CZ301374B6 - Klimatizacní systém - Google Patents

Abstract

Klimatizacní systém pro budovu obsahuje rozvodný okruh (10) horké vody, rozvodný okruh (12) studené vody a nekolik koncových klimatizacních jednotek (14). Každá z koncových klimatizacních jednotek (14) obsahuje ventilátor (40) pro vhánení vzduchu do prostoru budovy, ohrívací trubku (42) napojenou na rozvodný okruh (10) horké vody a/nebo chladicí trubku (44), napojenou na rozvodný okruh (12) studené vody. Klimatizacní systém obsahuje alespon jeden rídicí systém teploty okolí, umožnující rízení výkonu ohrevu ohrívacích trubek (42) a výkonu chlazení chladicích trubek (44). Klimatizacní systém dále obsahuje systém (80) rízení tepelné energie s tepelným cerpadlem pro prevod tepelné energie jednak z rozvodného okruhu (12) studené vody do rozvodného okruhu (10) horké vody, jednak z rozvodného okruhu (12) studené vody do atmosféry, a jednak z atmosféry do rozvodného okruhu (10) horké vody. Systém (80) rízení tepelné energie je upraven pro rízení prevodu tepelné energie ve trech úrovních rízení pro optimalizaci spotreby energie.

Description

Klimatizační systém

Oblast techniky

Vynález se týká klimatizačního systému.

Dosavadní stav techniky io

Moderní budovy obecně obsahují velké skleněné plochy a mají široký rozsah požadavků na vnitřní teploty jak s interně, tak i s externě generovanými teplotními zatíženími. Tato šíře požadavků nezbytně vyžaduje řízení teplotních zón a vysoké úrovně čistoty vzduchu, aby se zajistila adekvátní úroveň komfortu i při vysoké hustotě v budově se nacházejících lidí a zařízení. Vnitřně generovaná teplotní zatížení přispívají ve velkém rozsahu k celkové chladicí zátěži nebo celkové topné zátěži. Hlavními zdroji vnitřního tepla jsou elektrická a elektronická zařízení a osvětlení s vysokými intenzitami.

Lokalizované řízení klimatu je nezbytné ve velkých otevřených oblastech, kde jednotlivě rozmís20 těné pracovní stanice nebo zařízení mohou vyžadovat rozdílné teploty. Stále častěji se lze setkat s tím, že lidé nebo zařízení v téže kanceláři potřebují proměnlivá teplotní opatření jak pokud jde o množství Watt na čtvereční metr, tak i sezónní změny. Místa s vyspělou technologií jako jsou počítačové místnosti a řídicí místnosti obvykle vyžadují klimatizaci i během zimního období, protože teplo produkované zařízeními běžně překračuje přirozené tepelné ztráty. Proto je zde potřeba systému topení a klimatizace, který může efektivně řídit podmínky v budově a který má dostatečnou flexibilitu, umožňující adaptaci na široký rozsah požadavků pro různá místa a v různých ročních obdobích. Pro řízení klimatu různých míst se běžně používají nezávislé systémy, což vylučuje možnost vzájemně propojeného a inteligentního řízení. Mohou se například vyskytnout současné požadavky na ohřev a na chlazení, které jsou vyřizovány nezávisle, což přináší značné plýtvání energií.

Kromě toho musí být moderní budovy navrženy tak, aby umožňovaly vysokou flexibilitu prostorového uspořádání a obsazení v budově. Z toho plyne, že prostorové uspořádání a obsazení se mohou během životnosti budovy mnohokrát měnit a proto je důležité zajistit klimatizační systé35 my, které se mohou snadno adaptovat na takové změny.

EP-A-0281762 popisuje klimatizační systém, který obsahuje několik klimatizačních zařízení instalovaných v různých patrech budovy a tepelná potrubí gravitačního typu pro rozvod tepla. Chladicí tepelná potrubí spojují výpamíky v klimatizačních zařízení s kondenzátorem v zásobní40 ku ledu. Ohřívací tepelná potrubí spojují kondenzátory v klimatizačních zařízeních s výpamíkem v zásobníku horké vody. Mezi zásobníkem ledu a nádrží horké vody je zapojen chladič tepelného čerpadla s ledem a zařízení pro výrobu horké vody. Tento teplopotrubní klimatizační systém nutně vyžaduje použití komplikovaného řídicího systému využívajícího úrovňovou detekci těkavého tepelného média v tepelném potrubí, který zcela jistě neumožňuje pružnou adaptaci na změny v prostorovém uspořádání a obsazení v budově.

Podstata vynálezu

Technickým problémem, na jehož řešení se vynález zaměřuje, je navržení flexibilního a energii šetřícího klimatizačního systému pro budovy, které vyžadují zónové řízení teploty a u nichž je současný požadavek na ohřev i chlazení. Tento problém je vyřešen klimatizačním systémem nárokovaným v nároku 1.

-1 CZ 301374 B6

Klimatizační systém pro budovu v souladu s vynálezem obsahuje rozváděči okruh horké vody, rozváděči okruh studené vody a několik koncových klimatizačních jednotek. Každá z koncových klimatizačních jednotek obsahuje ventilátor pro vhánění vzduchu do prostoru budovy, ohřívací had napojený na rozváděči okruh horké vody a/nebo chladicí had napojený na rozváděči okruh studené vody. Řídicí systém teploty okolí umožňuje řízení výkonu ohřevu ohřívacích hadů a výkonu chlazení chladicích hadů. V souladu s důležitým aspektem vynálezu systém dále obsahuje systém řízení tepelné energie obsahující přivaděč energie s cyklem tepelného čerpadla, který může převádět tepelnou energii z rozvodného systému studené vody do rozvodného systému horké vody. V přednostním provedení přivaděč energie dále může převádět tepelnou energii: io a) z rozvodného systému studené vody do atmosféry, a b) z atmosféry do rozvodného systému horké vody. Systém řízení tepelné energie může řídit převody tepelné energie tak, aby se udržely předem stanovené úrovně teplot v okruzích horké vody a okruzích studené vody a optimalizovala spotřeba energie, přičemž optimalizace spotřeby energie například znamená minimalizaci spotřeby celkové primární energie nebo minimalizaci celkových nákladů na energii pro klimatizační systém.

Pro další optimalizaci spotřeby energie systém s výhodou obsahuje výměníkový prostředek schopný převádět tepelnou energii od rozvodného systému studené vody do atmosféry v procesu chlazení venkovním vzduchem.

2«

Pro optimalizaci produkce chladicí energie systém s výhodou obsahuje vyrovnávací nádrž pro chladicí energii. Tato vyrovnávací nádrž umožňuje uložit momentální přebytek chladicí energie nebo - z jiného úhlu pohledu - produkovat chladící energii dopředu, když jsou podmínky pro výrobu chladicí energie nejvýhodnější, a to nezávisle na momentální potřebě chladicí energie.

Pro optimalizaci produkce topné energie systém s výhodou obsahuje vyrovnávací nádrž pro topnou energii. Tato vyrovnávací nádrž umožňuje uložit momentální přebytek topné energie nebo - z jiného úhlu pohledu - produkovat topnou energii dopředu, když jsou podmínky pro výrobu topné energie nej výhodnější, a to nezávisle na momentální potřebě topné energie.

Pro uspokojení požadavku na topnou energii ve Špičkách obsahuje systém s výhodou tepelný generátor schopný produkovat tepelnou energii a převádět ji do rozvodného systému horké vody.

Spotřebu energie lze dále snížit, pokud systém pro řízení tepelné energie může monitorovat poža35 dávky na chladicí/topnou energii každé z koncových klimatizačních jednotek a provádět změnu nastavených hodnot teplot okruhu studené a horké vody v závislosti na požadavcích na chladicí/topnou energii koncových klimatizačních jednotek.

Systém řízení tepelné energie je s výhodou schopný řídit převody tepelné energie s ohledem na celkové požadavky na ohřev(topení)/chlazení pro budovu, vnější klimatické parametry a náklady na primární energii.

Aby se umožnila vysoká flexibilita prostorového uspořádání a obsazení v budově, rozvodný systém horké vody a rozvodný systém studené vody s výhodou obsahují v pravidelných intervalech rychle upínací spojení pro napojení na ohřívací had, respektive ochlazovací had pomocí ohebných trubek.

Koncové klimatizační jednotky jsou s výhodou instalovány ve volném prostoru buď pod zvýšenou podlahou, nebo nad sníženým stropem, přičemž ventilátory koncových klimatizačních jedno50 tek berou vzduch z volného prostoru.

Tato koncová klimatizační jednotka s výhodou obsahuje modulární skříň upevněnou například pod podlahovou deskou zvýšené podlahy. Tato modulární skříň obsahuje výstup přiváděného vzduchu napojený na mřížku vstupu vzduchu v podlahové desce a otvor vstupu vzduchu ve volném prostoru. V modulární skříni je upevněn ventilátor, aby nasával vzduch z volného prosto-2CZ 301374 Bó ru otvorem vstupu vzduchu a vyháněl jej přes mřížku vstupu vzduchu v podlahové desce do zóny budovy umístěné nad volným prostorem zvýšené podlahy. Modulární skříň dále obsahuje ohřívací had napojený na rozvodný systém horké vody a/nebo chladicí had napojený na rozvodný systém studené vody. Ohřívací had a chladicí had jsou s výhodou upevněny v modulární skříni mezi ventilátor a výstup přiváděného vzduchu. Koncová klimatizační jednotka může dále obsahovat filtrační prvek upevněný v modulární skříni a vyměnitelný přes kontrolní otvor v podlahové desce.

V dalším provedení koncová klimatizační jednotka obsahuje například modulární skříň, která je upevněna pod podlahovým panelem zvýšené podlahy a obsahuje výstup přiváděného vzduchu napojený na mřížku přívodu vzduchu v podlahové desce a směšovací komoru s otvorem pro vratný vzduch a otvorem pro čerstvý vzduch. V modulární skříni je upevněn ventilátor, aby nasával vzduch ze směšovací komory a vyháněl jej pres mřížku vstupu vzduchu v podlahové desce do zóny budovy umístěné nad volným prostorem zvýšené podlahy. Tato jednotka může dále obsaho15 vat ochlazovací jednotku s přímou expanzí pro ochlazování a vysušování přiváděného vzduchu. Ochlazovací jednotka s přímou expanzí, upevněná v modulární skříni, může obsahovat vodou chlazený kondenzátor napojený na okruh studené vody a had dodatečného ohřevu, upevněnou v modulární skříni a napojenou na okruh horké vody pro opětný ohřev vzduchu po jeho vysušení. Klimatizační systém může dále obsahovat klimatizační jednotku pro klimatizaci čerstvého vzdu20 chu, která může předběžně klimatizovat čerstvý vzduch a dodávat ho do volného prostoru.

Klimatizační systém v souladu s vynálezem umožňuje převod tepla z oblasti s požadavkem chlazení do oblasti s požadavkem ohřívání a obráceně s využitím dodávky vnější energie pouze v případech zátěží, které překračují vnitřní rovnováhu, dále umožňuje integrovat ohřívací (topné) a chladicí systémy a snížit spotřebu energie a velikost zabraného prostoru, zjednodušit a urychlit instalaci a snížit náklady na instalaci, a zajistit vysokou úroveň flexibility systému tak, že lze snadno a s vynaložením nízkých nákladů vyhovět jakékoli změně ve vnitřním prostorovém uspořádání v budově.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní formou příkladu podrobněji popsán s odkazem na připojené výkresy, na nichž zobrazuje obr. 1 schematické znázornění celkového uspořádání klimatizačního systému v souladu s vynálezem, obr. 2 schematický řez prvním typem koncové klimatizační jednotky, obr. 3 schematický řez druhým typem koncové klimatizační jednotky, obr. 4 schematické znázornění výměny energie v systému, obr. 5 schematické znázornění jednoho modulového přivaděče energie, obr. 6 schematické znázornění zobrazující různé řídicí úrovně, obr. 7 graf ukazující průběh teploty studené vody a spotřeby primární energie v závislosti na tepelném zatížení při různých operač40 nich režimech systému, obr. 8 graf ukazující spotřebu primární energie po jednotlivých hodinách v měsíci lednu, obr. 9. graf ukazující spotřebu primární energie po jednotlivých hodinách v měsíci březnu, a obr. 10 graf zachycující po jednotlivých hodinách průběhy teploty přiváděné vody.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 ukazuje schematické znázornění klimatizačního systému v souladu s vynálezem. Systém obsahuje rozvodný okruh 10 horké vody a rozvodný okruh 12 studené (nebo chlazené) vody, několik koncových klimatizačních jednotek 14, které jsou také nazývány zónové koncové jednot50 ky, a ohřívačí/chladicí generátor, který v tomto zobrazeném příkladu provedení tvoří dodavač j_ó energie.

Rozvodné systémy 10, 12 jsou zamýšleny jako uzavřené obvodové smyčky pro rozvod energie v budově j_8. Různé zóny 18', 18, 18' budovy J_8 vyžadují chladicí a/nebo chladicí energii podle svých specifických potřeb. Celý klimatizační systém je pojat stejnou logikou jako rozvod

-3CZ 301374 B6 elektrické energie; do budovy Γ8 se instalují rozvodné sítě studené a horké vody a poté, podle jednotlivých požadavků, se místní koncové jednotky Í4 napojí na primární rozvod, aby se zajistilo řízení teploty a vlhkosti v různých zónách 18', 18, 18', přičemž dodavač 16 energie udržuje úrovně energie dvou rozvodných smyček 10, J2, spolupracujíc se všemi součástmi systému, aby se optimalizovalo využiti energie. Všechna napojení zónových koncových jednotek ]4 na rozvodné smyčky ]0, 12 jsou přednostně typu rychle instalovatelných spojení a kombinována s ohebným před izolovaným potrubím, aby se zajistila snadná instalace.

Efektivní klimatizaci v různých zónách 18', 18, 18 budovy umožňuji různé typy koncových ío klimatizačních jednotek M. Tyto zónové koncové jednotky U zajišťují ohřívání-ochlazování jednotlivých zón 18 ', 18 , 18 , v nichž jsou instalovány. S výhodou jsou navrženy pro instalaci ve volném prostoru 20 zvýšené podlahy, aby se maximalizovala flexibilita a zlepšilo využití prostoru.

Obr. 2 ukazuje koncovou klimatizační jednotku 14, která je schopna ohřevu a ochlazování. Má modulární skříň 30, která je upevněna pod podlahovou deskou 32 systému zvýšené podlahy. Tato modulární skříň 30 obsahuje výstup 34 přiváděného vzduchu, který je napojen na mřížku 36 vstupu vzduchu v podlahové desce 32, a otvor 38 vstupu vzduchu, který je umístěn ve volném prostoru 20 zvýšené podlahy. V modulární skříni 30 je upevněn ventilátor 40, aby natahoval vzduch z volného prostoru 20 otvorem 38 vstupu vzduchu a vyfukoval jej mřížkou 36 vstupu vzduchu podlahové desky 32 do zón J_8', 18, 18 budovy, které se nachází nad volným prostorem 20. Mezi ventilátor 40 a výstup 34 přiváděného vzduchuje v modulární skříni 30 namontován ohřívací had 42 a chladicí had 44. Mezi otvor 38 vstupu vzduchu a ventilátor 40 je v modulární skříni 30 namontován filtrační prvek 46. Tento filtrační prvek 46 je s výhodou vyměnitelný přes kontrolní otvor 48 v podlahové desce 32.

U technických zón jako je zóna 18' se obecně nevyžaduje přívod čerstvého vzduchu a vysoušení. Pro takové aplikace musí koncové klimatizační jednotky 14 zejména zajišťovat citlivé ochlazování. Proto by měly mít koncové klimatizační jednotky velmi vysoký SHR (citlivý tepelný poměr). V oblastech, kde jsou přítomny osoby, jako je zóna 18, však může být dále nezbytné zajistit odvlhčování prostoru a přivádění čerstvého vzduchu. K provedení této funkce se pro řízení vlhkosti v určené oblasti používá k tomu určená jednotka. Odvlhčovací modul lze instalovat pod podlahu. Odvlhčovací jednotka může být například typu jednotky s přímou expanzí a chlazením vzduchem s výpamíkovou a kondenzátorovou trubkou zapojenými do série.

Tímto způsobem se nemusí teplota studené smyčky vázat na teplotu požadovanou pro latentní ochlazování, zlomek celkového tepelného zatížení. V případě, že jsou latentní zatížení vysoká, je nezbytné odvádět kondenzátorové teplo externě. Tam, kde se uplatňuje řízené od větrá vání oblasti, lze k tomu účelu použít proud výfukového vzduchu.

Obr. 3 ukazuje koncovou klimatizační jednotku 14', která je uzpůsobena pro odvlhčování a přívod čerstvého vzduchu. Její modulární skříň 50 obsahuje výstup 52 přivedeného vzduchu, který je napojen na mřížku 54 vstupu vzduchu v podlahové desce 56, a směšovací komoru 58 s otvorem 60 pro vratný vzduch a otvorem 62 pro čerstvý vzduch. V modulární skříni 50 je upevněn ventilátor 64, aby natahoval vzduch ze směšovací komory 58 a vyfukoval jej mřížkou

54 vstupu vzduchu v podlahové desce 56 do zón 18', 18, 18' budovy, které se nachází nad volným prostorem 20 zvýšené podlahy. Koncová klimatizační jednotka 14' dále obsahuje chladicí jednotku 66 s přímou expanzí pro chlazení a odvlhčování přivedeného vzduchu. Chladicí jednotka 66, upevněná v modulární skříni 50, s výhodou obsahuje odvlhčovací výpamíkový had 68' a vodou chlazený kondenzátor (není zobrazen), který je napojen na rozváděči okruh 12 studené vody. Po proudu vzduchu od kondenzátoruje upevněn had 68 dodatečného ohřevu a napojen na rozváděči okruh W horké vody pro opětovný ohřev vzduchu po jeho odvlhčení v hadu 68' s přímou expanzí. Jak bude zřejmé, u této koncové klimatizační jednotky Í4' nedochází k plýtvání kondenzačním teplem, ale teplo je převedeno do okruhu 10 horké vody a použito v zónách _18 J_8, 18' budovy, které potřebují vytápění.

-4CZ 301374 B6

Nyní s odkazem na obr. 1 bude zřejmé, že klimatizační systém může dále obsahovat klimatizační jednotku 78 pro klimatizaci čerstvého vzduchu (také nazývanou Jednotka obnovy vzduchu“), která je uzpůsobena pro předběžnou klimatizací čerstvého vzduchu a jeho dodávání do volného prostoru 20.

Dodavač Í6 energie a rozváděči okruhy 10, 12 (horká a studená smyčka) jsou řízeny systémem 80 řízení tepelné energie, který udržuje úroveň teploty ve dvou rozváděčích okruzích 10,12 při minimální spotřebě energie za všech pracovních podmínek. Dodavač ]6 energie pracuje na základě převodu tepla mezi horkým a studeným okruhem 10,12 v závislosti na tepelných požaio davcích koncových jednotek 14. Tímto způsobem se teplotní úroveň dvou rozváděčích okruhů

10, 12 udržuje při minimální spotřebě energetické spotřebě, protože se vyžaduje pouze doplňování.

Aby se na minimum redukovalo množství spotřebované energie, systém je závislý například na 15 následujících zdrojích:

1. Rozvodný okruh W horké vody

2. Rozvodný okruh 12 studené vody

3. Vnější prostředí 82

4. Cyklus tepelného čerpadla

5. Systém chlazení venkovním vzduchem

6. Jeden nebo více tepelných generátorů 84 tvořených v tomto zobrazeném příkladě provedení bojlery (pokud je během zimního období zapotřebí doplňování ohřevu)

Pokud se použijí pouze koncové jednotky s citlivým chlazením a řízení vlhkosti se dosáhne k tomu určenou jednotkou, je možné mít ve studené okruhu 12 relativně vysokou teplotu s následným nárůstem koeficientu výkonu (COP) při realizaci ochlazování chladicím výpamým kompresním cyklem nebo rozšířit použití chlazení venkovním vzduchem.

Nyní bude s odkazem na obr. 4 popsána základní funkce dodavače 16 energie. Cyklus tepelného čerpadla dodavače J_6 energie je schopný převádět teplo převzaté z rozváděcího okruhu 12 studené vody a energii absorbovanou v cyklu tepelného čerpadla do rozváděcího okruhu 10 horké vody. Pokud se v horké smyčce jO dosáhne požadované teploty, přebytečné teplo kondenzace se externě uvolní (studený odtok s nekonečnou kapacitou 82'). V případě, že se během zimního období požaduje ochlazování (například v technických zónách 18'), dodavač 16 energie může využit externí vzduch pro chlazení vody ve studené smyčce 12 venkovním vzduchem. Pokud jsou během funkce chlazení zatížení nižší než maximální, je možné zvýšit teplotu ve studené smyčce 12, a tím zvýšit COP systému bez ztráty řízení teploty v prostoru.

Dodavač 16 energie rovněž udržuje teplotu v horké smyčce 10 použitím cyklu tepelného Čerpadla. Tepelná energie se získá z rozváděcího okruhu 12 studené vody nebo, pokud se již dosáhlo požadované teploty, z vnějšího prostředí (horký zdroj nekonečné kapacity 82”). V případě, že teplo produkované cyklem tepelného Čerpadla není postačující k pokrytí tepelných požadavků budovy 18, je možné použít tradiční boiler jako doplnění.

Řídicí systém může vyhodnotit tepelný průběh v jednotlivých zónách a zpracovat data, aby se určily trendy vývoje pro parametry teploty vlhkosti, které jsou nezbytné pro určení očekávaného vývoje činnosti dodavače j_6 energie. Dále zavedení ukládání energie v systému může napomoci uvést současné požadavky na ohřev i ochlazování více do souladu se žádoucí celkovou účinnosti systému. Teplotní úrovně ve smyčkách 10, 12 se mění podle tepelných zatížení v různých oblastech.

-5CZ 301374 B6

Přednostní provedení dodavače j6 energie je zobrazeno na obr. 5. S výhodou je proveden jako modulární jednotka, aby se zajistila maximální flexibilita pro různé aplikace. Každý základní modul má například chladicí kapacitu 150 kW. Paralelně lze použít až maximálně 16 jednotek. Tímto způsobem je dodavač j6 energie mimořádně přizpůsobivý a vhodný pro přesné řízení i při extrémně proměnlivých tepelných zatíženích. Základní modul je s výhodou vybaven čtyřmi kompresory 90, které poskytují možnost dalších kroků řízení kapacity. Pro své výhody z hlediska nízké hladiny hluku a vysoké účinnosti se s výhodou použije „spirálová technologie”. Použitým chladivém je s výhodou HFC R407C v souladu se směrnicí CEE 2037/2000 k ochraně životního prostředí. Kondenzátorový systém 92 s výhodou používá dva paralelně uspořádané tepelné výmělo niky: pokud se vyžaduje ohřev (funkce tepelného čerpadla nebo využití odpadního tepla), použije se vodou chlazený kondenzátor 92' výměníku tepla deskového typu (zátěžový kondenzátor). Jinak se teplo kondenzace uvolní do atmosféry pomocí vzduchem chlazeného kondenzátoru 92 tvořeného v zobrazeném příkladě provedení reverzním výměníkem tepla typu žebrovitého hadu. Výpamý systém se skládá z pomosazované desky s vodou pro výpamík 94, který je v zobraze15 ném příkladu provedení tvořen chladicím tepelným výměníkem a který se použije, když bude systém pracovat jako chladič, a shora uvedeného reverzního výměníku tepla typu žebrovitého hadu, který se použije pro režim tepelného čerpadla. Každý modul je opatřen vodními přípojkami, čerpadly, expanzní nádrži a otevřeným chladicím hadem 96, jimiž proudí vratná voda za pomoci recirkulačního čerpadla, a to pouze když je teplota venkovního vzduchu dostatečně nízká k tomu, aby přispěla k účinku přímého chlazení. Bude zřejmý přínos nastavené hodnoty rozváděcího okruhu studené vody. Na řízení průtoků v tepelných smyčkách budovy dohlíží centralizovaný řídicí systém 80.

Klimatizační systém v souladu s vynálezem je zejména vhodný pro budovy, v nichž: (1) chladicí zátěž je obecně mnohem většího rozměru než topná zátěž, (2) chladicí režim je vyžadován po celý rok, vzhledem k velikosti tepelných zatížení a kvalitě izolace budovy.

Bude zřejmé, že řízení klimatizačního systému se odehrává ve třech úrovních (voz. Obr. 6):

1. Úroveň 100 mikroklimatu: sledování nastavených hodnot teploty vzduchu a vlhkosti v každé zóně (místní řízení).

2. Úroveň 102 technického zařízení: udržování teplot smyček na nastavených hodnotách.

3. Úroveň 104 systému: optimalizace činnosti k dosažení nejnižší nutné spotřeby energie a ekonomických nákladů při zohlednění interakce budova-technické zařízení a použití adaptivního řízení a technik předpovědi tepelného zatížení.

Úroveň 100 mikroklimatu se týká řízení v každé jednotlivé zóně. Uživatel nastaví pro prostor hodnotu, kterou řídicí modul 106 udržuje řízením třícestného ventilu ohřívací nebo chladicí trubky.

Úroveň 102 technického zařízení se týká činnosti dodavače J_6 energie. Dodavač J6 energie monitoruje teplotu v rozváděcím okruhu 12 studené vody, měří odchylku od nastavené hodnoty a podle toho zajišťuje nezbytné chlazení. S ohledem na produkci studené vody dodavač J6 energie také sleduje teplotu venkovního vzduchu, aby se zhodnotila možnost využití chlazení venkovním vzduchem.

Úroveň 104 systému se týká optimalizace strategie pokud jde o dobu pro nejnižší energetic50 ké/peněžní náklady. Toto řízení je založeno na analýze trendů pracovních podmínek, kapacitních kroků a hraničních parametrů, s využitím algoritmu pro co největší možné zvýšení nastavené teploty rozváděcího okruhu 12 studené vody, aby se maximalizovala celková energetická účinnost. Měření teploty vratné vody v rozváděcím okruhu }0 horké vody umožňuje stanovit požadavek na ohřev a pracovní podmínky na straně kondenzátoru (chlazení - voda nebo vzduch). Kondenzační teplota je v případě využití odpadního tepla diktována potřebou produkovat vodu o teplotě dosta-6CZ 301374 B6 tečné k zásobování ohřívacích trubek. U analyzovaného typu budovy je pozitivní teplo dostupné z cyklu vždy postačující k uspokojení tepelných požadavků. Systém také může vyvolat některé specifické řídicí činnosti, aby se dosáhlo maximální úspory energie během určité významné doby, například: uložení horké nebo studené vody, řízení chlazení venkovním vzduchem, a obec5 né činnosti, které mění parametry řídicího algoritmu k dosažení uložení energie na základě analýzy trendů tepelných parametrů budovy nebo nastavením činností řízení systému a monitorováním reakce systému.

Na úrovni .100 mikroklimatu se různé zóny (s jedním nebo více koncovými moduly 14) řídí pro io prostor nastavenou hodnotou termostatu, přičemž dochází k modulaci ventilů ohřívacích a chladicích trubek. Vlhkost se řídí nezávisle odvlhčovacími moduly.

Na úrovní technického zařízení měří dodavač energie vratnou teplotu v rozváděcím okruhu 12 studené vody a odhaduje požadavek na chladicí kapacitu (k vypočtené chladicí kapacitě se musí přičíst „fiktivní“ chladicí zatížení určená algoritmem pro ukládání energie, který pracuje v třetí řídicí úrovni). Procentní otevření třícestných ventilů 110, 112 koncových modulů (viz obr. 2) umožňuje maximální nárůst teploty ve studené smyčce, odpovídající tepelnému zatížení, které se má určit.

Na základě těchto dat algoritmus v řídicí úrovni 3 zvýší nastavení teploty přiváděné vody, s omezeními, které berou v úvahu trend podmínek v klimatizovaném prostoru, čímž se maximalizuje tepelná účinnost. Algoritmus vyhodnotí tepelná zatížení v zónách při zohlednění nominální kapacity a tolerance nastavené hodnoty teploty zóny. Stejný algoritmus rovněž zhodnotí možnost použití chlazení venkovním vzduchem za aktuálních pracovních podmínek technického zařízení.

Provede se korelace všech těchto činitelů, protože zvýšení nastavení teploty vody zlepší provádění úspory energie. Algoritmus také vyhodnotí přínos použití chlazení venkovním vzduchem ve vztahu k potřebám horké smyčky porovnáním nákladů na jiné provádění ochlazování chladivovou kompresí s náklady na ohřívání s využitím přídavného boileru. Jakmile se definují pracovní podmínky pro chladicí zatížení, vypočte se množství tepla dostupného pro opětné využití.

Vyhodnotí se požadavek horké smyčky a v tomto okamžiku se vyhodnotí řízením na úrovni 3 následující možnosti. Pokud je poptávka okamžitá a menší než dostupná tepelná energie, využije se odpadní teplo a rozdíl uvolněný vzduchem chlazeným kondenzátorem. Využití odpadního tepla pěna li zuje kondenzační teplotu. Pokud je poptávka okamžitá a větší než dostupná tepelná energie, systém rozhodne na základě ekonomického srovnání, při němž hraje primární roli vyhodnocení PER (primárního energetického poměru) cyklu tepelného Čerpadla a účinnosti boileru, jakými prostředky se bude generovat nezbytné přídavné teplo. Pokud poptávka po teplu není okamžitá, uloží se nějaká tepelná energie v pojistném zásobníku horké smyčky.

V rámci třetí řídicí úrovně 104 se vyhodnocuje práce systému po delší časový úsek než je tomu v předchozích úrovních. Cílem je modifikovat parametry řídicího algoritmu, jako jsou nastavené teploty smyček, a aktivovat „fiktivní“ tepelná zatížení ve prospěch využití odpadního tepla, když jsou aktuální zatížení mimo fázi, a nastavit je k dosažení maximální účinnosti.

Úroveň 3 řízení rovněž určuje pracovní podmínky dodavače 16 energie (teplota studené vody, procentuální rozdělení kondenzace mezi vodu a vzduch, procentuální rozdělení vypařování mezi vodu a vzduch).

Popis simulačního programu

K simulaci celého klimatizačního systému byl napsán počítačový program. Obsahuje celou řadu podprogramů, z nichž každý v hlavním programu charakterizuje jednu součást jednotky.

INPUT parametry systému jsou průběhy topných a chladicích zatížení, průběh teploty venkovního vzduchu a požadovaných teplot vody ve smyčkách (v horké a studené smyčce). OUTPUT parametry systému jsou provozní parametry chladicího okruhu (teploty a tlaky v různých

-7CZ 301374 B6 místech), toky tepelného převodu, elektrické parametry motoru a výkonové koeficienty chlazení a tepelného čerpadla (COP).

Simulační model rovněž zahrnuje žebrový trubkový tepelný výměník pro chlazení venkovním vzduchem, když to provozní podmínky umožní.

Simulační program osvětluje úspory energie dosažitelné pomocí pečlivého řízení celkového systému. Logikou optimalizace je pracovat s nej vyšší možnou teplotou vratné vody ve studené smyčce a s nejnižší možnou v horké smyčce, které však stále ještě umožňují realizací požadovalo ných chladicích a topných zatížení. Tato rozhodování nemusí být vždy snadná při tepelných zatížení, která se mohou lišit jak co do amplitudy, tak i frekvence mezi jednotlivými zónami.

Za zvláště nepříznivých situací může několik koncových jednotek nastavit takovou výšku teploty, která je pro systém příliš obtížná. V takovém případě je nezbytné vyhodnotit, jestli by se teplota kapaliny ve dvou okruzích mohla více odvíjet na základě průměrných potřeb zón a ne na základě potřeb právě těch několika zón, které jsou vystaveny náročnějším podmínkám. Řídicí systém musí upravovat velikost tepelné zásoby a musí být schopen zmírňovat nepravidelnost zatížení během určité doby nebo zapojovat boilery nebo vzduchové-vodní tepelné výměníky pro chlazení venkovním vzduchem.

V dalším textu bude uvedeno několik příkladů potenciálního šetření energie v rámci uvedené řídicí filozofie a bude navrženo několik základních schémat pro jejich uvedení do praxe.

Simulační program umožňuje vytvoření rovnováhy mezi různými složkami. V zásadě identifikuje kondenzační a výpamé teploty, které vyrovnávají tři hodnoty rychlosti toku masy chladivá při práci kompresoru, kondenzátorů a výpamíku, za použití předem definovaných hodnot pro přehřátí páry na výstupu z výpamíku (funkce kalibrace termostatického expanzního ventilu) a podchlazení kapaliny na výstupu z kondenzátorů (obecně nastaveno operátorem zaplaveného kondenzátoru, nebo rovno nule, je-li zde kapalinový sběrač). Předpokládá se, že expanzní zařízení, například termostatický ventil, neovlivňuje činnost okruhu, tím, že se adaptuje na rovnovážné podmín30 ky nastavené uvedenými třemi základními složkami. Konvergence proměnných k rovnovážným podmínkám systému se dosáhne použitím metody sečen k anulování dvou chyb definovaných absolutními hodnotami rozdílu mezi dvěma hodnotami rychlosti toku masy chladivá v porovnání se třetí.

K určení vlastností chladívá požadovaných výpočetním programem zahrnutým v simulačním modelu se použije interpolační podprogram (REFPINT) založený na tabulce dat generované využitím výpočetního kódu REFPROP NISTu. Přestože v tomto podprogramu jsou zadána běžná chladivá, tato studie pracuje výlučně s zeoptickou směsí R407C. V tomto případě se předpokládá, že vývoj teploty během isobarických procesů fázové změny je lineární funkcí entalpie.

Jak bylo shora popsáno, klimatizační systém je pojat jako modulární systém schopný vícekrokového řízení. Pro zajištění vysoké flexibility řízení a zvýšené energetické účinnosti obsahuje systém v případě výskytu tepelných zatížení, která se značně liší jak v prostoru, tak i v čase, „n“ identických modulů, z nichž každý je opatřen několika kompresory 90 pracujícími v paralelním zapojení, kondenzátor 92' deskového typu, výpamík 94 deskového typu, vzduchem chlazený kondenzátor 92 (tj. schopný pracovat jako kondenzátor nebo výpamík) a konečně, vzduchem chlazený výměník tepla vzduch/voda. K řízení kapacity nedochází na úrovni každého jednoho kompresoru 90, který tak bude vždy pracovat tak, jak je navržen, ale je vícestupňové, takže zapíná a vypíná moduly podle zatížení,

Program určuje pro konkrétní okamžik počet modulů, které mají pracovat na základě požadavků na ohrev/chlazení. Pokud není zatížení pokryto přesným počtem celých modulů, program určí počet modulů „n‘\ který překročí požadovanou kapacitu tak, že „π-l“ modulů je už pod tímto požadavkem. Procentuální doba běhu modulu, který proto musí být cyklicky vypínán a zapínán, se vyhodnotí na základě průměrné kapacity, kterou musí zajistit.

-8CZ 301374 B6

Následuje stručný popis jednoho modulu, který obsahuje několik kompresorů 90, dvojitý kondenzátor 92', 92, expanzní ventil a dvojitý výpamík 94. Kompresor obsahuje čtyři hermetické jednotky spirálového typu s celkovou nominální chladicí kapacitou 150 kW. V programuje tato část popsána pomocí podprogramu, který představuje pracovní křivky kompresoru. Výpamíky simulují dva podprogramy: jeden představuje tepelný výměník voda-chladivo a druhý tepelný výměník vzduch-chladivo. Tepelný výměník voda-chladivo je deskového typu z pomosazované nerezové oceli a je znázorněn svými výkonovými křivkami. Tepelný výměník vzduch-chladivo simuluje žebrovou trubku, u níž se předpokládá, že jsou v ní dvě tekutiny v perfektním protiproudoio vém uspořádání. Simulační model je analytický a rozděluje tepelný výměník na diskrétní prvky, v rámci nichž jsou stálé vlastnosti tekutin a koeficientů tepelného převodu. V závislosti na průměrné teplotě vnějšího povrchu může být prvek považován za suchý (vystavený pouze převodu tepla, pokud překročí rosná teplota teplotu povrchu) nebo mokrý (vystavený kombinaci převodu tepla a fázové změny, když je rosná teplota pod teplotou povrchu). V později uvedeném případě je potenciálem pro převod tepla entalpie vlhkého vzduchu mezi vzduchem a kovem a teplotní rozdíl mezí kovem a vnitřní tekutinou. Je třeba rovněž brát v úvahu změnu účinnosti žeber v důsledku různých režimů převodu tepla mezi suchým žebrem a vlhkým žebrem. A právě tak pro výpamíky jsou použity dva různé kondenzátory: jeden pro vodu (deskový typ) a druhý pro vzduch (žebrová trubka). První využívá práci křivek vytvořených výrobcem, zatímco druhý využívá analytický simulační model žebrové trubky, u niž se předpokládá, že je protiproudá. Expanzní ventil je jednoduše představován insetalpickou expanzí mezi výstupem kondenzátoru a vstupem výpamíku.

Simulační testy

Obr, 7 zobrazuje chování klimatizačního systému při řadě testů při vnější teplotě 10 °C. Tento předpoklad není mandatomí, byl však zvolen pro demonstraci chování systému. Graf ukazuje souřadnice poměru mezi požadavkem chlazení a kapacitou, aby mohla být pozorována změna různých parametrů při změně chladicího zatížení z maximální hodnoty na minimum. Ordináta na jedné straně ukazuje hodnoty teplot přiváděné a vratné vody ze zón a na druhé straně hodnotu energie vyžadované kompresorem. Tato energie je vyjádřena v měřítku primární energie s cílem umožnit přímé porovnání mezi konvenčním systémem a systémem, který využívá částečně nebo zcela odpadní teplo z kondenzátoru pro ohřev během zimní sezóny. Primární energie („Pep“ na obrázcích) byla spočítána pokud jde o konvenční termoelektrický systém s celkovou tepelnou účinností, včetně distribučních ztrát, která je rovna 0,33. Když systém pracuje v zimním období, je možné k uspokojení tepelného zatížení využít přídavný boiler. V tomto případě je třeba brát spotřebu boileru v úvahu při výpočtu primární energie, při předpokládané účinnosti boileru rovné 0,9.

Vnitřní teplota je navržena na 24 °C. Teplota vody byla spočítána podle dvou různých řídicích hypotéz. Podle první hypotézy je systém krokově řízen a dodává studenou vodu do studené smyčky při teplotě o 7 °C nižší než je řídicí rozdíl. Při částečných zatížení se řízení chladicí kapacity v zónách dosáhne pomocí studeného kapalinového obtékání koncových tepelných výměníků. O tomto typu řízení se dále mluví jako o konstantním nastavení. Druhá pracovní hypotéza umož45 ňuje zvýšit přívodní teplotu do zón v porovnání s tradiční hodnotou 7 °C, kdykoli je chladicí zatížení menší než nominální. Řídicí strategie počítá s tím, že takové zvýšení se bude vést až na maximální hodnotu, při níž bude stále vyhověno chladicímu zatížení v souladu s účinnou činností tepelných výměníků. To povede ke zvýšení COP během činnosti při částečném zatížení, protože výpamý tlak se zvedá následkem zvýšení teploty studené vody. O tomto typu řízení se dále hovo50 ří jako o proměnlivém nastavení.

Diagram jasně ilustruje výhodu režimu s proměnlivým nastavením, když systém pracuje při částečném zatížení. Při snižování požadavku na chlazení se teplota přívodu vody do zón zvyšuje a s tím výpamá teplota, dokud při nulovém zatížení není rovna teplotě vzduchu. K tomu samo-9CZ 301374 Bó zřejmě nedochází při režimu konstantního nastavení, kdy přívodní teplota zůstává na 7 °C bez ohledu na jakýkoli pokles zatížení.

Zvýšení COP ve vazbě na zvýšení výparné teploty způsobí následné snížení primární energie spotřebované během dne. To je možné pozorovat na obr. 7, kde v případě konstantního nastavení dochází k její změně lineárně s chladicí kapacitou, zatímco při hypotéze s proměnlivým nastavením dochází kjejímu snížení. Maximální úspora energie je přibližně 50% tepelného zatížení, protože je zřejmě množství spotřebované energie stejné při 100 % a 0 % zatížení.

i o Na obr. 7 je zobrazena křivka spotřeby primární energie, která bere v úvahu možnost chlazení venkovním vzduchem. K tomu může dojít, když je teplota venkovního vzduchu dostatečně nízká pro použití jakožto zdroj chlazení, který má nahradit mechanický chladicí proces. Je evidentní, o kolik více snadno dostupného chlazení venkovním vzduchem lze využít při použití řízení s proměnlivým nastavením, protože významné zvýšení teploty vratné vody ze studené smyčky při částečných zatíženích znamená mnohem větší tepelný převod v trubce pro chlazení venkovním vzduchem.

Aktivace procesu chlazení venkovním vzduchem je v diagramu patrná v souvislosti s prudkým poklesem spotřeby primární energie, která klesá na nulu pro částečná zatížení menší než 40 %.

Je třeba si povšimnout, že křivky na diagramu na obr. 7 jsou spojité, i když chladicí systém pracuje v krocích, protože jsou založeny na průměrných hodnotách při cyklické práci systému. Dále je důležité si povšimnout, že systém může pracovat jak v rámci logiky konstantního nastavení tak i proměnlivého nastavení ve spojení s chlazením venkovním vzduchem tam, kde je to možné, využitím kondenzátorového tepla kdykoliv se vyskytnou současné požadavky na ohřev a ochlazování. To může být například případ zimního období nebo přechodných období. K vyhodnocení této situace byly uvažovány dva další pracovní režimy. Oba kombinují využití kondenzátorového odpadního tepla s možností měnit teplotu přiváděné vody. První řídicí strategie předpokládá, že systémový modul pracuje se dvěma paralelními 92'. K uspokojení tepelné zátěže se v deskovém kondenzátoru 92' nezbytné teplo rekuperuje s využitím teploty přívodu horké vody 45 °C do zónových terminálů, zatímco u žebrového hadového kondenzátoru 92 je přebytečné kondenzátorové teplo rozptýleno. V případě, že modul k pokrytí topných požadavků nepostačuje, využije deskový kondenzátor 92' s úplným využitím odpadního tepla a další modul začne pracovat s částečným využitím odpadního tepla. V profilech zatížení, které byly zvoleny jako příklad, se tato eventualita nevyskytuje. O tomto způsobu se dále hovoří jako o „průběžném využití odpadního tepla“.

Podle druhého způsobu využití odpadního tepla modul nebo moduly při práci v režimu využití odpadního tepla vždy pracují na plnou kapacitu, tj. naplno využívají kondenzátorové teplo ve vodou chlazeném kondenzátoru 92' i v případě, že rekuperované teplo je menší než teplo kon40 denzace. Tento způsob využití odpadního tepla proto vyžaduje, aby modul pracoval přerušovaně. V provedené simulaci je to přirovnáno k podmínce stabilní činnosti, protože se předpokládá, že akumulační schopnost systému je dostatečně vysoká a způsobí zanedbatelnost tepelných odchylek v důsledku cyklické práce. Když se nepožaduje, aby modul dodával teplo, pracuje normálně se vzduchem chlazeným kondenzátorem. O tomto způsobu se dále hovoří jako o „přerušovaném využití odpadního tepla“. Je evidentní, že tento způsob znamená úsporu energie v porovnání s průběžným využitím odpadního tepla, protože u něj nedochází k plýtvání energií v důsledku zvýšení kondenzační teploty ve vzduchem chlazeném kondenzátoru, aby se vyrovnala teplota ve vodou chlazeném kondenzátoru.

Nyní bude pojednáno chování klimatizačního systému při shora popsaných pracovních režimech ve vztahu k profilu zatížení typickému pro technologické budovy,

K provedení kompletní analýzy bylo nezbytné studovat chování systému v různých ročních obdobích. Tabulka 1 ukazuje vybrané charakteristické profily zatížení.

-10CZ 301374 B6

Tabulka 1: Profily zatížení

Leden Březen Červenec

	Pf	Pt	Pf	Pt	Pf	Pt
Čas	[kw]	[kW]	[kW]	[kW]	[kW]	[kW]
1,00-2,00	375,0	0,0	375,0	0,0	375,0	0,0
3,00-4,00	487,5	0,0	487,5	0,0	487,5	0,0
5,00-6,00	562,5	0,0	562,5	0,0	562,5	0,0
7,00-8,00	637,5	0,0	637,5	0,0	637,5	0,0
9,00-16,00	675,0	75,0	712,5	37,0	750,0	0, 0
17,00-18,00	637,5	0,0	637,5	0,0	637,5	0,0
19,00-20,00	562,5	0,0	562,5	0,0	562,5	0,0
21,00-22,00	487,5	0,0	487,5	0,0	487.,5	0,0
23,00-24,00	375,0	0,0	375,0	0,0	375,0	0,0

Profily se liší pouze v tepelných zatíženích kanceláří, přičemž se předpokládají konstantní hodnoty během normálního pracovního dne a absence během zbytku dne. Zatížením může být chladicí zatížení nebo topné zatížení v závislostí na ročním období. V červenci se požaduje pouze chlazení, jak pro technologickou oblast tak i pro kanceláře. Na druhé straně, leden a brezen vykazují snížení ochlazování, protože kanceláře v té době potřebují topení. Pro analýzu pracovního režimu io v různých měsících byly zvažovány profily teploty a vlhkosti pro oblast Padovy za typického dne

MVýsledky simulace

Leden

Obr. 8 ukazuje hodinový trend vývoje spotřeby primární energie pro čtyři shora popsané pracovní způsoby. Od Činnosti s konstantním nastavením k činnosti s proměnlivým nastavením je úspora energie 50 %. Jak bylo již ukázáno, je to dáno tím, že je možné použít zvýšenou teplotu přivádě20 né vody do zón, která významně zvyšuje rozdíl mezi touto teplotou a teplotou vnějšího vzduchu a tím i množství tepla, které může být převedeno trubkou pro chlazení venkovním vzduchem. Činnost s využitím odpadního tepla dále zlepšuje energetickou účinnost. Zejména si lze všimnout, že u proměnlivého nastavení průběžné využití odpadního tepla pouze lehce zvyšuje výkon. To lze vysvětlit nízkým ohřevem v porovnání s požadavky na chlazení, protože zisk energie při využití odpadního teplaje částečně vyvážen ztrátou účinnosti způsobenou vyšším kondenzačním tlakem, při němž je jednotka nucena pracovat, aby produkovala horkou vodu při 45 °C. Tato ztráta energie se sníží na minimum v případě přerušovaného využívání odpadního tepla, protože systém využívá kondenzátorové teplo účinněji a následkem toho je účinnost systému znatelně vyšší. Pro okamžité porovnání mezi energetickými účinnostmi různých způsobů řízení ukazuje tabulka 2 denní spotřebu energie pro každý způsob pro uvedené tři měsíce. Lze pozorovat, že tím, že se nevyužije odpadní kondenzátorové teplo, úspora 50,7 % primární energie absorbované u činnosti s proměnlivým nastavením je čistě úsporou elektrické energie a může být proto převedena na stejnou procentní ekonomickou úsporu. Při pracovních režimech s využitím odpadního tepla se však úspora primární energie týká různých typů energie (elektrické energie a tepelné energie), které, přestože jsou porovnatelné prostřednictvím primární energie, nemohou být jednoznačně převedeny na ekonomické úspory, protože budou záviset na platnosti různých tarifů.

-11CZ 301374 B6

Březen

Stejně jako u měsíce ledna obr. 9 ukazuje hodinový trend vývoje spotřeby primární energie pro čtyři shora popsané pracovní způsoby. V tomto případě lze vidět, že úspora, která se dá získat tím, že se přejde od činnosti s konstantním nastavením k činnosti s proměnlivým nastavením, je menší než v předchozím případě, protože možnost použít chlazení venkovním vzduchem je omezeno vzhledem k nárůstu vnější teploty. Pokud jde o činnost využití odpadního teplaje evidentní, že průběžné využití odpadního tepla snižuje v několika hodinách dne účinnost v porovnání s ostatními pracovními režimy. V tomto případě jsou ve skutečnosti požadavky na ohřev nižší io než v zimních měsících, takže přínos využití odpadního tepla nevykompenzuje ztrátu účinnosti jednotky vlivem zvýšení kondenzačního tlaku. Při přerušovaném využití odpadního tepla se tato ztráta nevyskytuje, protože, jak bylo vysvětleno výše, kondenzátorové teplo se využije s maximální účinností.

Červenec

Z analýzy hodinových trendů vývoje spotřeby primární energie v pracovním režimu konstantního nastavení a v pracovním režimu proměnlivého nastavení je zřejmé, že se úspora energie zvyšuje s tím, jak se aktuální podmínky dále vzdalují od podmínek maximálního zatížení, které platí během středních hodin dne, tj. čím větší je činnost při částečném zatížení, tím větší je úspora.

Vysvětlují to profily teploty přiváděné vody ve dvou pracovních režimech, ukázaných na obr. 10, kde při způsobu řízení s proměnlivým nastavením je evidentní vzrůst teploty vody při snižování zátěže. Konečně, tabulka 2 ukazuje denní spotřebu primární energie. Procentuální úspora energie není zvláště vysoká, protože během hodin s maximální zátěží je chování systému stejné pro oba režimy řízení. Absolutní hodnota úspor však i přesto stojí za pozornost.

- 12CZ 301374 B6

Tabulka 2 - Denní spotřeba energie v různých obdobích [kWh/den]

Absorbovaná	Rozdíl v porovnání	Procentuální
energie	s režimem konstantního	rozdíl
	nastavení
[kWh/den]	[kWh/den1

Leden

A	2792
B	1378	-1414	-50/7
C	1220	-1572	-56,3
D	964	-1828	-65,5

Březen

A	7623
B	4628	-2996	-39,3
C	5118	-2505	-32,9
D	4364	-3260	-42,8
Červenec
A	10660
B	10136	-524	-4,9

Význam symbolů A, B, C, D:

A - konstantní nastavení B - proměnlivé nastavení

C - proměnlivé nastavení a průběžné využití odpadního tepla D - proměnlivé nastavení a přerušované využití odpadního tepla

Lze si všimnout, že v měsících leden a březen umožňuje teplota venkovního vzduchu použití funkce chlazení venkovním vzduchem po několik hodin dne v závislosti na strategii řízení.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Klimatizační systém pro budovu, obsahující rozváděči okruh (10) horké vody, rozváděči okruh (12) studené vody a soubor koncových klimatizačních jednotek (14), z nichž každá obsahuje ventilátor (40) pro vyfukování vzduchu do prostoru budovy, ohřívací had (42) spojený s rozváděcím okruhem (10) horké vody a/nebo chladicí had (44) spojený s rozváděcím okruhem (12) studené vody, a alespoň jeden řídicí systém teploty okolí pro řízení topného výkonu ohřívacích io hadů (42) a chladícího výkonu chladicích hadů (44), vyznačený tím, že obsahuje systém (80) řízení tepelné energie obsahující dodavač (16) energie s cyklem tepelného čerpadla, který může převádět tepelnou energii z rozvodného okruhu (12) studené vody do rozvodného okruhu (10) horké vody.

   15
2. 2. Klimatizační systém podle nároku 1, vyznačený tím, že dodavač (16) energie s cyklem tepelného čerpadla je dále uzpůsoben pro převádění tepelné energie: a) z rozvodného okruhu (12) studené vody do atmosféry, a b) z atmosféry do rozvodného okruhu (10) horké vody, přičemž systém (80) řízení tepelné energie je uzpůsoben pro řízení převodů tepelné energie pro optimalizaci spotřeby energie.
3. 3. Klimatizační systém podle nároku 1 nebo2, vyznačený tím, že optimalizace spotřeby energie zahrnuje minimalizaci celkové spotřeby primární energie nebo minimalizaci celkových nákladů na energii klimatizačního systému.

   25
4. 4. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačený tím, že systém (80) řízení tepelné energie dále obsahuje výměník tepla (96) vzduch/voda uzpůsobený pro převod tepelné energie z rozvodného okruhu (12) studené vody do atmosféry.
5. 5. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že dále

   30 obsahuje tepelný generátor (84) uzpůsobený pro produkci tepelné energie a její převádění do rozvodného okruhu (10) horké vody.
6. 6. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačený tím, že dále obsahuje vyrovnávací nádrž chladicí energie, přičemž systém (80) řízení tepelné energie je uzpů35 soben pro odvádění tepelné energie z vyrovnávací nádrže chladicí energie pro její zatížení chlazením a dále je uzpůsoben pro převádění tepelné energie z rozvodného okruhu (12) studené vody do vyrovnávací nádrže chladicí energie.
7. 7. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků lažó, vyznačený tím, že dále

   40 obsahuje vyrovnávací nádrž topné energie, přičemž systém (80) řízení tepelné energie je uzpůsoben pro přivádění tepelné energie do vyrovnávací nádrže topné energie pro její zatížení ohřátím a dále je uzpůsoben pro převádění tepelné energie z vyrovnávací nádrže topné energie do rozvodného systému (10) horké vody.

   45
8. 8. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačený tím, že systém (80) řízení tepelné energie je uzpůsoben pro monitorování požadavků na chladicí/topnou energii každé z koncových klimatizačních jednotek (14) a nastavování změn teplot v rozvodném okruhu (12) studené vody a rozvodném okruhu (10) horké vody v závislosti na požadavcích na chladicí/topnou energii koncových klimatizačních jednotek (14).
9. 9. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků laž8, vyznačený tím, že systém (80) řízení tepelné energie je uzpůsoben pro řízení převodů tepelné energie s ohledem na celkové požadavky na ohrev/chlazení pro budovu, vnější klimatické parametry a náklady na primární energii.

   - 14CZ 301374 B6
10. 10. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že rozvodný okruh (10) horké vody a rozvodný okruh (12) studené vody obsahují v pravidelných intervalech rychle upínací spoje pro spojení s ohřívacím hadem (42), resp. s chladicím hadem (44) pomocí ohebných trubek.
11. 11. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že koncové klimatizační jednotky (14) jsou instalovány ve volném prostoru (20) buď pod zvýšenou podlahou, nebo nad sníženým stropem, přičemž ventilátory (40) koncových klimatizačních jednotek (i 4) berou vzduch z volného prostoru (20).
12. 12. Klimatizační systém podle nároku 11, vyznačený tím, že koncová klimatizační jednotka (14) obsahuje: modulární skříň (30) upevněnou pod podlahovou deskou (32) zvýšené podlahy a obsahující výstup (34) přiváděného vzduchu spojený s mřížkou (36) vstupu vzduchu v podlahové desce (32) a otvor (38) vstupu vzduchu ústící do volného prostoru (20);

    ventilátor (40) namontovaný v modulární skříni (30) pro nasávání vzduchu z volného prostoru (20) skrze otvor (38) vstupu vzduchu a jeho vyfukování skrze mřížku (36) vstupu vzduchu v podlahové desce (32) do zóny budovy nacházející se nad zvýšenou podlahou; a

    20 ohřívací had (42) spojený s rozvodným okruhem (10) horké vody a/nebo chladicí had (44) spojený s rozvodným okruhem (12) studené vody, přičemž ohřívací had (42) a chladicí had (44) jsou namontovány v modulární skříni (30) mezi ventilátorem (40) a výstupem (34) přiváděného vzduchu.

    25
13. 13. Klimatizační systém podle nároku 12, vyznačený tím, že koncová klimatizační jednotka (14) dále obsahuje filtrační prvek (46) namontovaný v modulární skříni (30) a vyměnitelný přes kontrolní otvor (48) v podlahové desce (32).
14. 14. Klimatizační systém podle nároku 11, vyznačený tím, že koncová klimatizační jed30 notka (14) obsahuje:

    modulární skříň (50), kteráje namontována pod podlahovou deskou (56) zvýšené podlahy a obsahuje výstup (52) přiváděného vzduchu spojený s mřížkou (54) vstupu vzduchu v podlahové desce (56) a směšovací komoru (58) s otvorem (60) pro vratný vzduch a otvorem (62) pro čerstvý

    35 vzduch;

    ventilátor (64) namontovaný v modulární skříni (50) pro nasávání vzduchu ze směšovací komory (58) a jeho vyfukování skrze mřížku (54) vstupu vzduchu v podlahové desce (56) do zóny (18', 18) budovy nacházející se nad zvýšenou podlahou;

    chladicí jednotku (66) s přímou expanzí pro ochlazování a odvlhčování přiváděného vzduchu, namontovanou v modulární skříni (50) a obsahující vodou chlazený kondenzátor spojený s rozváděcím okruhem (12) studené vody; a

    45 had (68) dodatečného ohřevu, namontovaný v modulární skříni (50) a spojený s rozvodným okruhem (10) horké vody pro opětovný ohřev vzduchu po jeho vysušení.
15. 15. Klimatizační systém podle nároku 9, vyznačený tím, že obsahuje klimatizační jednotku (78) čerstvého vzduchu, kteráje uzpůsobena pro předběžnou klimatizací čerstvého vzdu50 chu a jeho dodávání do volného prostoru (20).

    - 15CZ 301374 B6
16. 16. Klimatizační systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dodavač (16) energie obsahuje:

    5 alespoň jeden kompresor (90) pro chladivo;

    vodou chlazený kondenzátor (92') pro uvedené chladivo, který' je spojen s rozvodným okruhem {10) horké vody pro převod kondenzační energie do rozvodného okruhu (10) horké vody;

    io výpamík(94) pro uvedené chladivo, který je spojen s rozvodným okruhem (12) studené vody pro odvádění výpamé energie z rozvodného okruhu (12) studené vody;

    vzduchem chlazený kondenzátor (92) pro uvedené chladivo, který je paralelně spojen s vodou chlazeným kondenzátorem (92') a je uzpůsoben pro převod přebytku kondenzační energie do i? atmosféry; a otevřený chladicí had (96), který je v rozvodném okruhu (12) studené vody zapojen do série s vodou chlazeným výpamíkem (94).
17. 20 17. Klimatizační systém podle nároku 16, vyznačený tím, že vzduchem chlazeným kondenzátorem (92) je výměník tepla vzduch/chladivo, který je rovněž uzpůsoben pro prácí jako výpamík pro uvedené chladivo, odebírající výpamou energii z atmosféry.