlazeného nosného média se může uskutečňovat vedeními 211a a 212a ke zpětnému vedení 21a a k rozdělovacímu zařízení 20.

Pokud však již nedochází k přítoku od rozdělovacího zařízení 20 do obvodu spotřebičů I, přivádí 35 se potřebná tepelná energie ze zásobníku Ia vedeními 212 a 211 obvodu spotřebičů I. Tím se tedy ’ obvod spotřebičů I od zásobníku Ia zásobuje tepelnou energií. Analogickým způsobem se obvodu spotřebičů II, popř. tomuto přiřazenému zásobníku Ha, přivádí tepelná energie s teplotou přií bližně 40 °C, obvodu spotřebičů III a zásobníku lila tepelná energie s teplotou přibližně 30 °C, í obvodu spotřebičů IV a zásobníku IVa tepelná energie s teplotou přibližně 20 °C a obvodu • 40 V spotřebičů se zásobníkem Va termická energie s teplotou přibližně 12 °C.

Pro případ, že se naproti tomu v obvodu spotřebičů I, rovněž jako v zásobníku Ia, již nevyžaduje ” tepelná energie, může se rozdělovači zařízení 20 přestavit tak^že’sice“dochází ktoku vpřed vedením 21, přičemž nosné médium prostupuje zásobník Ia, že se však uskutečňuje zpětný tok vede45 ním 25a. Aby se toto umožnilo, je vedení 212a spojovacím vedením 213 spojeno s přívodním vedením obvodu spotřebičů II a také další obvody spotřebičů III, IV a V jsou navzájem spojeny vedeními 223, 233 a 243. Tím se dostává nosné médium veškerými obvody spotřebičů I až V, přičemž se tepelná energie v něm obsažená předává spotřebičům, popř. zásobníkům s nižší úrovní teploty. Protože se tak zpětným vedením 25a s velmi nízkou teplotou opět převádí kolek50 torům 2 a 3, dociluje se tím v nich velmi vysokého stupně účinnosti.

Analogickým způsobem se uskutečňuje také napájení obvodů spotřebičů II až TV jakož i zásobníků Ila až IVa, od ekologického kolektoru 3, popř. od tepelného čerpadla 4, přes rozdělovači zařízení 30 a 40. Pro případ, že se v jednom z obvodů spotřebičů II a IV, popř. jednom 55 z přiřazených zásobníků Ila a IV, nevyžaduje tepelná energie s úrovní teploty, odpovídající těmto obvodům spotřebičů II a IV, popř. zásobníkům Ila až IVa, jsou také obvody spotřebičů II až

V navzájem spojeny vedeními 223, 233 a 243.

Ekologickými kolektory 2 a 3, jakož i tepelným čerpadlem 4, se může předávat také chladicí 5 energie. Rozdělovacími zařízeními 20, 30, 40 a 50 se chladicí energie vede přívodními vedeními do chladicího prostoru, tj. spotřebičů V, popř. do chladicího zásobníku Vb, a v tomto se ukládá.

V chladicím zásobníku Vb uložená a také tepelným čerpadlem 4 předaná chladicí energie se může rozdělovacím zařízením 50 předávat jednomu z obvodů spotřebičů I až IV, přičemž slouží k ochlazování místností, vnitřních stěn, popř. podlah. V obvodech spotřebičů I až IV jsou pro to ío upraveny uzavírací ventily 10, kterými se v případě, že dochází ke klimatizování, obvody spotřebičů I až V oddělují od dvou oblastí, čímž se současně v obvodech spotřebičů I až IV může uskutečňovat chlazení a v zásobnících Ia až Va ukládání tepelné energie.

Protože se zásobování štěpeného vytápění tepelnou energií musí uskutečňovat tak, že se tepelná 15 energie přivádí dolnímu konci stěny, zatímco chlazení se musí uskutečňovat tak, že se chladicí energie přivádí hornímu konci stěny, je kromě toho v obvodu spotřebičů II upraven řídicí ventil S, kterým se uskutečňuje pro to potřebné řízení.

Pokud jsou rozdělovači zařízení 20 a 30 příslušně řízena, může se těmito také z obvodů spotřebičů I až V zahřáté nosné médium přívodními vedeními 21, 22, 23 a 24 provádět kolektory 2 a 3, aby se tyto oprostily od sněhu nebo ledu.

Pokud se obvodu spotřebičů V přivádí tepelná energie, přivádí se tato do zásobníku Va, ve kterém se zahřívá voda, která se pak vede do zásobníku Ia, ze kterého se může odebírat užitková voda.

Rozdělovacím zařízením 50 se může z jednoho z obvodů spotřebičů II až V odebírat tepelná energie, která se přivádí tepelnému čerpadlu 4. Tepelná energie, vyvinutá v tepelném čerpadlu 4, se může rozdělovacím zařízením 40 přivádět jednomu z obvodů spotřebičů I až V. Kromě toho se může chladicí energie, vyvinutá tepelným čerpadlem 4, rozdělovacím zařízením 50 přivádět jednomu z obvodů spotřebičů I až V.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Zařízení k zásobování spotřebičů tepelnou energií, popř. chladicí energií, pomocí nosného média s alespoň jedním zdrojem pro tepelnou energii, popř. pro chladicí energii, jejichž výstupní vedení je uloženo na vstup alespoň jednoho jemu přiřazeného řiditelného rozdělovacího zařízení (20, 30, 40, 50), které je vytvořeno větším množstvím výstupů, na které jsou přívodní vedení ke spotřebičům (I až V) napojena na teplo, popř. chlad, s různými úrovněmi teplotý, přičemž se rozdělovacím zařízením (20, 30, 40, 50) může vybírat jeden ze spotřebičů (I až V), kterému je přiveditelné nosné médium s potřebnou úrovní teploty, vyznačující se tím, že alespoň jedné části spotřebičů (I až V) pro tepelnou energii s rozdílnými úrovněmi teploty je paralelně zapojen alespoň jeden zásobník (Ia až Va) tepla, ve kterém je uložitelná přebytečná tepelná energie s danou úrovní teploty a ze kterého se může tepelná energie v něm obsažená odebírat a může se přivádět spotřebičům (I až V) s dotčenou úrovní teploty,

2. Zařízení podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tím, že je o sobě známým způsobem upraveno větší množství spotřebičů (I až V) pro tepelnou energii s různými úrovněmi teploty, přičemž je každému tomuto obvodu spotřebičů (I až V) paralelně zapojen jeden zásobník (Ia až Va) tepla.

-4CZ 297160 B6

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zdroj pro chladicí energii je o sobě známým způsobem vytvořen alespoň jedním ekologickým kolektorem (2, 3), popř. tepelným čerpadlem (4), a že je alespoň jednomu spotřebiči (V) pro chladicí energii přiřazen rovněž zásobník (Vb) pro chladicí energii.

4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že mezi přívodními vedeními k zásobování tepelnou energií a chladicí energií jsou do přiřazených spotřebičů (I až V) zapojeny uzavírací ventily (10).

ío

5. Zařízení podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že jsou do přívodního vedení k zásobování tepelnou energií a chladicí energií do stěn zapojeny reverzní ventily (S), kterými se tepelná energie dostává do stěn zdola a chladicí energie shora.

6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5,vyznačující se tím, že mezi zpětnými 15 vedeními a přívodními vedeními za sebou zařazených obvodů spotřebičů (1 až V) jsou upravena tato bezprostředně spojující vedení (213, 223, 233, 243), přičemž jsou přívodní vedení (21) rozdělovacího zařízení (20, 30, 40, 50) napojitelná na přívodní vedení obvodu spotřebičů (I) s nejvyšší úrovní teploty a zpětná vedení rozdělovacího zařízení (20, 30, 40, 50) na zpětné vedení (25a) obvodu spotřebičů (V) s nejnižší úrovní teploty.

7. Způsob provozu zařízení k zásobování spotřebičů (I až V) tepelnou energií, popř. chladicí energií, podle jednoho z nároků laž 6, vyznačující se tím, že termická energie, předaná od zdroje pro tepelnou energii, popř. pro chladicí energii, která není spotřebiči (I až V) vyžadována, že předává alespoň jednomu z termických zásobníků (la až Va), paralelně zapoje-

25 ných spotřebičů (I a V), s rozdílnou úrovní teploty, jakož se v něm i ukládá, a že se tato termická energie v případě potřeby, především po odpojení v zařízení se nacházejícího topného kotle, popř. tepelného čerpadla, z termického zásobníku (Ia až Va) odebírá a přivádí se zpět spotřebičům (Ia až V).