CZ305130B6 - Tepelné centrum vzduch/vzduch - Google Patents

Abstract

Tepelné centrum vzduch/vzduch sestává z těla (5) tepelného centra, jehož přepážkami (10), příčkami (18) a stěnami jsou tvořena tělesa (17, 16, 15) tepelného výměníku, kondenzátoru, výparníku i prostor pro kompresor (14), opatřeného výstupem (11) vháněného vzduchu s turbínou, vstupním otvorem (12) odčerpávaného vzduchu s turbínou, otvorem (13) s turbínou, vstupem (3) vháněného vzduchu, výstupním otvorem (8) odčerpávaného vzduchu a kanálem (2) pro zdrojový vzduch. Do něho je uložen tepelný výměník a tepelné čerpadlo vzduch/vzduch tak, že těleso (17) tepelného výměníku s tělesem (16) kondenzátoru a/nebo tělesem (15) výparníku je propojeno průchodem (9) pro vháněný vzduch v přepážce (10). Turbínou ve vstupním otvoru (12) je odčerpávaný vzduch proháněn tepelným výměníkem, turbínou ve výstupu (11) je vstupem (3) vtahován vháněný vzduch do tepelného výměníku, poté průchodem (9) do tělesa (16) kondenzátoru nebo tělesa (15) výparníku, turbínou v otvoru (13) je proháněn zdrojový vzduch výparníkem (1) nebo kondenzátorem (4) tepelného čerpadla.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká tepelného centra vzduch/vzduch zajišťujícího vytápění a/nebo klimatizaci a/nebo ventilaci uzavřených prostorů. Sestává z těla tepelného centra opatřeného výstupem vháněného vzduchu s turbínou, vstupním otvorem odčerpávaného vzduchu s turbínou, otvorem s výpamíkovou turbínou, vstupem vháněného vzduchu, výstupním otvorem odčerpávaného vzduchu a kanálem pro zdrojový vzduch. Do něho je vložen tepelný výměník a tepelné čerpadlo vzduch/vzduch tak, že je propojuje průchod pro vháněný vzduch v přepážce těla a jeho vnitřní a vnější stěny současně tvoří tělesa tepelného výměníku i výpamíku a kondenzátoru tepelného čerpadla.

Dosavadní stav techniky

Při stálém navyšování cen energií a zlepšování izolačních vlastností budov je stále nedořešená otázka energeticky nenáročného vytápění či klimatizace a souběžné ventilace vnitřních prostorů. Dosud se používá především samostatné vytápění či klimatizace a ventilace především formou větrání. To zvyšuje náročnost na výrobu, instalaci vlastního zařízení, údržbu i provoz, včetně nutnosti doplňujících staveb, jako je podlahové topení, instalace radiátorů atd.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny tepelným centrem vzduch/vzduch, sestávajícím z těla tepelného centra tvořícího těleso tepelného výměníku, tělesa výpamíku a kondenzátoru tepelného čerpadla i prostor pro kompresor tepelného čerpadla. Tělo tepelného centra je opatřeno výstupem vháněného vzduchu s turbínou, vstupním otvorem odčerpávaného vzduchu s turbínou, otvorem s turbínou, vstupem vháněného vzduchu, výstupním otvorem odčerpávaného vzduchu a kanálem pro zdrojový vzduch. Do těla je vložen tepelný výměník využívající vstup vháněného vzduchu i výstupní a vstupní otvor odčerpávaného vzduchu a dále tepelné čerpadlo vzduch/vzduch tak, že těleso tepelného výměníku s tělesem kondenzátoru a/nebo tělesem výparníku propojuje průchod pro vháněný vzduch v přepážce, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že ve vstupním otvoru a/nebo ve výstupu a/nebo otvoru jsou umístěny vstupní turbína a/nebo výstupní turbína a/nebo turbína s elektromotorem, určené k prohnání vzduchu tepelným centrem za účelem předání tepla. Tělo tepelného centra je zhotoveno z tepelně izolačního, dostatečně pevného a odolného materiálu. Přepážka mezi tepelným výměníkem a kondenzátorem a/nebo výpamíkem tepelného čerpadla je opatřena průchodem pro vháněný vzduch. Druhá přepážka je umístěna mezi tepelný výměník a výpamík a/nebo kondenzátor tepelného čerpadla. Tělesa výměníku, kondenzátoru a výpamíku jsou tvořena přepážkami, vnitřními a vnějšími stěnami těla tepelného centra. Těmi je tvořen i prostor pro uložení kompresoru tepelného čerpadla.

Tělo tepelného centra slouží jako schránka, do které je pomocí přepážek, vnějších a vnitřních stěn uložen tepelný výměník a tepelné čerpadlo.

Tepelný výměník je určen k výměně tepla mezi odčerpávaným a vháněným vzduchem a jeho účinnost přesahuje 90 %.

Tepelné čerpadlo vzduch/vzduch je určeno k ohřevu nebo ochlazování vháněného vzduchu na požadovanou teplotu. Jako zdroj tepla nebo pro ochlazování je použit venkovní vzduch.

- 1 CZ 305130 B6

Turbína ve vstupním otvoru je určena k odsátí odčerpávaného vzduchu a jeho prohnání tepelným centrem. Turbína ve výstupu je určena k nasátí vháněného vzduchu do tepelného centra a jeho načerpání do uzavřeného prostoru. Jsou konstruovány tak, že řízený výkon, alespoň jedné z turbín, umožňuje odčerpávání a vhánění stejného množství vzduchu do uzavřených prostorů a současně i v požadovaném objemu. Turbína v otvoru slouží k prohánění zdrojového vzduchu výparníkem a/nebo kondenzátorem tepelného čerpadla. S výhodou použitý řízený výkon turbíny je určen k prohánění optimálního množství zdrojového vzduchu nutné k předání nebo odebrání tepla. Pro klimatizaci jsou turbíny ve vstupním otvoru a výstupu opatřeny samostatným chlazením, které je s výhodou použito pro chlazení kompresoru tepelného čerpadla.

Tepelný výměník je propojen s tělesem kondenzátoru a/nebo výpamíku průchodem pro vháněný vzduch. Tudy je vháněný vzduch nasáván z tepelného výměníku do tělesa kondenzátoru a/nebo výpamíku.

Směrovací klapky odčerpávaného a vháněného vzduchu jsou určeny k uzavření nebo otevření kanálů a otvorů pro průchod vzduchu v kombinaci topení, klimatizace a ventilace. Propojovací kanál je určen k obrácení proudění vháněného vzduchu v tělese kondenzátoru nebo výpamíku tak, aby byla zachována protisměmost s prouděním media tepelného čerpadla.

Ventil pro přesměrování média tepelného čerpadla je určen k obrácení směru proudění média za kompresorem, to j e v části kondenzátoru a výpamíku. Tím je dosaženo výměny jejich funkce nutné k přechodu od funkce topení ke klimatizaci.

Pro konstrukční odlišnosti je nutno vynález dále modifikovat zvlášť jako topení, jako klimatizaci a jako kombinaci topení a klimatizace, vždy spojené s ventilací. Při vypnutí tepelného čerpadla je možno zařízení použít i jako samostatný tepelný výměník pro ventilaci.

Topení spojené s ventilací:

Vzduch odčerpaný z uzavřeného prostoru je ohřát elektromotorem turbíny ve vstupním otvoru a chlazením kompresoru tepelného čerpadla. Turbínou je poté vehnán do tepelného výměníku, kde je ochlazen, pak výstupním otvorem ven z tepelného centra. Tímto způsobem je využito i jinak ztrátové teplo z elektromotorů turbíny a kompresoru. Vháněný vzduch je turbínou ve výstupu nasát vstupem do tepelného výměníku. V něm je předehřát odčerpaným vzduchem. Průchodem pro vháněný vzduch je nasát do tělesa kondenzátoru. Protisměrný průchod tělesem kondenzátoru je určen k ohřevu vzduchu na potřebnou teplotu pro vytápění uzavřeného prostoru. Jeho teplota je navýšena chlazením motoru turbíny umístěné ve výstupu. Takto upravený vzduch je vehnán do uzavřeného prostoru na místo odčerpaného vzduchu. Tímto způsobem je využito teplo dodané v tepelném výměníku odčerpaným vzduchem a teplo dodané kondenzátorem. Navíc je využito, jinak ztrátové, teplo z elektromotoru turbíny. Otvorem s turbínou je zdrojový vzduch vehnán do tělesa výpamíku. Chlazením turbíny je předehřát. Tím je navýšen topný faktor tepelného čerpadla. Protisměrným průchodem tělesem výpamíku je předáno teplo médiu tepelného čerpadla. Ochlazený vzduch je vytlačen východem ven.

Klimatizace spojená s ventilací:

Odčerpávaný vzduch je turbínou vehnán přímo do tepelného výměníku, kde je mu předáno teplo a pak výstupním otvorem ven z tepelného centra. Vháněný vzduch je nasát vstupem do tepelného výměníku. V něm je ochlazen odčerpaným vzduchem. Protisměrným průchodem tělesem výparníku je ochlazen na potřebnou teplotu. Pak je vehnán do uzavřeného prostoru, na místo odčerpaného vzduchu. Motory turbín ve výstupu a vstupním otvoru mají samostatné chlazení s výhodou využité i k chlazení kompresoru tepelného čerpadla. Tím je zamezen nežádoucí ohřev odčerpaného vzduchu. Otvorem s turbínou je zdrojový vzduch nasát do tělesa kondenzátoru. Protisměrným průchodem tělesem kondenzátoru je odebráno teplo médiu tepelného čerpadla.

-2 CZ 305130 B6

Topení a klimatizace spojená s ventilací:

Kombinací obou předchozích typů vzniklo zařízení, které je schopno provádět ventilaci a podle potřeby i vytápět nebo klimatizovat vzduch v uzavřených prostorech. Výhodným řešením je využití směrovacích klapek umístěných v prostoru průchodu pro vháněný vzduch a výstupu vháněného vzduchu. Jsou určeny k otevírání nebo uzavírání průchodu pro vháněný vzduch tak, že je současně uzavřen nebo otevřen propojovací kanál vháněného vzduchu a současně otevřen nebo uzavřen přívod přes motor nebo mimo motor turbíny ve výstupu. Zároveň jsou otevřeny nebo uzavřeny směrovací klapky odčerpávaného vzduchu umístěné ve vstupním otvoru a vzduch je hnán přes nebo mimo motor turbíny, kolem nebo mimo kompresor, do tepelného výměníku, další směrovací klapkaje určena k uzavření nebo otevření samostatného chlazení kompresoru a odvodu chladicího vzduchu z jeho prostoru. Ventil pro přesměrování média tepelného čerpadla je přepnut do polohy topení nebo klimatizace. Přepnutí ventilu je určeno k obrácení směru oběhu média a tak i k záměně funkce kondenzátoru za výpamík a obráceně. Turbíny pro odčerpávaný i vháněný vzduch jsou konstrukčně upraveny tak, aby vháněný nebo odčerpávaný vzduch, v případě topení, jejich motory ochladil. V případě klimatizace je odčerpávaný i vháněný vzduch turbinou čerpán mimo motoiy do propojovacího potrubí a tak je zabráněno jeho nežádoucímu ohřevu. S přepnutím funkce je spojeno přesměrování proudění vzduchu v tělese výpamíku a kondenzátoru, aby byla zachována výhodná protisměmost. K tomu je použit propojovací kanál a potrubí. Průchod je pak dán polohou příslušných směrovacích klapek. Také turbína v otvoru je upravena k vhánění zdrojového vzduchu v případě topení a odsávání v případě klimatizace.

Tepelné centrum tak sestává z kombinace vysoce účinného tepelného výměníku s tepelným čerpadlem vzduch/vzduch, pro ohřev nebo ochlazení vháněného vzduchu, vzájemně propojených průchodem pro vháněný vzduch. Obojí je uloženo a vzduchotěsně uzavřeno v těle tepelného centra, vyrobeného z tepelné izolačních materiálů. Je tak zabráněno nežádoucím únikům tepla. Tělesa tepelného výměníku, kondenzátoru a výpamíku tvoří vzduchotěsná pouzdra s popsaným propojením a bočními stěnami vzduchotěsně přiléhajícími k chladičům. Je maximálně využita dodávaná energie. Uzavřený prostor je pak dle požadavků jen větrán nebo větrán a vytápěn a/nebo klimatizován, aniž by do jeho prostoru byl nasáván neupravený okolní vzduch. Stejné množství odčerpávaného i vháněného vzduchu je podmínkou i pro rovnováhu předávané energie v tepelném výměníku.

Vynález představuje nové, podstatou převratné a velmi výhodné řešení. Popsaným spojením vysoce účinného tepelného výměníku, s účinností přesahující 90 % a tepelného čerpadla vzduch/vzduch, s topným faktorem dosahujícím hodnoty 4 i více, uzavřených v tepelně izolačním těle tepelného centra, jsou ztráty tepla výměnou vzduchu v uzavřeném prostoru omezeny na minimum, je zajištěn efektivní ohřev nebo ochlazení vzduchu a je maximálně využita elektrická energie dodávaná do motorů turbín i kompresoru.

Přitom potřebné teplo pro ohřátí nebo ochlazení venkovního vháněného vzduchu na požadovanou teplotu je zčásti dodáno nebo odebráno v tepelném výměníku, kde dojde téměř k vyrovnání teploty s odčerpávaným vzduchem. Potřebné navýšení teploty nebo ochlazení vháněného vzduchu na požadovanou teplotu je zajištěno tepelným čerpadlem, u vytápění i motory turbín a kompresoru.

Tepelné centrum je určeno především pro větrání a vytápění a/nebo klimatizaci, nebo jen větrání uzavřených prostorů, tedy bytů, kanceláří, provozů atd. Pokud jsou větrané prostory dobře tepelně izolovány a je zachována podmínka, že množství odčerpávaného a vháněného vzduchu tepelným centrem je stejné, nedochází k vytlačování teplého vzduchu z větraného prostoru ven, ani k vtahování vzduchu zvenčí, takže tepelné ztráty jsou dány jen teplem procházejícím pláštěm, čili stěnami větraného prostoru a úniky při otevírání dveří atp. Ztráty větráním, které tvoří základní položku ve ztrátách tepla, odpadají. S výhodou je použito prachových a pylových filtrů na vstu-3 CZ 305130 B6 pech vháněného i odčerpávaného vzduchu, které omezují znečišťování zařízení i pronikání prachu a pylu do větraných a vytápěných prostorů.

Výhodami tohoto řešení je především to, že využívá všech výhod tepelných čerpadel, tj. levný provoz díky vysokému zhodnocení dodávané energie, čistý a ekologický provoz. Další výhodou je zamezení ztrát tepla větráním, které je možno využívat i samostatně, pokud není zapnuto tepelné čerpadlo a vzduch je proháněn pouze vysoce účinným tepelným výměníkem. V současných tepelně dobře izolovaných bytech tvoří větrání základní složku ve spotřebě energie. Při vytápění využívá dodávanou elektrickou energii na zvýšení teploty vháněného vzduchu. Jde o elektrickou energii dodávanou do motorů turbíny vhánějící i odčerpávající vzduch i kompresoru. Tam přímo ohřívá vháněný vzduch nebo tuto energii po ohřátí odčerpávaného vzduchu předá v tepelném výměníku. Turbína prohánějící vzduch výpamíkem j ej ohřívá a zvyšuje topný faktor tepelného čerpadla. Tepelné centrum je jako celek uzavřeno v pouzdře tvořeném tělem z tepelně izolačních materiálů a zamezuje tepelným ztrátám uvnitř i vně zařízení. Jeho instalace je rychlá a levná. Omezuje potřebné stavební úpravy na přívod elektrické energie do zařízení a rozvod vzduchu po vytápěném a větraném prostoru např. pomocí plochého potrubí pokládaného na izolační podložku. Odpadá nákladná instalace podlahového vytápění, případně radiátorů s rozvody. Tím je daná i relativně nízká cena. Taje daná i tím, že kombinace dvou jinak samostatných zařízení využívá společné díly, to jsou zejména pouzdro pro celé zařízení, turbíny pro vháněný i odčerpávaný vzduch, filtry atd. Vzduch je s výhodou upraven pomocí filtrace, parfémování, zvlhčování atp. Zařízení je umístěno vně větraných prostorů, jeho provoz prakticky neruší vnitřní prostředí.

Objasnění výkresů

Tepelné centrum podle tohoto vynálezu, bude podrobněji popsáno na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno tepelné centrum v provedení topení a ventilace, v čelním řezu. Na obr. 2 je znázorněno v pohledu z levého boku. Na obr. 3 je znázorněno tepelné centrum v provedení klimatizace a ventilace v čelním řezu. Na obr. 4 je znázorněno tepelné centrum v provedení topení, klimatizace a ventilace v čelním řezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladné tepelné centrum v modifikaci topení a ventilace nebo klimatizace a ventilace nebo topení, klimatizace a ventilace, je složené z vysoce účinného tepelného výměníku a tepelného čerpadla vzduch/vzduch, kdy jako tepelný výměník, kondenzátor a výpamík tepelného čerpadla je s výhodou použit tepelný výměník dle mezinárodní přihlášky vynálezu PCT: Heat Exchanger, č. PCT/CZ 2010/000036. Sestává z těla 5 tepelného centra, tvořícího těleso 7 tepelného výměníku, těleso 15 výpamíku a těleso 16 kondenzátorů tepelného čerpadla i prostor pro kompresor 14 tepelného čerpadla. Tělo 5 tepelného centra je opatřeno výstupem 11 vháněného vzduchu s turbínou, vstupním otvorem 12 odčerpávaného vzduchu s turbínou, otvorem 13 s turbínou, vstupem 3 vháněného vzduchu, výstupním otvorem 8 odčerpávaného vzduchu a kanálem 2 pro zdrojový vzduch. Do těla 5 je vložen tepelný výměník a tepelné čerpadlo vzduch/vzduch tak, že těleso 17 tepelného výměníku s tělesem 16 kondenzátorů a/nebo tělesem 15 výpamíku propojuje průchod 9 pro vháněný vzduch v příslušné přepážce 10, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že ve vstupním otvoru 12 a/nebo ve výstupu jT a/nebo otvoru 13 jsou umístěny vstupní turbína a/nebo výstupní turbína a/nebo turbína s elektromotorem. Tělo 5 tepelného centra je zhotoveno z tepelně izolačního, dostatečně pevného a odolného materiálu. Přepážka 10 mezi chladičem 6 tepelného výměníku a kondenzační nádobou 4 a/nebo expandérem 1 tepelného čerpadla je opatřena průchodem 9 pro vháněný vzduch. Druhá přepážka JO je umístěna mezi chladič 6 tepelného výměníku a expandér 1 a/nebo kondenzační nádobu 4 tepelného čerpadla a vzduchotěsně je odděluje. Tělo 5 tepelného centra slouží jako schránka, když těleso 17 tepelného výměníku, těleso 16 kondenzátem a těleso 15 výpamíku jsou tvořena jeho přepážkami 10, příčkami 18, vnitřními a vněj-4CZ 305130 B6 šími stěnami. Vnitřní příčky 18 přiléhají k chladiči 6 tepelného výměníku, kondenzační nádobě 4 i expandéru lak příslušným přepážkám JO, kolmo ke směru proudění vzduchu. Jsou určeny k vytvoření komor a k usměrnění proudění vháněného i odčerpávaného vzduchu v tělesech 15, 16, 17 tepelného výměníku, výpamíku i kondenzátoru.

Do nich je uložen tepelný výměník a tepelné čerpadlo vzduch/vzduch, včetně kompresoru 14. V těle 5 tepelného centra je zabudován i kovový rám pro pevné uchycení jednotlivých dílů zařízení.

Tepelný výměník je určen k výměně tepla mezi odčerpávaným a vháněným vzduchem a jeho účinnost přesahuje 90 %.

Tepelné čerpadlo je určeno k ohřevu nebo ochlazování vháněného vzduchu na požadovanou teplotu. Jako zdroj tepla nebo pro ochlazování je použit venkovní vzduch.

Turbína ve vstupním otvoru 12 je určena k odsátí odčerpávaného vzduchu a jeho prohnání tepelným centrem, zejména chladičem 6 tepelného výměníku. Turbína ve výstupu 11, je určena k nasátí vháněného vzduchu do tepelného centra a jeho načerpání do uzavřeného prostoru 23. Jsou konstruovány tak, že řízený výkon, alespoň jedné z turbín, umožňuje odčerpávání a vhánění stejného množství vzduchu do uzavřeného prostoru 23 a současně i v požadovaném objemu. Turbína v otvoru 13 slouží k prohánění zdrojového vzduchu Výpamíkem a/nebo kondenzátorem tepelného čerpadla, v dostatečném množství, nutném k předání nebo odebrání tepla. Jejím, s výhodou použitým, řízeným výkonem je dosaženo optimalizace množství zdrojového vzduchu. Pro klimatizaci jsou turbíny ve vstupním otvoru 12 a výstupu J_J_ opatřeny samostatným chlazením, které je s výhodou použito pro chlazení kompresoru 14 tepelného čerpadla.

Tepelný výměník je propojen s tělesem 16 kondenzátoru a/nebo tělesem 15 výpamíku průchodem 9 pro vháněný vzduch. Tudy je vháněný vzduch nasáván z tepelného výměníku do tělesa J_6 kondenzátoru a/nebo tělesa 15 výpamíku.

Vnitřní příčky 18 jsou určeny k usměrnění proudění vháněného i odčerpávaného vzduchu v tělese 17 tepelného výměníku, tělese 15 výpamíku i tělese 16 kondenzátoru tak, aby byl prohnán příslušnými oddíly chladiče 6 tepelného výměníku, expandéru 1 nebo kondenzační nádoby 4.

V modifikaci topení, klimatizace a ventilace jsou směrovací klapky 27, 28, 29 odčerpávaného a směrovací klapky 30, 31, 32, 33 vháněného vzduchu určeny k uzavření nebo otevření propojovacího kanálu 36, pomocných potrubí, šachet a otvorů pro průchod vzduchu. Propojovací kanál 36 je určen k obrácení proudění vháněného vzduchu v tělese 16 kondenzátem nebo tělese 15 výparníku tak, aby byla zachována protisměmost s prouděním média tepelného čerpadla. Ventil 26 pro přesměrování média tepelného čerpadla je určen k obrácení směru proudění média za kompresorem 14, to je v části kondenzační nádoby 4 a expandéru 1. Tím je dosaženo výměny jejich funkce nutné k přechodu od funkce topení ke klimatizaci. Pro funkci topení a ventilace je ventil 26 v poloze propouštějící médium tepelného čerpadla ve směru 24. Odčerpávaný vzduch je směrovací klapkou 29 odkloněn potrubím ke směrovací klapce 28. Současně je uzavřena cesta k ventilátoru 35 turbíny, který je s výhodou v této funkci vypnut. Směrovací klapkou 28 je uzavřen přívod chladicího vzduchu a otevřen přívod k vstupnímu otvoru 12 s turbínou. Odtud je přiveden do prostoru kompresoru 14. Směrovací klapkou 27 je otevřena cesta do tělesa 17 tepelného výměníku a současně uzavřena cesta chladicího vzduchu ven z těla 5 tepelného centra. Odčerpávaný vzduch je po průchodu chladičem 6 tepelného výměníku vytlačen výstupním otvorem 8 ven. Vháněný vzduch je nasát vstupem 3 do tělesa 17 tepelného výměníku a odtud ke směrovací klapce 30 vháněného vzduchu. Tou je uzavřen propojovací kanál 6 a otevřen průchod 9. Vháněný vzduch je nasát do tělesa 16(15) kondenzátoru. Směrovací klapkou 33 je uzavřen propojovací kanál 6 a otevřena cesta přes motor turbíny ve výstupu H ke směrovací klapce 33. Tou je uzavřeno potrubí ke směrovací klapce 31 a otevřeno potrubí do uzavřeného prostoru 23. Ventilátor 34 turbíny je s výhodou vypnut. Turbínou v otvoru 13 je zdrojový vzduch vehnán do tělesa 15

-5CZ 305130 B6 výpamíku a poté kanálem 2 ven. Zapojení je funkčně popsáno shora. Pro funkci klimatizace a ventilace je ventil 6 v poloze propouštějící médium ve směru 25. Tím je zaměněna funkce expandéru i a kondenzační nádoby 4 v tepelném čerpadle. Odčerpávaný vzduch je směrovací klapkou 29 nasměrován k ventilátoru 35 a současně je uzavřena cesta ke směrovací klapce 28. Taje v poloze otevřeno pro chladicí vzduch. Ten je nasát přes motor turbíny do prostoru kompresoru 14 a odtud vytlačen ven. Ventilátorem 35 je vehnán do tělesa 17 tepelného výměníku a po průchodu chladičem 6 výstupním otvorem 8 ven. Vháněný vzduch je nasát vstupem 3 do tělesa 17 tepelného výměníku a odtud ke směrovací klapce 30 vháněného vzduchu. Tou je uzavřen průchod 9 a otevřen propojovací kanál 36. Směrovací klapkou 33 je uzavřena cesta přes motor turbíny ve výstupu ϋ, otevřen propojovací kanál 36. Vháněný vzduch je nasát do tělesa £6(.15) výpamíku. Směrovací klapkou 3£ je otevřeno potrubí ke směrovací klapce 32 a ventilátoru 34 turbíny. Tím je vháněný vzduch natlačen do uzavřeného prostoru 23. Turbína 11 je chlazena samostatně. Turbínou v otvoru 13 je zdrojový vzduch nasát do tělesa 16 kondenzátoru a poté kanálem 2 ven. Zapojení je funkčně popsáno shora.

Pro zachování stejného množství vzduchu odčerpávaného i vháněného je výhodné tepelné centrum doplnit zařízením pro indikaci množství procházejícího vzduchu a regulovat jím výkon příslušných turbín v zařízení.

Umístění tepelného centra je především vně větraných prostorů, obdobně jako u současných klimatizací. Do uzavřených prostorů, jakými jsou především byty, kanceláře, provozy atd., pak nevniká hluk způsobený agregáty zařízení.

Rozvody pak odčerpávají vzduch z jedné strany a vhánějí vzduch na druhé straně uzavřeného prostoru 23. Tím je zajištěna velmi účinná výměna vzduchu, kdy čistý a ohřátý nebo ochlazený vzduch postupně vytlačuje původní vzduch a zajišťuje tak dokonalé a úsporné vyvětrání a vytápění nebo klimatizaci uzavřeného prostoru 23. Aby nedocházelo ke ztrátám tepla v rozvodech, je vhodné umístit je na izolační podložku. S výhodou je použito prachových a pylových filtrů na vstupech vháněného i odčerpávaného vzduch, které omezují znečišťování zařízení a pronikání prachu a pylu do větraných a vytápěných, či klimatizovaných prostorů.

Příkladmo pro prostor odpovídající standardně izolovanému a utěsněnému bytu o podlahové ploše 80 m², je použit tepelný výměník s chladičem 6 o rozměrech 35 x 15 x 100 cm, obsahující 10 řad po 25 trubičkách, o průřezu jedné trubičky 0,5 cm², tedy celkovém volném průřezu trubiček 125 cm². Čelní plocha chladiče 6 má obsah 3,500 cm², rozdělený do 5. dílů po 700 cm². Z toho asi 70 % zabírají boční stěny trubiček a plochy hran žeber, takže na každý díl zbývá 210 cm² volného průřezu. Jako expandér £ a kondenzační nádoba 4, tepelného čerpadla, jsou použity jednořadové chladiče, průřezy trubiček odpovídají požadovanému výkonu tepelného čerpadla. Čelní plochy jejich chladičů jsou s výhodou obdobných rozměrů jako chladič 6 tepelného výměníku a tedy i volný průřez jednoho dílu je minimálně 210 cm². Pro tepelné centrum, s požadovaným výkonem přibližně 30 1/s čerpaného vzduchu, jsou všechny shora uvedené volné průřezy zcela postačující. Je tak zajištěn efektivní převod tepla a minimální tlakový spád odčerpávaného i vháněného vzduchu.

Konstrukce zařízení umožňuje velkou variabilitu ve výkonnosti, ať již jde o objem čerpaného vzduchu nebo jeho ohřev či ochlazení. Podle druhu uzavřeného prostoru, s ohledem na tepelné ztráty pláštěm místností, je možno vzájemně upravovat výkon turbín, výkon tepelného čerpadla a dobu provozu tak, aby bylo dosaženo řádné vyvětrání a současně i udržována správná teplota vzduchu v místnostech. K tomu je možno s výhodou využít kombinaci zařízení s termostatem a časovým spínačem, případně celkové elektronické ovládání optimalizující výkon agregátů zařízení.

-6CZ 305130 B6

Průmyslová využitelnost

Tepelné centrum vzduch/vzduch podle tohoto technického řešení, nalezne uplatnění především při efektivním a energeticky nenáročném větrání a vytápění či klimatizaci uzavřených prostorů, jakými jsou byty, kanceláře, provozy atp. Velmi vhodný je pro nízkoenergetické stavby a všude tam, kde je třeba zamezit výskytu plísní a tvorbě kondenzátu na zdech. Filtrace vzduchu zajišťuje i vhodné prostředí pro alergiky a lidi s astmatickými potížemi, kdy je možno vháněný vzduch dodatečně upravovat např. zvlhčováním a vhodným parfémováním.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Tepelné centrum vzduch/vzduch sestávající z těla (5) tepelného centra, které je tvořeno stěnami a přepážkami (10) vymezujícími těleso (17) tepelného výměníku, těleso (15) výpamíku tepelného čerpadla, těleso (16) kondenzátoru tepelného čerpadla a prostor pro kompresor (14), a které je opatřeno výstupem (11) vháněného vzduchu s turbínou s elektromotorem, vstupním otvorem (12) odčerpávaného vzduchu s turbínou s elektromotorem, otvorem (13) s turbínou s elektromotorem, vstupem (3) vháněného vzduchu, výstupním otvorem (8) odčerpávaného vzduchu a kanálem (2) pro zdrojový vzduch, přičemž do těla (5) je vložen tepelný výměník s chladičem (6) a tepelné čerpadlo vzduch/vzduch, vyznačující se tím, že těleso (17) tepelného výměníku je s tělesem (16) kondenzátoru nebo s tělesem (15) výpamíku tepelného čerpadla propojeno průchodem (9) pro vháněný vzduch v přepážce (10).

2. Tepelné centrum vzduch/vzduch podle nároku 1, vyznačující se tím, že tělo (5) tepelného centra je vyrobeno z tepelně izolačních materiálů pro zabránění převodu a ztrátám tepla, s vloženým kovovým rámem pro upevnění agregátů.

3. Tepelné centrum podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že chladič (6) tepelného výměníku a/nebo kondenzační nádoba tepelného čerpadla (4) a/nebo expandér (1) tepelného čerpadla je tvořen kovovým trubkovým chladičem opatřeným žebry, umístěným v tělese (17) tepelného výměníku a/nebo tělese (15) výpamíku a/nebo tělese (16) kondenzátem, opatřeném alespoň dvěma vnitřními příčkami (18), těsně přiléhajícími střídavě k žebrům na přední a zadní stěně trubkového chladiče, pro vytvoření komor u příslušných oddílů chladiče, přitom těleso (17) tepelného výměníku, těleso (16) kondenzátem a těleso (15) výpamíku tvoří vzduchotěsná pouzdra, jejichž boční stěny jsou vzduchotěsně přiléhající k bokům chladiče (6) a/nebo kondenzační nádoby (4) a/nebo expandéru (1).

4. Tepelné centrum podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že pro typ provedení topení, klimatizace a ventilace je vložené tepelné čerpadlo vzduch/vzduch opatřeno ventilem (26) umístěným v okruhu oběhu média tepelného čerpadla, určeným k obrácení směru oběhu média v části kondenzační nádoby (4), pro tento účel upravené expanzní trysky (7) a expandéru (1) tepelného čerpadla, dále je tělo (5) tepelného centra opatřeno směrovacími klapkami (27) až (33), umístěnými v těle (5) tepelného centra, a to směrovací klapkou (30) a (31) v prostoru průchodu (9) pro vháněný vzduch a směrovací klapkou (32) a (33) ve výstupu (11) vháněného vzduchu, kde jsou určeny k otevření nebo uzavření průchodu pro vháněný vzduch a k uzavření nebo otevření propojovacího kanálu (36) vháněného vzduchu mezi průchodem (9) a výstupem (11) a k otevření nebo uzavření přívodu vzduchu přes motor nebo mimo motor turbíny ve výstupu (11), směrovací klapkou (29) umístěnou ve vstupním otvoru (12), určenou k otevření nebo uzavření průchodu vzduchu přes motor nebo mimo motor turbíny, směrovací klapkou (28) umístěnou za směrovací klapkou (29), určenou k otevření nebo zavření chlazení elektromotoru

-7CZ 305130 B6 turbíny a kompresoru (14) odčerpávaným vzduchem nebo vzduchem venkovním a směrovací klapkou (27) určenou k uzavření nebo otevření samostatného chlazení kompresoru (14) a odvodu chladicího vzduchu z jeho prostoru.

5. Tepelné centrum podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pro typ provedení k topení s ventilací je elektromotor turbíny ve výstupu (11) upraven pro obtékání a chlazení vháněným vzduchem, kompresor (14) tepelného čerpadla a elektromotor turbíny ve vstupním otvoru (12) pro obtékání a chlazení odčerpávaným vzduchem, elektromotor turbíny v otvoru (13) tělesa (15) výpamíku pro obtékání a chlazení zdrojovým vzduchem.

6. Tepelné centrum podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že elektromotor alespoň jedné z turbín je opatřen regulátorem a/nebo jeho výkon je řízen elektronickým ovládáním, pracujícím na základě údajů indikátorů čerpaných objemů vzduchu a/nebo termostatů a/nebo časových spínačů, určeným k optimalizaci chodu agregátů.

7. Tepelné centrum podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že ve vstupním otvoru (12) a/nebo vstupu (3) nebo v části rozvodů, které k nim vedou, jsou umístěny filtry k zamezení pronikání nežádoucích částic a znečišťování vlastního zařízení a/nebo zpětné klapky zabraňující proudění vzduchu zařízením v době vypnutí.