HU225481B1 - Micro heat and power system - Google Patents

Description

A találmány tárgya kogenerációs energiatermelő berendezés, amely szerves munkaközeggel van ellátva, továbbá a rendszerben hőenergia-forrás, valamint a szerves munkaközeget szállító, és a hőenergia-forrásból a szerves munkaközeg túlhevítésére alkalmas mennyiségű hő felvételére alkalmas első kör van elrendezve.

A találmány általánosságban olyan elektromos energia, helyiségfűtés és használati meleg víz előállítására szolgáló rendszert tár fel, amely ezeket az energiákat együttesen termeli és szolgáltatja, és különösen kisméretű Rankine típusú kombinált rendszereket ismertet, amelyek evolvens-csigás tágítóteret és szerves munkaközeget alkalmaznak. Hasonló megoldást mutat be a WO 01/55561 A1 számú szabadalmi dokumentum.

A kombinált energiafejlesztés vagy a kombinált hőés energiafejlesztő rendszerek koncepciója bizonyos idő óta ismert, és elsősorban arra használatos, hogy az energiatermelő rendszerek hatékonyságát növelje. Egy tipikus kombinált hő- és energiatermelő rendszer esetében a hőt (általában forró levegő vagy víz formájában) és az elektromosságot mint az energia két formáját állítják elő. Egy ilyen rendszerben az égés folyamán termelődő hőt elektromos áramfejlesztőbe, valamint vízmelegítőbe vezetik, gyakran gőzzé alakítják, amelynek hőjét lakásokban vagy termelési folyamatokban használják fel. A napjainkban legismertebb ilyen kombinált energiatermelő rendszerek egyre nagyobbak lesznek, és hőt, valamint energiát termelnek akár számos fogyasztó, akár nagyméretű üzemek számára. Hagyományos megfontolásokból gazdasági szempontok szem előtt tartása miatt nem foglalkoznak néhány felhasználó vagy akár egyetlen felhasználó igényeit kielégítő rendszerek tervezésével. Mindazonáltal az energiahordozók árának növekedése csökkentette a központilag előállított energia gazdaságosságát. Ennek megfelelően nagy potenciális piac alakult ki, ahol rengeteg, viszonylag autonóm hő- és elektromosáram-előállító berendezés található. Például a megszokott létező hőenergia-szállító infrastruktúra helyett, ahol folyadékszállító csövek hálóznak be mindent, rendkívül ígéretes lehet egy olyan rendszer megépítése, amely kombinált hő- és energiatermelésre képes, és nem kell új csővezetékrendszert kiépíteni és ezzel nem zavarja a szomszédos épületek szerkezetét sem. A kombinált hő- és elektromosenergia-termelő rendszerben rejlő többféle lehetőség csökkenti a szerkezeti túlbiztosítást is.

A helyi fejlesztési kapacitás Európa és az Egyesült Királyság, továbbá az Amerikai Egyesült Államok bizonyos energiapiacain arra ösztönöz, hogy családonként egyetlen egységet üzemeltessenek, amely egyrészt hőt szolgáltat fűtésre, illetve elektromos energia előállítására (ugyanúgy, ahogy egy kombinált fűtő- és vízmelegítő rendszer), másrészt háztartási meleg víz előállítására (úgy, ahogy egy konyhai vagy fürdőszobai vízmelegítő), mégpedig igény szerinti vagy azonnali hőszolgáltatással. A létező kombinált egységeket ott használják, ahol a háztartási meleg víz egy közös tárolótartályban vagy bojlerben gyűlik össze. Egy bizonyos kialakítás esetén a lakótér fűtésére szolgáló víz is áthalad a bojler tekercsén, amely a tárolótartályban a víz hevítésére szolgáló elemként működik. Például mivel egy család esetében, ahol egy vagy két zuhanyzót ellátó instant háztartási melegvíz-készítő működik, a tárolókapacitás mintegy 120 és 180 liter között van (kb. 30 és 50 gallon), a tárolótartály méretének rendkívül nagynak kell lennie, amely olykor megfizethetetlenül drága, hogy kielégítse a tárolt forró víz 25 kW-ot is elérő hőigényét, hogy kielégíthesse például a zuhany csúcsidejű vízszükségletét. Mindazonáltal az újabb és kisebb háztartásokban gyakran nincs megfelelő helyiség ahhoz, hogy egy ilyen méretű tárolótartályt elhelyezzenek. Ezenkívül a 25 kW-ot is elérő azonnali háztartási melegvíz-szolgáltatási kapacitásigény, továbbá a 10 kW-ot elérő fűtési kapacitásigény csak szezonális szükségletet jelent egy átlagos méretű lakás fűtése esetén.

Még azoknál a rendszereknél is, amelyek a fűtésre szolgáló hő és a háztartási meleg víz előállítását egyetlen fűtőrendszerben végzik a helytakarékosság érdekében, nincs lehetőség kombinált hőenergia és elektromos energia előállítására. A fent ismertetett példában valószínű, hogy a 35 kW-os felhasználással együtt járó elektromos energiaigény 3 és 5 kW között alakul. Mindkét energiaforma ellátására irányuló hagyományos megközelítés, ahogy azt a fentiekben tárgyaltuk, az volt, hogy egy nagyméretű központi elektromosenergia-fejlesztő erőmű szolgáltatja az elektromos energiát egy közműhálózaton át több ezer vagy akár több millió felhasználó számára, a hő- és a forróvíz-termelő kapacitás pedig a végfelhasználók közelében van kialakítva egy egyedi vagy egy kis csoportot ellátó telepen. így, a hagyományos megközelítés esetében, a felhasználó nemcsak hogy szinte semmilyen rálátással nem rendelkezik az energia-előállítás költségeire, ahol ezek a költségek ki vannak téve az uralkodó árszabásnak és más fogyasztók igényeinek is, hanem többet is fizet ez a felhasználó annak a rendszernek a kevésbé hatékony volta miatt, amely a rendszer sajátja, és amely nem aknázza ki hulladék hő hasznosításából származó szinergiát azért, hogy akár további elektromos teljesítményt vagy fűtőteljesítményt állítson elő.

A nagyméretű (MW teljesítményszintű vagy e fölötti) kombinált energiafejlesztő rendszerek, miközben sikeresen csökkentik a központi energiaellátás fent említett rossz hatékonyságát, nem alkalmasak kis mennyiségű (néhány száz kW alatti) hő- és villamos teljesítmény előállítására, illetve szolgáltatására, különösen néhány kW-os nagyságrendben és ez alatt (mikrorendszerek) néhány tíz kW-os rendszerekig bezárólag (minirendszerek). Ez többnyire annak köszönhető, hogy a nagyméretű energiaszolgáltató rendszereket nem lehet lekicsinyíteni kisebb méretűre, vagyis kisebb terjedelemben megvalósítani, minthogy az ésszerű elektromos hatékonyság gyakran csak változó terhelésarányos rendszerekkel, továbbá a kulcsparaméterek szűk dimenzionális tűréseivel és nagy befektetett tőkével érhető el. Ezeknek a berendezéseknek legjellemzőbbike a gázturbina, amelynek építési költsége igen magas kis mennyiségű áramszolgáltatás esetén, és feláldozza a

HU 225 481 Β1 hatékonyságot is, amikor változó elektromos terhelési követelmények között működik. A hatékonyságnövelő eszközök, például a rekuperátorok, egyre inkább csökkentik a termelődő hulladék hő mennyiségét, amely felhasználható lenne a használati meleg víz és az épületfűtést szolgáltató energiakörökben, és így behatárolják használatukat nagy hő/teljesítmény aránynál (a továbbiakban Q/P). A gázturbina-alapú elsődleges energiaszolgáltatók egyik alosztálya a mikroturbina, amelyben nagy sebességű generátor van elhelyezve és a kettő az áram termelése érdekében össze van kapcsolva, és ez talán működőképesebb megközelítés lenne a kis léptékű kombinált energiaellátó rendszerek esetében is. A nagyméretű kombinált hő- és energiaellátó rendszerek további gyenge pontjai korlátozott élettartamukból fakadnak, mivel rendkívül nagy fenntartási költségeket emésztenek fel. Ezeknél a megoldásoknál az erőgépek elsősorban hagyományos belső égésű motorok, ahol a zaj, a füstkibocsátás, a kenőanyag-ellátás és a gyújtógyertyák cseréje, valamint a további karbantartási és szigetelési követelmények miatt ezek használata a lakóházak vagy kisebb kereskedelmi létesítmények esetén kifogásolható. Ezeknél és az ilyen erőgépeknél rendkívül magas Q/P arány figyelhető meg, viszont nem hasznosítanak megfelelő mennyiségű hulladék hőt, mint ahogy ezzel feltehetőleg számolni lehet egy különálló családi ház esetében. Más erőgépekkel ellátott egységek, mint például gőzturbinával kialakított energiatermelő berendezések, miközben általában nagy Q/P arányhoz vezetnek, még kevésbé elfogadottak a folyamatosan változó elektromos energiaigények esetén, mint a gázturbinák. Ezenkívül a gőzalapú megközelítés általában lassú rendszerindulást feltételez és magas kezdeti rendszerköltségeket, vagyis beruházási költségeket, ezért mindkét ok a kis léptékű alkalmazások ellenében hat.

A technika állása szerinti megoldások korlátainak ismeretében a jelen találmány feltalálói felismerték, hogy mire is van szükség egy autonóm rendszer esetében, amely elektromos és hőenergiát egyaránt termel, mégpedig ésszerű költségek mellett, és amely kompakt, hatásos és megfelelően vezérelt energiatermelő berendezés.

Ezek a szükségletek kielégíthetők jelen, a találmány szerinti megoldással, amely lényegében egy új mikrokogenerációs energiatermelő berendezés (kombinált hő- és elektromosenergia-termelő berendezés). A mikrokogenerációs energiatermelő berendezésben kompakt erőgép van elrendezve, amelynek mind elektromos kimenete, ahogy az egy hőforráshoz csatlakoztatott generátor esetében van, mind pedig hőenergia-kimenete is van, ami meleg levegőt és forró vizet szolgáltathat a lakóházaknak. Ami a mikrokogenerációs energiatermelő berendezést a hagyományos kogenerációs energiatermelő berendezésrendszertől megkülönbözteti, az a mérete: mikrokogenerációs energiatermelő berendezésben az elektromos kimeneti teljesítmény jelentősen kisebb, azaz a néhány kW vagy akár a kW alatti tartományba esik. A találmány szerinti berendezés gyorsan válaszol a használati melegvízigényekre, minthogy a víz tárolásához szükséges tartályok nagymértékben csökkentett méretűek, vagy esetleg el is hagyhatók. Az itt ismertetett mikrokogenerációs energiatermelő berendezések mérete az egyes fogyasztók szükségleteihez igazítható; például egy családi ház ellátását szolgáló rendszert úgy méretezhetünk, hogy elektromos teljesítménye kb. 3 és 5 kW között legyen, továbbá 10 kW-nyi fűtési energiát és 25 kW-nyi háztartási meleg vizet szolgáltasson. Kisebb kereskedelmi alkalmazások esetén vagy több lakás ellátásánál (például társasházak vagy lakóparkok kialakítása esetén) a rendszer ennek megfelelően növelhető. A hő- és energiaarány, vagyis a Q/P rendkívül fontos paraméter a rendszer kialakításában. A legtöbb lakáscélú, valamint a kisebb kereskedelmi alkalmazások esetében ez a Q/P arány célszerűen 7:1 és 11:1 között változik, és ezek az arányok sokkal kisebbek, mint amiket a hulladékenergia-termelésnél nyerhetünk, és sokkal nagyobbak azoknál, amelyek viszont nem minden, csak a hidegebb éghajlatokon praktikusak (ahol a fűtési szükséglet inkább állandó, mint idényjellegű). Mivel az elektromos áram termelése (például generátorral vagy energiacellákkal) az elsődleges erőgép hőtermelési eljárásának mellékterméke, nincs további szén-dioxid-kibocsátás és nem szennyezzük tovább az atmoszférát, és így a jelen találmány szerinti rendszer szigorúbb kibocsátási követelményekhez igazítható.

Célkitűzésünket olyan kogenerációs energiatermelő berendezés kialakításával valósítottuk meg, amely szerves munkaközeggel van ellátva, továbbá a rendszerben hőenergia-forrás, valamint a szerves munkaközeget szállító, és a hőenergia-forrásból a szerves munkaközeg túlhevítésére alkalmas mennyiségű hő felvételére alkalmas első kör van elrendezve, és az első körben a túlhevített szerves munkaközeget befogadó és a munkaközeget túlhevített állapotban kibocsátó tárcsás expander, továbbá a tárcsás expanderhez csatlakoztatott kondenzátor, valamint a szerves munkaközeget az első körben keringető szivattyú van elrendezve, továbbá a berendezés a tárcsás expanderhez csatlakoztatott, és elektromos energia termelésére szolgáló generátorral van ellátva.

A hőenergia-forrás célszerűen égőfej, amelyhez párologtatóegység van csatlakoztatva.

Az égőfej és a párologtatóegység előnyösen közös tartályban vannak elhelyezve, és a tartályhoz füstgázvezeték van csatlakoztatva.

A füstgázvezeték mellett célszerűen hőcserélő van elrendezve, amely célszerűen a füstgáz hőjének egy részét hasznosítja és füstgáz-recirkulációs berendezéssel van felszerelve.

A füstgázból nyert hő egy része előnyösen a hőcserélőben keringő legalább egy hőcserélő közegnek van átadva.

Az égőfej és az első kör közötti hőátadás előnyösen a szivattyú és a tárcsás expander között elrendezett, körök közötti hőcserélővel van megvalósítva.

A berendezés előnyösen az égőfejet tartalmazó és a hőcserélő folyadék szállítására szolgáló legalább egy vezetékhurokkal kialakított második körrel van ellátva.

HU 225 481 Β1

Az égőfej célszerűen a második körbe csatlakoztatott égéstérben van elrendezve, és az égéstér az égőfejjel összefüggő füstgázvezetékkel van ellátva.

A berendezés előnyösen a füstgázvezetékhez csatlakoztatott, a füstgáznak az égéstérből történő eltávolítását megkönnyítő füstgázventilátorral van ellátva, vagy a füstgázvezetékben füstgáz-recirkulációs berendezés van elrendezve úgy, hogy a füstgáz maradó hőmennyiségének legalább egy része a hőcserélő közegnek van átadva.

A második körben lévő hőcserélő közeg előnyösen víz és fagyálló adalék keveréke, és/vagy a második körben keringő hőcserélő közeg szerves hőcserélő folyadékot tartalmaz.

A hőenergia-forrás és az első kör célszerűen úgy van kialakítva, hogy a szerves munkaközeg maximális üzemi nyomása az első körben kb. 1,38 MPa és 3,1 MPa, maximális üzemi hőmérséklete 121 °C és 177 °C között van.

A szerves munkaközeg előnyösen halogénezett szénhidrogén, célszerűen R-245fa.

A szerves munkaközegben előnyösen legalább egy természetes eredetű szénhidrogén van, amelynek általános képlete C_nH_2n+2, például izopentán.

A kondenzátorhoz van célszerűen a központi fűtéskor csatlakoztatva.

A központi fütéskörben előnyösen előhevítő hőcserélő van elrendezve, amely a második körhöz van csatlakoztatva.

A generátor elektromos teljesítménye célszerűen legfeljebb 10 kW és/vagy a generátorral termelt elektromos energia egy részével a szivattyú van működtetve, és/vagy a kondenzátor legfeljebb 60 kW hőteljesítmény átadására alkalmasan van kialakítva.

A berendezés kedvezően a szerves munkaközeg túlhevítésének határértékeit figyelő és megfelelő módon változtató szabályozóegységgel van ellátva.

A szerves munkaközeg túlhevítésének mértéke, célszerűen a szabályozóegységben a párologtatóból és a tárcsás expanderből érkező hőmérsékletjelek összehasonlítása révén van meghatározva.

A berendezés előnyösen a kondenzátor kimeneténél a szerves munkaközeg szintjét érzékelő és a szabályozóegységhez csatlakoztatott legalább egy kapcsolóval van ellátva.

A berendezés célszerűen meghatározott üzemi paraméterek elérése esetén a szerves munkaközeget a tárcsás expander megkerülésére kényszerítő szelepekkel van ellátva, és a meghatározott paraméterek a hálózati kimenet értékét, az indítási tranzienst és a leállítás! tranzienst tartalmazó csoportból vannak kiválasztva.

A berendezéshez előnyösen hőcserélővel használati melegvíz-kör van csatlakoztatva és/vagy Rankineciklusban forró víz előállítására, épülettér fűtésére és elektromos energia előállítására alkalmasan van kialakítva.

A berendezés és a használati melegvíz-kör közötti hőcserélő célszerűen a második körben elrendezett víztároló tartályban van kialakítva.

A víztároló tartályban előnyösen a generátor által termelt elektromos árammal táplált fűtőtekercs van elrendezve.

A berendezés és a használati melegvíz-kör közötti hőcserélő célszerűen a kondenzátorhoz kapcsoltan van kialakítva.

Mint láttuk, a hőenergia forrása célszerűen egy égőfej, amely termikus összeköttetésben van egy párologtatóval úgy, hogy az égőfej által termelt hő hatására a szerves munkaközeg, amely átfolyik a párologtatón, túlhevül. A termikus összeköttetés ebben az esetben azt jelenti, hogy bármilyen hőcserélőt alkalmazhatunk, amely hőtechnikai összeköttetést létesít két rendszeralkotó között. A szerves munkaközeg természetéből adódóan túlhevült állapotban marad attól kezdve, hogy belépett a tárcsás expanderbe, egészen addig, miután elhagyja azt. A túlhevített szerves munkaközeg hőátadási tulajdonságai és magas párolgási sűrűsége biztosítja, hogy a maximális hőt és teljesítményt vonhatjuk ki a közegből anélkül, hogy nagyméretű expandert kellene alkalmaznunk.

A kombinált rendszer egyaránt kialakítható a szerves munkaközeg közvetlen vagy közvetett hevítésével. A közvetlen hevítés esetében az égőfej és a szerves munkaközeget hordozó párologtatóegység közötti viszony olyan, hogy az égőfejben végbemenő égési folyamat lángja közvetlenül hat akár arra a vezetékre, amely a közeget szállítja, akár egy tartályra (amelyet olykor égéstérnek vagy kamrának is hívunk), amely legalább egy, a szerves munkaközeg szállítására alkalmas csövet tartalmaz úgy, hogy az a része a vezetéknek, ahol a szerves munkaközeg túlhevül, a párologtatónak tekinthető. Ebben az utóbbi kialakításban az égőfejben lezajló égési folyamatból származó láng átadja hőjét, illetve hőjének egy részét a vezetéknek, felépítve így egy szekunder kört, amely aztán a hőcserélő folyadékot spirálos hőcserélőbe szállítja. A hőcserélő folyadék lehet víz és egy fagyásgátló adalék keveréke (például propilénglikol) vagy szerves anyag, mint például az első körben lévő szerves munkaközeg. A spirálos hőcserélő közvetlen folyadék-összeköttetésben van a szerves munkaközeget szállító első és a hőcserélő közeget szállító második körrel. Célszerűen a spirálos hőcserélő a szivattyú és a tárcsás expander között helyezkedik el az első körben úgy, hogy párologtatóként működik a szerves munkaközeg számára. Az utóbbi kialakítás tartalmazhat egy fűtőköri előmelegítő eszközt, amely hőcserekapcsolatban van a második, kondenzálókörrel, mivel a hő egy része még jelen van a hőcserélő közegben, miután hőjének egy részét átadta annak a szerves munkafolyadéknak, amely a spirálos hőcserélőben kering, és ez felhasználható egy külső fűtőkörben keringő folyadék előfűtésére.

Továbbá az utóbbi kialakításnál az égő elhelyezhető egy tartályon belül is. Mindkét kialakítás esetében a tartály tartalmazhat egy füstvezetéket, amelyen át az égéstermékek távozhatnak (elsődleges füstgáz), továbbá egy szellőztetőventilátort, amely megkönnyíti ezeknek az égéstermékeknek az eltávolítását, valamint egy füstgázhőcserélőt, amely a füstgázvezeték közelé4

HU 225 481 Β1 ben (célszerűen benne) van elhelyezve úgy, hogy a füstgázban lévő maradék hőt felhasználja a kombinált rendszer más részeinek további hevítésére. A füstgázhőcserélő ezenkívül tartalmazhat egy füstgáz-recirkulációs berendezést, amellyel tovább fokozható a hőkivonás a füstgázból. Az előbbi kialakítás esetében a füstgázhőcserélő által felvett hő eljuttatható akár az első körben, akár a fűtőkörben lévő különböző helyekre annak érdekében, hogy a szerves munkafolyadék további előfűtését vagy a fűtőközeg további hevítését szolgálja. Ezenkívül a kettő közül bármely kialakítás felhasználható egy külső használati melegvíz-ellátó kör hőcserélős hevítésére. A hőcsere végbemehet egy olyan hőcserélőben is, amely a kondenzálóegységhez hasonlóan van kialakítva úgy, hogy két azonos kör van elrendezve egymás mellett azért, hogy létrejöjjön a hőcsere a rajta átfolyó folyadékok között, vagy a felhevített folyadéktároló tartályba juttatható (mint például a forróvíz-tároló tartály) és az ebben tárolt folyadék (célszerűen víz) magas hőmérsékleten marad azért, hogy azonnali melegvíz-ellátást biztosítson a melegvíz-csapok, a fürdő és a zuhanyozó számára. A tárolótartály-rendszerű megközelítés esetében a tartályban lévő folyadék kiegészítőhevítését végezhetjük olyan fűtőszállal, amely az elektromos energiát a generátortól kapja. Ahol nem alkalmazunk tartályt, a használati melegvíz-előállító kör az első körben lévő kondenzátorban hevíthető (közvetlen hevítés esetében) vagy azzal a hőcserélő folyadékkal, amely átfolyik a második körön (közvetett hevítésnél). Továbbá akár a közvetett hevítésű, akár a közvetlen hevítésű kialakítást alkalmazunk, a használati meleg víz előállításának lehetősége, valamint a berendezés egyszerű voltának megőrzése és olcsó kialakítása érdekében túlméretezett vagy többlépcsős égőfejet alkalmazhatunk. Ekkor a gyors hevítés lehetősége csökkentheti a nagyméretű tárolótartály-szükségletet, miközben a berendezés képes lesz lényegében azonnali melegvíz-ellátásra, ha erre szükség van.

A működés körülményei, ideértve az első körben uralkodó maximális hőmérsékletet és nyomást a kombinált rendszerek esetében a szerves munkaközeg tervezett tulajdonságainak figyelembevételével van kialakítva. Szabályozóegységet építhetünk a berendezésbe annak érdekében, hogy figyeljük és ha szükséges, megváltoztassuk a rendszer működési paramétereit. Kapcsolók, érzékelők és szelepek építhetők be a rendszerbe, hogy segítsék a szabályozóegységet abban, hogy ezeket a funkciókat betölthesse. Például annak érdekében, hogy megvédjük az expandert a túlpörgéstől az indítási és leállítási tranziensek folyamán, vagy az alacsony (illetve magas) hálózati terheléstől, a szabályozóegységet elláthatjuk vész- és kerülőági szelepekkel, amelyekkel a túlhevült szerves munkafolyadékot az expander megkerülésére kényszeríthetjük. A szabályozóegység tartalmazhat a felhasználó által meghatározott igényeknek megfelelően termosztatot is.

A szerves munkaközeg alkalmazása a könnyebben beszerezhető folyadékok helyett (mint például a víz) rendkívül fontos ott, ahol a keringetés vagy akár a végfelhasználás is olyan körülmények között történik, amely a rendszert fagyás veszélyének teszi ki (+3 °C alatt). Vízzel töltött rendszer esetében roncsolódás és tönkremenetel, illetve a rendszer működésképtelensége következhet be a hosszú idejű fagypont alatti hőmérsékleten történő tárolás vagy működtetés következtében. Ezenkívül víz helyett szerves munkaközeg alkalmazása révén a víznek köszönhető, oxigén jelenlétében fellépő korróziós eredetű szivárgások, és a kis párolgássűrűségű folyadékok okozta expandertömítetlenség elkerülhető. A szerves munkaközeg célszerűen lehet akár folyadék-halmazállapotú halogénezett szénhidrogén, akár természetes eredetű szénhidrogén. Az előbbire példa az R-245fa anyag, míg az utóbbi típushoz tartoznak az alkánok, például az izopentán. Vannak ismert munkaközegek és hűtőfolyadékok, amelyek különböző okoknál fogva kizárhatók annak ellenére, hogy rendkívül jó termodinamikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Például az R-11 olyan hűtőfolyadék, amelyet az utóbbi időben környezetvédelmi okokra hivatkozva világszerte visszaszorítanak. Ehhez hasonlóan az R-123, amely környezetvédelmi szempontból sokkal kevésbé kifogásolható, mint az R-11 (eleddig legalábbis), bizonyos működési feltételek között elbomolhat. Mivel a kondenzátort elég magas hőmérsékleten kell működtetnünk azért, hogy hatásos vízfűtést tudjunk elérni, és mivel az alapvető párolgási tágulási arány (5 és 7 vagy 8 között) adott, a hasznos tulajdonságokkal rendelkező, elvileg használható folyadékok száma behatárolt. Ezenkívül az a kényszer, hogy az expanderben nagy párolgási sűrűségre van szükség, legalábbis a bemenetnél, közvetlen hatással van a folyadék és tárcsák kiválasztására, és mindkettő hatással van a tárcsák költségére is. Sok folyadék esetében a kondenzációs hőmérséklet és a jelentős tágulás rendkívül magas tárcsabemeneti nyomásokat igényel (növekvő szivattyúteljesítmény) vagy rendkívül kritikus körülményeket teremt a bemenetnél, és rendkívüli nehézségeket eredményez a párologtató kialakításában a működés és a szabályozás tekintetében. Ugyanezeket a körülményeket kell figyelembe venni abban az esetben is, ha más természetes (szénhidrogén) folyadékokat szeretnénk alkalmazni. Noha például a pentán, a bután és a propán szóba jöhetnek ugyan mint lehetséges munkaközegek, meg kell állapítanunk, hogy a természetes szénhidrogének közül az izopentán rendelkezik a legkiválóbb közegtulajdonságokkal a mikrokogenerációs energiatermelő berendezés alkalmazásának körülményei között.

A bejelentésünkben feltárt találmány tehát kombinált rendszer, amely úgy van kialakítva, hogy szerves munkaközeggel dolgozzon. A rendszer tartalmaz egy hőforrást és egy első kört, amely arra szolgál, hogy a szerves munkaközeget szállítsa, továbbá egy generátort, amely csatlakoztatva van egy tárcsás expanderhez annak érdekében, hogy elektromos áramot szolgáltasson. A tárcsás expander az első körben van elrendezve, és úgy van kialakítva, hogy szerves munkaközeget fogadjon be, valamint itt található a kondenzátor is, amely folyadék-összeköttetésben van a tárcsás

HU 225 481 Β1 expanderrel, továbbá egy szivattyú, amely úgy van kialakítva, hogy cirkuláltassa a szerves munkaközeget. Az első kör hőtechnikai kapcsolatban van a hőforrással úgy, hogy az abból felszabaduló hő túlhevített gőzzé alakítja a szerves munkaközeget.

A találmány egy további kiviteli alakja közvetett módon hevített mikrokogenerációs energiatermelő berendezés, amelyben hőforrás, első és második folyadékkor van elrendezve, továbbá egy körök közötti hőcserélő. A közvetett módon hevített mikrokogenerációs energiatermelő berendezés előnyösen rugalmas és könnyen üzemeltethető rendszer. A több folyadékkört cirkuláltató berendezést úgy működtetjük, hogy a hőforrás (például egy égőfej) második folyadékkörben van elrendezve, amellyel hőtechnikai (hőátadási) összeköttetésben van, de az folyadék szempontjából el van szigetelve az első folyadékkörtől. A második folyadékkor olyan csőrendszer, amely a hőcserélő közeget szállítja. Ez a csőrendszer célszerűen tekercsszerűen van kialakítva és olyan hőátadó bordákkal van ellátva, amelyek segítségével maximalizáljuk a hőátadást a hőforrás és a hőcserélő közeg között. Legalább egy szivattyút alkalmazunk annak érdekében, hogy keringtessük a hőcserélő közeget. A második folyadékkörhöz továbbá alkörökből álló párhuzamos rendszer van csatlakoztatva, amelyek közül az egyik áthalad egy használati melegvíz- (DHW) hőcserélőn, hogy felhevítse a vízvezetéki vizet, míg a másik áthalad a körök közötti hőcserélőn és ezzel hőátadást valósít meg a hőforrás és a szerves munkaközeg között, amely átfolyik az első folyadékkörön. Ezenkívül, annak érdekében, hogy átáramoltassuk a szerves munkaközeget a körök közötti hőcserélőn, az első folyadékkörben tárcsás expander van elrendezve, amely generátorhoz csatlakozik, valamint egy fűtésrendszeri (SH) hőcserélőhöz és egy keringtetőszivattyúhoz. A hőfelvétel során a szerves munkaközeg túlhevül, majd ezt követően kitágul a tárcsás expanderben, amely meghajtja a generátort és ezzel elektromos áramot termel. Az alacsonyabb nyomású, de még túlhevült szerves munkaközeg elhagyva a tárcsás expandert belép az SH hőcserélőbe, ahol egy másik közeg vagy folyadék, általában levegő vagy víz kering, és felmelegszik a szerves munkaközeg hőjétől. Ez az SH közeg az épületen vagy a lakáson belül elhelyezett radiátorokban vagy hasonló fűtőeszközökben kering. A keringtetőszivattyú visszatéríti a kondenzált szerves munkaközeget a körök közötti hőcserélőbe, ahol megismétlődik a hőfelvételi folyamat.

A fűtőkörben (SH) esetleg előhevítő hőcserélő helyezhető el, amely összeköttetésben van a második körrel úgy, hogy a belsőtér-fűtő kör járulékos hőt vehet fel. Ezenkívül, csakúgy, mint az előzőekben elmondottak esetében, a hőenergia-forrás lehet például égőfej, amely égéstér tartályon belül van elrendezve. A tartályban füstgázvezeték, füstgázventilátor, továbbá füstgázhőcserélő rendezhető el, közvetlenül a füstgázvezeték mellett. A füstgázhőcserélőben füstgáz-recirkulációs berendezést helyezhetünk el annak érdekében, hogy tovább javítsuk a hőátadást a füstgázból. A füstgáz maradványhője, amely egyébként kiszellőzne a füstgázvezetéken át az atmoszférába, felhasználható és visszatéríthető a rendszer más elemeibe. Például a füstgázhőcserélő kialakítható úgy a második kör első alkörében, hogy további fűtési energiát szolgáltasson a használati melegvíz- (DHW) hőcserélő számára.

A találmány egy további kiviteli alakjában közvetlenül hevített kombinált rendszerrel ismerkedhetünk meg, amely úgy van kialakítva, hogy szerves munkaközeget keringtessen. A közvetlen hevítésű kogenerációs energiatermelő berendezés kombinált hő- és elektromosenergia-termelő berendezés) a rendszerköltség és az egyszerűség szempontjából rendkívül előnyös. A berendezés tartalmaz egy csővezetékből álló kört, amely meghatározza a szerves munkaközeg áramlási irányát, továbbá szerves munkaközeget, amely a csővezetékkörben van elrendezve, egy párologtatót, amely a szerves munkaközeg áramlási járatában van kialakítva, egy égőfejet, amely hőtechnikai összeköttetésben van a párologtatóval úgy, hogy a párologtatónak átadott hő túlhevíti a szerves munkaközeget, valamint tartalmaz egy tárcsás expandert, amely a szerves munkaközeg áramlási útvonalában van elrendezve úgy, hogy a túlhevített szerves munkaközeg áthalad a tárcsás expanderen, de túlhevült állapotban marad akkor Is, amikor kilép a tárcsás expanderből, valamint egy generátort, amely a tárcsás expanderrel összekötve elektromos áramot termel, valamint egy kondenzátort és egy olyan szivattyút, amely a szerves munkaközeg áramlási járatában van elrendezve a kondenzátor és a párologtató között. A kondenzátor az első körben van elrendezve, amelyben a szerves munkaközeg kering, és az első kör folyadék-összeköttetésben van a tárcsás expanderrel, valamint a berendezés második köre hőcsere összeköttetésben van az első körrel, ahol a második kör úgy van kialakítva, hogy az első körben áramló szerves munkaközeg hőtartalmának legalább egy részét átadja egy külső körnek, például belső terek fűtésére (SH) szolgáló fűtőberendezésnek.

Lehetőség van arra is, hogy a közvetlenül hevített kogenerációs energiatermelő berendezés a fentiekhez hasonlóan tartalmazzon egy szabályozóegységet, szelepeket, égéskamrát, valamint füstgázelvezető elemeket. Továbbá ugyancsak az előbbiekhez hasonlóan a szerves munkaközeg célszerűen lehet akár természetes, illetve a természetben előforduló szénhidrogén (például izopentán) vagy egy halogénezett szénhidrogén hűtőfolyadék, például R-245fa. Ezenkívül a hő forrása, amely lehet például egy égőfej, túlméretezhető úgy is, hogy további hőt állítson elő, illetve szolgáltasson a rendszer bizonyos változataiban, ahol nem alkalmazunk tárolótartályt a használati meleg víz (DHW) tárolására. Ebben az esetben az égőfej lehet akár nagyobb vagy többlépcsős égő, és minden lépcső a külső fűtőkörök megfelelő részeihez van rendelve úgy, hogy az SH vagy DHW körökkel áll kapcsolatban. Továbbá a külső hevítőkörök a kombinált rendszerrel egyszerű csatlakoztatás révén összekapcsolhatók, amelyet a kondenzátorban alakítunk ki úgy, hogy az SH-nak, illetve a DHW köröknek megfelelő, kétfelé ágazó vezetékágakat létesítünk.

HU 225 481 Β1

A találmány szerinti kombinált hő- és energiatermelő rendszer tartalmaz egy elektromosenergia-előállító kört és egy csatlakozást egy külső hevítőkörhöz. Az elektromos energiát előállító kör tartalmaz egy égőt, amellyel növelhetjük a szerves munkaközeg hőmérsékletét úgy, hogy a szerves munkaközeg túlhevül, valamint tartalmaz egy tárcsás expandert annak érdekében, hogy az befogadja a túlhevült gőzt úgy, hogy a munkaközeg túlhevített állapotban marad, miután ezen áthaladt, valamint tartalmaz egy generátort, amely csatlakoztatva van a tárcsás expanderhez annak érdekében, hogy elektromos energiát állítson elő, valamint egy kondenzátort, amely folyadék-összeköttetésben van a tárcsás expanderrel, továbbá egy szivattyút, amely a szerves munkaközeg keringtetésére szolgál. A csatlakozás a kondenzátorban van elrendezve és úgy van kialakítva, hogy a külső hevítőkört hőtechnikai kapcsolatba hozza a kondenzátorral. Ez a külső hevítőkör lehet akár egy DHW kör vagy egy SH kör, vagy mindkettő. Ahogy az előbbiekben is elmondtuk a találmány kiviteli alakjaival kapcsolatban, itt is elhelyezhető a szabályozóegység, valamint égéstér és ehhez kapcsolódó eszközök építhetők be a berendezésbe.

A találmány szerinti háztartási meleg víz, továbbá fűtési energia és elektromos energia előállítására szolgáló berendezés Rankine-ciklusban működik szerves munkaközeggel. A rendszer tartalmaz egy lényegében zárt folyadékkört, amelyben a szerves munkaközeg kering, továbbá egy égőfejet, amely megfelelő mennyiségű hőt termel a szerves munkaközeg túlhevítéséhez, továbbá egy szabályozóegységet, amely szabályozza a rendszer működését. A lényegében zárt folyadékkor legalább részben egy tekercs alakú vezetéket alkot, amely úgy van kiképezve, hogy hőátadó elemként működjön a szerves munkaközeg számára, és a berendezés tartalmaz egy tárcsás expandert, egy generátort, egy kondenzátort és egy szivattyút is. A „cső” kifejezés a „vezetékkel” váltakozva ugyanabban az értelemben alkalmazható. Az égőfej hőtechnikai kapcsolatban van a lényegében zárt folyadékkörrel, illetve ennek tekercsszerű csövével (hőcserélőjével). A tárcsás expander úgy van kialakítva, hogy befogadja a túlhevített szerves munkaközeget. A kondenzátor úgy van kiképezve, hogy a szerves munkaközegben maradó hő legalább egy részét kivonja, miután a szerves munkaközeg áthaladt a tárcsás expanderen. A szivattyú nyomás alá helyezi és keringeti a szerves munkaközeget.

A találmány szerinti közvetett fűtésű kombinált rendszerben hőenergia-forrás, továbbá passzív hőátadó elem van elrendezve, amely hőtechnikai kapcsolatban van a hőforrással, továbbá egy első kör, egy generátor és egy második kör. Az első kör úgy van kialakítva, hogy benne szerves munkaközeg kering, és a passzív hőátadó elemről átadódó hő megnöveli a szerves munkaközeg energiatartalmát. Az első kör legalább egy tárcsás expanderből áll, amely úgy van kialakítva, hogy befogadja a szerves munkaközeget, továbbá egy kondenzátorból, amely folyadék-összeköttetésben van a tárcsás expanderrel, valamint egy szivattyúból, amely úgy van kialakítva, hogy keringtesse a szerves munkaközeget. A kondenzátor úgy van kialakítva, hogy a szerves munkaközeg fölös hőjének legalább egy részét átvigye egy külső fűtőkörre. Az előbbiekben elmondottakhoz hasonlóan a generátor csatlakoztatva van a tárcsás expanderhez annak érdekében, hogy elektromos energiát termeljen a tárcsákra ható erő következtében. A második kör úgy van kialakítva, hogy hőcserélő közeget szállítson, és a passzív hőátadó elem végének közelében van elrendezve úgy, hogy a belőle átadódó hő növeli a hőcserélő közeg energiatartalmát. A második kör legalább egy égőkamrából van kialakítva, amely a hőenergia-forrás közelében van elrendezve úgy, hogy az égéstermékgázok eltávolíthatók. Az égéstérrel kapcsolatos részletek hasonlóak ahhoz, amelyet az előbbiekben már kifejtettünk a megfelelő kiviteli alakoknál, azzal a különbséggel, hogy a passzív hőátadó elem vége (amely célszerűen egy fűtőcső) az égéstérben van elrendezve úgy, hogy ez az említett vég elnyeli a hőenergia-forrásból származó hőt.

A találmány egy további kiviteli alakjában a kombinált berendezés, illetve rendszer hőforrásból, valamint a hőforrással hőtechnikai összeköttetésben álló passzív hőátadó elemből, továbbá egy első körből áll. Az első kör úgy van kialakítva, hogy egy szerves munkaközeget szállítson és közvetlenül a passzív hőátadó elem végénél van elrendezve úgy, hogy a passzív hőátadó elemből átadódó hő túlhevíti a szerves munkaközeget. Az első kör legalább egy tárcsás expanderből épül fel, amely úgy van kialakítva, hogy befogadja a szerves munkaközeget, valamint egy kondenzátorból, amely folyadék-összeköttetésben van a tárcsás expanderrel, továbbá tartalmaz egy szivattyút, amely úgy van kialakítva, hogy áramoltassa a szerves munkaközeget. Generátor van csatlakoztatva a tárcsás expanderhez annak érdekében, hogy elektromos energiát termeljen a tárcsában lévő szerves munkaközeg kitágulása következtében. A kondenzátor úgy van kialakítva, hogy a szerves munkaközegben lévő felesleges hő legalább egy részét átvigye egy külső fűtőkörre. Ahogy azt az előző kiviteli alakoknál is elmondtuk, a passzív hőcserélő elem célszerűen egy fűtéscső, és ennek integrálása az égéstérbe rendkívül egyszerű.

A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra a találmány egyik kiviteli alakja szerinti kombinált, közvetett úton hevített kialakítású kogenerációs energiatermelő berendezés sematikus felépítését mutatja, amelyben tárolótartály van elrendezve, továbbá mind helyiségfűtésre, mind pedig használati meleg víz előállítására alkalmas, a

2. ábra tárolótartály nélküli, közvetett úton hevített kialakítású kombinált kogenerációs energiatermelő berendezés sematikus felépítését mutatja, amely helyiségfűtésre, valamint használati meleg víz előállítására is alkalmas, a

3. ábra tárolótartály nélküli, közvetlenül hevített kialakítású kombinált kogenerációs energia7

HU 225 481 Β1 termelő berendezés sematikus felépítését mutatja, amely helyiségfűtésre, valamint használati meleg víz előállítására is alkalmas, a

4. ábra közvetlenül hevített kialakítású kombinált kogenerációs energiatermelő berendezés felépítését mutatja sematikusan, amelyben van tárolótartály, és helyiségfűtésre, valamint használati meleg víz előállítására egyaránt alkalmas, az

5. ábra tárolótartály nélküli, közvetlen fűtésű kombinált kogenerációs energiatermelő berendezés sematikus elrendezését mutatja, amely helyiségfűtésre alkalmas, a

6. ábra közvetett hevítésű, fűtésrendszerrel egyesített, találmány szerinti kogenerációs energiatermelő berendezés sematikus elrendezését mutatja, amelyben a helyiségfűtés, valamint használati meleg víz előállítása közös hőcserélővel van megoldva, a

7. ábra közvetlen hevítésű, fűtésrendszerrel egyesített, találmány szerinti kogenerációs energiatermelő berendezés sematikus elrendezését mutatja, amelyben a helyiségfűtés, valamint használati meleg víz előállítása közös hőcserélővel van megoldva, és a

8. ábra füstgázhőcserélő részleteit mutatja be, amelyben füstgáz-recirkulációs berendezés részletei is láthatók.

Az 1. ábrán a találmány szerinti kogenerációs energiatermelő berendezés egyik kiviteli alakja látható, amely közvetett úton hevített, kétkörös rendszer, és amelyben egy első (vagy primer) 100 kör, továbbá második (vagy szekunder) 150 kör található. Az indirekt módon hevített rendszer egyik előnye az, hogy az első 100 kör kazánja (vagy párologtatója), illetve ennek vezetékei nem hevíthetők túl és ezért az ennek következtében esetleg fellépő kiégés elkerülhető. Az első 100 körben 101 tárcsás expander (scroll expander), 102 kondenzátor, 103 szivattyú és a körök közötti 104 hőcserélő található. Szerves munkaközeg (például természetes eredetű szénhidrogén vagy halogénezett szénhidrogén-folyadék, amely az ábrákon nem látható) kering a 100 körben, amelyet az egymáshoz vezetékkel csatlakoztatott 101 tárcsás expander, 102 kondenzátor, 103 szivattyú és a 100,150 körök közötti 104 hőcserélő alkot. 110 vezetékrendszert használunk arra, hogy összekössük az első 100 kör különböző elemeit, ahol a 103 szivattyú nyomást hoz létre azért, hogy a szerves munkaközeget a 100, 150 körök közötti 104 hőcserélőbe juttassa, és ezzel teljessé válik az első 100 kör. 105 generátort (célszerűen aszínkrongépet) csatlakoztatunk a 101 tárcsás expanderhez úgy, hogy a 101 tárcsás expander forgómozgását elektromos árammá alakítjuk. A tárcsás 101 expander lehet hagyományos egyszerű berendezés is, amely jól ismert a szakmai gyakorlatban. 108 olajszivattyút alkalmazunk annak érdekében, hogy a tárcsát kenőanyaggal lássa el. Az olaj jelenléte szigetelést képez az egymáshoz kapcsolódó álló- és bolygóelemek között, amelyek a tárcsás 101 expander szélesedő kiképzésű kamráit építik fel (nem látható az ábrán). Egy 120A felsőszint- és 120B alsószint-jelzőkkel ellátott szintjelző 120 kapcsoló helyezkedik el a 103 szivattyú bemenete előtt. 130 szabályozóegységet használunk a rendszer működésének szabályozására. Ez érzékeli az olyan paramétereket, mint a szerves munkaközeg hőmérsékletei különböző pontokon az első körben és szintinformációkat szerez a szintérzékelő 120 kapcsolótól. Megfelelő programozott logika segítségével felhasználható arra is, hogy nyissa és zárja a szelepeket (nem látható az ábrákon) meghatározott feltételek esetén, mint amilyen például az elektromos hálózat kimeneti értéke. A 105 generátor célszerűen aszinkrongép, és ennélfogva fokozza az 1 kogenerációs energiatermelő berendezés egyszerű, költségtakarékos működését, minthogy bonyolult generátorsebesség-szabályozásra és az ezzel összefüggő hálózati csatlakoztatásokra nincs szükség. Egy aszinkron- 105 generátor mindig maximális lehetséges teljesítményt ad szabályozás nélkül, minthogy nyomatékigénye gyorsan nő, ahogy a 105 generátor meghaladja a rendszer frekvenciáját. A 105 generátor úgy tervezhető, hogy kereskedelmi frekvencián működjön 50 vagy 60 Hz-en, miközben igen kis eltéréssel (gyakran 150 vagy még kevesebb fordulat/perc) a szinkronsebesség (3000 vagy 3600 fordulat/perc) tartományában forog.

140 külső hevítőkört (célszerűen helyiségfűtőkörként van ábrázolva) csatlakoztathatunk az első 100 körhöz az ábrán nem látható csatlakozókkal, amelyek a 102 kondenzátorban helyezhetők el. Lehetőség van arra is, hogy 145 előhevítő hőcserélőt illesszünk be a külső 140 fűtőkörbe úgy, hogy a benne keringő közeg, amely általában víz, további hőmérséklet-emelkedésen menjen át annak a hőcserének a következtében, amelyet második 150 körben áramló hőcsereközeggel folytat (részletesen lásd a későbbiekben). A 140 fűtőkörben keringő vízszerű közeget 141 hagyományos szivattyúval keringetjük, és 148 radiátorokba vagy hasonló eszközökbe juttatjuk, amelyek épülettereket fűtenek. Például a vízszerű közeg a 102 kondenzátorból mintegy 50 °C-on lép ki, és 30 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten kerül vissza. Az 1 kogenerációs energiatermelő berendezés kapacitása elérheti a 60 kW-ot; mindazonáltal a találmány oltalmi körén belül van az is, hogyha igény szerint nagyobb vagy kisebb kapacitású egységeket használunk. A mikrokombinált kogenerációs energiatermelő berendezés belső tulajdonsága az a képesség, hogy elektromos energia mellett hőt is szolgáltathat. A felesleges hő, mind a hőforrásból, mind pedig a kitáguló munkaközegből származó hő átalakítható, illetve átvihető külső használati melegvíz- (DHW) és 140 fűtőkörökbe (SH). A hőcsere folyamat jellege célszerűen lehet ellenáramú a hőcserélőkben (akár a DHW, akár az SH körök esetében, vagy mindkettő esetében is), vagy hagyományos forróvíz-tároló tartállyal kialakított (DHW kör esetén). A szakmában járatos szakember számára világos, hogy míg az ábrákon bemutatott kiviteli alakok DHW és SH hőcserélőket mutatnak egymással párhuzamosan (és bizo8

HU 225 481 Β1 nyos körülmények között ugyanabból a hőcserélő eszközből táplálva, lásd később), a jelen leírás lényegéhez, illetve szelleméhez tartozik az is, hogy egy sorba kötött hőcserélők is alkalmazhatók.

A második 150 kör két párhuzamos 150A, 150B alkörből áll. A hőt a két párhuzamos 150A, 150B alkör számára 151 égőfejjel biztosítjuk, amelyet 153 gázszelepen változó közegárammal áramló és 152 gázcsövön érkező gázzal táplálunk. 160 csővezeték (amely a párhuzamos alköröket alkotja) halad át 154 égéstéren, ahol a hő a 151 égőfejből átadódik a 160 csővezetékben áramló hőcserélő közegnek (nem látható az ábrán). A 160 csővezeték 161 hűtőbordákkal ellátott csőszakasza a 154 égéstérben fut, és kivezetése a 154 égéstérben felhevült hőcserélő közeget szállító első 150A alkörhöz csatlakozik, majd a 104 hőcserélőbe torkollik és itt átadja hőtartalmát az első 100 körben áramló szerves munkaközegnek. Blokkszelepeket (nem láthatók az ábrán) alkalmazhatunk az alkörök között az áramlás szabályozására, mindazonáltal az inaktív alkör szivattyújának üresjáratásával az inaktív alkörben további szelepek nélkül is jelentősen csökkenthető a közegáram. A második párhuzamos 150B alkör szállítja a hőcserélő közeget a használati melegvíz- 180 hőcserélőhöz annak érdekében, hogy felhevítse a használati meleg vizet. A használati melegvíz180 hőcserélő (ami lehet például egy víztároló tartály) egyik oldala a hőcserélő közeget szállító 180A tekercs és másik oldala 180B burkolat, amelyen belül a felmelegedő használati meleg víz (nem látható az ábrán) áramlik hidegvíz-191A bemenettől 180A tekercs mentén a használati melegvíz- 191B kimenet felé. A hideg víz származhat akár kútból, akár városi vízvezetékrendszerből. 171B hőmérséklet-érzékelő érzékelheti a 180 hőcserélőből kilépő használati meleg víz hőmérsékletét. Ez a 171B hőmérséklet-érzékelő 130 szabályozóegységhez (részleteiben lásd a továbbiakban) csatlakoztatható. A 154 égéstérben 155 füstgázvezeték, 157 hőcserélővel ellátott 156 füstgáz-recirkulációs berendezéssel van elrendezve, továbbá a 155 füstgázvezeték 158 ventilátorhoz csatlakozik. A szakmában járatos szakember számára világos, hogy jóllehet a 158 ventilátor célszerűen kényszerhuzamú ventilátor az ábrázolt kiviteli alakban, alkalmazható ehelyett egy nyomó-szellőző ventilátor is, ha megfelelően helyezzük el a 154 égéstérhez képest. A második 150 kör 171A hőmérséklet-érzékelője a 154 égéstér kimeneténél van elhelyezve és a hőcserélő folyadék hőmérsékletét méri. A második 150 körben 185A, 185B szivattyúk vannak elrendezve annak érdekében, hogy a hőcserélő folyadékot a második 150 körben keringessék, vagyis a 185B szivattyú áramoltatja a hőcserélő folyadékot a háztartási melegvíz- 180 hőcserélőn át, míg a 185A szivattyú a körök közötti 104 hőcserélőn átáramoltatja a hőcserélő folyadékot. A füstgáz-157 hőcserélőbe és a 156 füstgáz-recirkulációs berendezésbe forró füstgáz áramlik a 151 égőfejtől, és a hőcserélő folyamat során csökken a távozó füstgáz hőmérséklete, majd kiszellőzik az atmoszférába a 158 ventilátoron át. A füstgáz által leadott hő a füstgáz-157 hőcserélőben kerül felhasználásra és tovább hevíti az 1 kogenerációs energiatermelő berendezést. Ezen a rajzon ez a további hevítés a második 150 körben áramló hőcserélő folyadék hőmérsékletét növeli.

A 130 szabályozóegység, például programozható logikai szabályozó- (PLC) egység vagy hagyományos mikrokomputer (nem látható az ábrán) használható arra, hogy aprólékos rendszerszabályozást valósítsunk meg. Célszerűen az összes 103, 108, 141, 158, 185A, 185B szivattyú sebessége változtatható és mindegyik megfelelő jelet kaphat a 130 szabályozóegységtől. Fűtési parancs megérkezte után a 151 égőfej begyújtja a tüzelőanyagot, míg a megfelelő 185B vagy 185A szivattyúk megindulnak. Használati meleg víz előállítása esetén 190 áramlási kapcsoló, amely összeköttetésben van a 171B hőmérséklet-érzékelővel, kimeneti jelet ad a 130 szabályozóegységnek. A használati meleg víz beállított (elérendő) hőmérséklete és a 171A hőmérséklet-érzékelő jele alapján 190 áramlási kapcsoló választja ki a használati melegvíz-üzemmódot. A 151 égőfej gázáramát és a háztartási melegvíz185B szivattyú térfogatáramát szabályozva elérjük a megfelelő hőmérsékletet a 171B hőmérséklet-érzékelőnél annak a hőmérsékletnek megfelelően, amelyet a felhasználó a használati melegvíz-termosztáton (nem látható az ábrán) beállított.

Ha a rendszer működik, a felmelegített hőcserélő közeg a 171A hőmérséklet-érzékelő mellett halad el, amely jelet küld a 130 szabályozóegységnek úgy, hogy a 151 égőfej teljesítményfokozata és a 185B szivattyú térfogatárama mind a biztonságos működés, mind pedig a kívánt kimeneti teljesítmény érdekében szabályozható. Mindazonáltal a rendszer indítása során a 130 szabályozóegységet indítási állapotba kell helyezni, hogy biztonságos működési feltételek alakuljanak ki mindaddig, amíg a melegedő hőcserélő közeg eljut a 171A hőmérséklet-érzékelőhöz. Kívánatos, hogy az indítás során minimális mennyiségű hőcserélő közeg áramoljon, hogy a közeg olyan gyorsan melegedjen fel, amilyen gyorsan csak lehet. Mindazonáltal bizonyos térfogatáramra szükség van ahhoz, hogy megakadályozzuk a közeg túlhevülését a 154 égéstérben, és hogy a 130 szabályozóegységet megfelelő jellel lássuk el arról, hogy a 151 égő működésbe lépett. A gázmennyiséget úgy állítjuk be, hogy a rendszer a lehető leghosszabb futási időt adja a mért külső hőmérséklettel és a belső hőmérséklet-változás sebességével összhangban. A 185B szivattyú biztosítja a 154 égéstér hőcserélő közeggel történő ellátását a 171A hőmérséklet-érzékelő gyári beállításának megfelelően. Amikor a 171A hőmérséklet-érzékelő eléri a termosztáton beállított hőmérséklet kb. 50%-át, a 185B szivattyú sebessége mindaddig nő, amíg a 171A hőmérséklet-érzékelőn mért hőmérséklet eléri a termosztáton beállított hőmérsékletet, majd a 151 égőfej, valamint a 185B szivattyú működése úgy változik, hogy a 171 A, 171B hőmérséklet-érzékelő jelét állandó értéken tartsa. Amikor a 190 áramlási kapcsoló nulla áramlást jelez, a 151 égőfej és a 185B szivattyú beszünteti működését. Egy kisméretű tágulási tartály (nem látható az ábrán)

HU 225 481 Β1 helyezhető el a második 150 körben annak érdekében, hogy lehetővé tegyük a hőtágulás kiegyenlítődését mérsékelten magas hőcserélőfolyadék-nyomások mellett.

Ha a felhasználónak hőenergiára van szüksége, ahogy azt például a szobai termosztát (nem látható) mutatja, a 151 égőfej névleges teljesítményének 50%-ával kezd működni, hogy felmelegítse az 1 kogenerációs energiatermelő berendezést. A 185A szivattyú előre meghatározott sebességre gyorsul fel, hogy kielégítse azt a közegáramigényt, amelyet 151 égőfej kezdeti tüzelési teljesítménye és a rendszerből érkező visszacsatolási jelek szükségessé tesznek. A 130 szabályozóegység a felhasználó által választott szobahőmérséklet-beállításnak megfelelően válaszol a felhasználó hőenergiaigényére. A 151 égőfej beindul és a 185A szivattyú áramát a 151 égőfej tüzelési teljesítményével együtt szabályozni kezdjük, ahol a szabályozás alappontjai ebben az esetben általában a helyiség-hőmérséklet, a helyiségtermosztáton beállított érték, valamint a külső hőmérséklet (érzékelője nem látható az ábrán). Az első 100 kör 103 szivattyúja elég gyorsan forog ahhoz, hogy a szerves munkaközeg szintjét előre beállított alacsony 120B alsó szint és magas 120A felső szint közötti értéken tartsa. A 130 szabályozóegység a 103 szivattyúnak küldött jellel elindítja a 103 szivattyút vagy emeli sebességét, hogyha a szerves munkaközeg szintje a 120A felső szint fölé emelkedik, és például leállítja a 103 szivattyút, ha a szint a 120B alsó szint alá süllyed.

A 160 csővezeték 161 bordákkal ellátott szakasza, amely a 154 égéstéren belül van elrendezve, gondosan kiválasztott szivattyúkkal, szabályozási pontokkal és csőmérettel minimalizálható. A 8. ábrán az 1. ábrán jelölt 156 füstgáz-recirkulációs berendezés részletes rajzát láthatjuk mikro- 1 kogenerációs energiatermelő berendezéshez. A 156 füstgáz-recirkulációs berendezés lényegében a 155 füstgázvezetékkel van összekötve, és a füstgáz- 157 hőcserélő részét képezi. A forró füstgáz-áramot tengelyirányban áramoltatjuk át a 156 füstgáz-recirkulációs berendezésen, amely célszerűen a 151 égőfej és a 155 füstgázvezeték között van elrendezve. Gyűrűszerű 156B vezeték vezeti ellenáramban visszafelé a füstgáz egy részét úgy, hogy az végül újra 156A bemenethez kerül. A156 füstgáz-recirkulációs berendezés falait a 157 hőcserélő vezetékein áthaladó hőcserélő közeg hűti, és ennek eredményeként a 156A bemenetbe belépő füstgáz részben lehűl. Ez a temperált gázáram elhagyva a 156B vezetéket második hőátadó szakaszba lép, amelyet a második 150 kör vezetékeinek 161 bordákkal ellátott szakasza alkot (nem látható az ábrán), ahol a gáz tovább hűl. Még kompaktabb elrendezésben a 156 füstgáz-recirkulációs berendezés belső gyűrűszerű 156B vezetéke helyettesíthető egy finomabb csővezetékrendszerrel is (nem látható az ábrán), amelynek minden vezetékeleme áramlást indukál a forró füstgázban a 156A bemenet közelében. Bár egy ilyen kialakítás nagyobb mennyiségű folyadék használatát feltételezi, amely növelné a rendszer reakcióidejét, igen kedvező hatásokat érhetünk el a párologtatóhoz kapcsolt 156 füstgáz-recirkulációs berendezéssel, mivel a szerves munkaközeg soha nincs kitéve a füstgáz hőmérsékletének, és a teljeshő-visszanyerés nem csökken a feleslegben hozzáadott égéslevegő okozta gázhígulás, különösen hideg égéslevegő hozzáadása következtében. A 156 füstgáz-recirkulációs berendezés legkedvezőbb hatása az, hogy a veszélyes vagy káros gáz-halmazállapotú égéstermékek (mint amilyen az NO_X) mennyisége csökkenthető. A 156 füstgáz-recirkulációs berendezés további előnye, hogy csökkenti a 161 bordaszakaszban kialakuló magas hőmérsékletet, ezért a költségeket tovább csökkentve egyszerűbb és olcsóbb alkatrészeket alkalmazhatunk, amelyek viszont így ugyanolyan hosszú élettartamúak lesznek, mint a magasabb hőmérséklet mellett szükséges drágább (például hőálló) anyagokból kialakított elemek.

A 2. ábrára tekintve a közvetett fűtésű mikrokogenerációs energiatermelő berendezés egyik kiviteli alakját láthatjuk, amelynek második 250 köre nem tartalmaz párhuzamos 150A, 150B alköröket. Ehelyett egyetlen 250 kör van csatlakoztatva közvetlenül 254 égőkamrától 250, 200 körök közötti 204 hőcserélőbe. A használati melegvíz-termelő kapacitás, amelyet a második 150B alkör szolgáltatott az 1. ábrán látható kiviteli alaknál, most egyesítve van a külső 240 fűtőkörrel. Ez a külső 240 fűtőkör, amely mind használati melegvíz-termelő, mind fűtési feladatokat ellát, 202 kondenzátorhoz történő csatlakozás után 247A, 247B szelepekkel kettéágaztatható, amelyek szükség szerint a fűtési célokat szolgáló 248 radiátorokat, valamint a használati melegvíz- 280 hőcserélőt látják el. A használati melegvíz- 280 hőcserélő lehet akár víztartály, amelyben forró vizet tárolunk (ahogy azt az előző kiviteli alaknál ismertettük), vagy egy kétjáratú ellenáramú hőcserélő. Miután a hőcserélő közeg (általában víz) átáramlik akár az egyik, akár mindkét, tehát a fűtő, illetve a használati melegvíz-hőcserélőn, a 240 fűtőkörben cirkulál, és visszatér a 202 kondenzátorhoz, és újra megkezdődik a ciklus. A hőcserélő közeget, mielőtt belépne a 202 kondenzátorba, előfűthetjük úgy, hogy átáramoltatjuk egy a második 250 körben elrendezett előfűtő 245 hőcserélőn is.

A 3. és 4. ábrára tekintve közvetlen hevítésű mikrokogenerációs energiatermelő berendezést láthatunk. Ez a rendszer annyiban előnyös, hogy kialakítása egyszerűbb és ennek megfelelő kisebb költséggel létrehozható. Ebben a kiviteli alakban a kogenerációs energiatermelő berendezés nem tartalmaz második 150, 250 kört. A 250, 200 körök közötti 204 hőcserélő, amely az előző kiviteli alakban volt látható, és amely hőforrásul szolgált az előző kiviteli alak első 200 körének, itt egy 304 égőkamrával van helyettesítve, ahol a 352 gázcsövön, 353 szelepen és 351 égőfejen beáramló tüzelőanyag égése, és a szerves munkaközeg párologtatása egyaránt végbemegy. Ahogy az előző kiviteli alaknál is láthatjuk, a szerves munkaközeget túlhevítjük. 305 generátor itt is aszinkrongép, amely bizonyos teljesítményforrás van kötve, célszerűen elektromos hálózat felhasználóoldali elektromos főmérőjéhez.

HU 225 481 Β1

301 tárcsás expander hálózati terhelése biztosítja, hogy a 301 tárcsás expander forgási sebességei a szerkezeti határértékek között maradnak. 307A blokkszelep és 307B kerülőszelep van elhelyezve a szerves munkaközeg áramlásának útjában, amely a csőben áramlik (amelynek része a 361 cső). Ezek a szelepek válaszolnak a 330 szabályozóeszköz jelére, ha az jelzi, hogy nincs elektromos terhelés a rendszeren, és ekkor a túlhevített munkaközeg megkerüli a 301 tárcsás expandert, elkerülve annak túlpörgését. Ilyen körülmények között a visszatérített túlhevített munkaközeg a

302 kondenzátorba jut. Normál működési körülmények között, ahol a rendszer terhelve van, a túlhevített munkaközeg belép a 301 tárcsás expanderbe, és mozgatja a szabad evolvens tárcsát a rögzített evolvens tárcsához képest. Minthogy a túlhevített munkaközeg kitágul az egyre növekvő térfogatú kamrákban, a forgótárcsákon ébresztett mozgás csatlakozótengelyen, vagy a 301 tárcsás expanderbe beépített rotoros hajtómű közvetítésével átadódik a 305 generátornak. Az alkalmazott olaj típusától függően (az olaj keveredhet vagy nem keveredhet a szerves munkaközeggel), a 301 tárcsás expander célszerűen tartalmazhat egy 308 olajszivattyút, hogy áramoltassa a tárcsákban lévő olajat, illetve kivonhassa a túlhevített munkaközegből. A 355 füstgázvezeték és a 358 ventilátor működése hasonló az előzőekben ismertetett kiviteli alakokhoz, mindazonáltal a 356 füstgáz-recirkulációs berendezés és 355 füstgázvezeték 357 hőcserélője ahelyett, hogy további hővel látnának el egy hőcserélő közeget, amely átfolyik az előző kiviteli alakban látott második 150, 250 körön, arra használható, hogy további hőt szolgáltasson különböző helyekre a rendszeren belül. Például további hővel hevíthető a szerves munkaközeg, amely a 303 szivattyúból jön, ahogy azt az A pontnál láthatjuk. Ehhez hasonlóan felhasználható arra, hogy hevítsen egy külső 340 fűtőkört a B vagy C pontoknál. Az A, B vagy C hőcserélő pontok pontos helyét a szerves munkaközeg és annak tulajdonságai alapján határozhatjuk meg. Megjegyzendő, hogy a használati melegvíz- 380 hőcserélő kialakítható hagyományos kétutas ellenáramú hőcserélőként vagy víztároló tartályként, ahogy azt fentebb már ismertettük. Azokban a helyzetekben, ahol nincs vagy rendkívül kicsi tárolótartályt használunk (például ahol a fűtés az elsődleges) vagy azonnali használati melegvíz-ellátásra van szükség, további járulékos hőfejlesztésre válhat szükségessé. Az egyik megközelítés az, hogy nagyobb vagy többlépcsős égőt alkalmazunk (nem látható). Ezzel rövidebb válaszadási rendszeridőket érhetünk azonnali vagy majdnem azonnali válaszokkal a használati melegvíz-igényekre (például zuhanyozók, fürdők vagy melegvíz-csapok). A 4. ábrán a 3. ábrán bemutatott közvetlenül hevített mikrokogenerációs energiatermelő berendezés egyik variációja látható. Ebben az esetben a kogenerációs energiatermelő berendezés tartalmaz egy 480 tárolótartályt. Ez a megközelítés lehetővé teszi a használati melegvíz-kapacitás beépítését anélkül, hogy megnövelt égőteljesítményre lenne szükség. Ezenkívül a 480 tárolótartályba 480C fűtőelemet is beépíthetünk, amelyet közvetlenül a 405 generátor lát el elektromos energiával. Ezen túlmenően a 480 tárolótartály mérete és 451 égőfejek száma vagy mérete között kompromisszumra törekedhetünk a jobb eredmény érdekében, hogy javítsuk a rendszer funkcionális tulajdonságait és csökkentsük helyszükségletét.

Az 5. ábrán egy közvetlen fűtésű mikrokogenerációs energiatermelő berendezést láthatunk. Ez a legegyszerűbb kiviteli alak, legalábbis annyiban, hogy feladatai el vannak tolva az elektromosáram-termelés és a fűtés irányába. Azzal, hogy nem tartalmaz használati melegvíz-termelő egységet, illetve lehetőséget, elhagyhatjuk a 480, 180B tárolótartályt a rendszerből anélkül, hogy feláldoznánk a rendszer funkcionalitását vagy meg kellene növelnünk az égő kapacitását. Más szempontból a rendszer hasonló az előzőleg ismertetett közvetlen fűtésű kiviteli alakokhoz, beleértve az 551 égőfej, 552 gázvezeték, 553 gázszelep működését, továbbá az 555 füstgázvezetéket, 556 füstgáz-recirkulációs berendezést, 557 hőcserélőt és 558 ventilátort, valamint a szerves munkaközeg áramlását szolgáló járatokat, továbbá az 505 generátort, valamint 520 kapcsolót és 530 szabályozóegységet.

A 6. és 7. ábrán közvetett fűtésű kogenerációs energiatermelő berendezés variációit láthatjuk. A 6. ábrán passzív hőátadó elemet láthatunk, célszerűen 675 hevítőcső formájában, amelyet az első 600 kör és a 650 kör között helyezhetünk el azért, hogy megvalósítsuk a hőcserét ezek között a 600, 650 körök és 651 égőfej mint hőforrás között. A 7. ábrán 775 hevítőcső van elhelyezve az első kör áramlási járatában, amelyben továbbá 701 tárcsás expander, 702 kondenzátor és 703 szivattyú van elrendezve. Mindegyik kialakítás esetében a 675, 775 hevítőcső légritkított és szigetelt tartály, amely kis mennyiségű közeget tartalmaz, például vizet vagy metanolt. Amikor a cső egyik végét (amelyet általában párologtatóvégnek nevezünk) hevítjük, a közeg alacsony belső parciális nyomásának köszönhetően gyorsan elpárolog. A gőz az alacsony nyomású másik csővégbe áramlik (amelyet általában kondenzálóvégnek hívunk), és itt átadja latens hőjét. Célszerűen a gravitációs vagy kapillárishatás lehetővé teszi, hogy a lecsapódott folyadék visszafolyjon a párologtatóvégbe, ahol a ciklus megismétlődhet. Ha a folyadék párolgási hője nagy, jelentős mennyiségű hőt tudunk átvinni, még akkor is, hogyha a hőmérséklet-különbségek az egymással ellentétes végek között nem túl nagyok. A rendszer működése egyéb vonatkozásban hasonló az előzőleg már ismertetett kiviteli alakokéhoz.

A 8. ábrán a füstjáratban 157 hőcserélő és 156 füstgáz-recirkulációs berendezés van elhelyezve. A 154 égéstér (amelyet nem méretarányosan ábrázoltunk) a hőtermelő berendezés jelentős részét magában foglalja, beleértve a 151 égőfejet is, és az égéstermékek a 155 füstgázvezetékbe kerülnek, majd kiszellőznek az atmoszférába. Egy kényszerhuzamú ventilátor (lásd például 1. ábrán) alkalmazható annak érdekében, hogy az égéstermékek kiszellőzését biztosítsuk. A 156 füstgáz-recirkulációs berendezés koncentrikus

HU 225 481 Β1 gyűrűs cső, amely a 151 égő körüli teret elhagyó füstgázokat a belső 156A bemeneten keresztül hajtja és visszatéríti a gáz egy részét a külső 156B vezetékbe. Mialatt a gáz egy része a külső 156B vezetéken áthalad, átadja hőjének egy részét a füstgáz-157 hőcserélőnek, amelyet csőtekercsként ábrázoltunk. A 157 hőcserélő csőtekercse máshol is elhelyezhető (lásd más ábrákon) a rendszerben, és további hő hasznosítására lehet felhasználni.

Claims (24)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kogenerációs energiatermelő berendezés, amely szerves munkaközeggel van ellátva, továbbá a rendszerben hőenergia-forrás, valamint a szerves munkaközeget szállító és a hőenergia-forrásból a szerves munkaközeg túlhevítésére alkalmas mennyiségű hő felvételére alkalmas első kör (100, 200, 600) van elrendezve, azzal jellemezve, hogy az első körben (100, 200, 600) a túlhevített szerves munkaközeget befogadó és a munkaközeget túlhevített állapotban kibocsátó tárcsás expander (101, 201, 301,401, 501, 601, 701), továbbá a tárcsás expanderhez (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) csatlakoztatott kondenzátor (102, 202, 302,

   402, 502, 602, 702), valamint a szerves munkaközeget az első körben keringető szivattyú (103, 203, 303,403, 503, 603, 703) van elrendezve, továbbá a berendezés a tárcsás expanderhez (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) csatlakoztatott, és elektromosenergia-termelésre szolgáló generátorral (105, 205, 305, 405, 505, 605, 705) van ellátva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőenergia-forrás égőfej (151,251, 351, 451, 551, 651, 751), amelyhez párologtatóegység van csatlakoztatva.
3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az égőfej (151, 251, 351, 451, 551, 651, 751) és a párologtatóegység közös tartályban vannak elhelyezve, és a tartályhoz füstgázvezeték (155, 355,

   455, 555, 655, 755) van csatlakoztatva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a füstgázvezeték (155, 355, 455, 555, 655, 755) mellett elrendezett hőcserélővel (157, 257, 357, 457, 557, 657, 757) van ellátva, amely célszerűen füstgáz-recirkulációs berendezéssel (156, 256, 356,

   456, 556, 656, 756) van felszerelve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a füstgázból nyert hő egy része a hőcserélőben (157, 257, 357, 457, 557, 657, 757) keringő legalább egy közegnek van átadva.
6. 6. A 2. iqénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az égőfej (151, 251) és az első kör (100, 200) közötti hőátadás a szivattyú (103, 203) és a tárcsás expander (101, 201) között elrendezett, körök közötti hőcserélővel (104, 204) van megvalósítva.
7. 7. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az égőfejet (151, 251) tartalmazó és hőcserélő folyadék szállítására szolgáló legalább egy vezetékhurokkal (160, 260) kialakított második körrel (150, 250) van ellátva.
8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az égőfej (151,251) a második körbe (150, 250) csatlakoztatott égéstérben (154, 254) van elrendezve, és az égéstér (154, 254) az égőfejjel (151, 251) összefüggő füstgázvezetékkel (155, 255) van ellátva.
9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a füstgázvezetékhez (155, 255) csatlakoztatott, a füstgáznak az égéstérből (154, 254) történő eltávolítását megkönnyítő füstgázventilátorral (158, 258) van ellátva és/vagy a füstgázvezetékben (155, 255) füstgáz-recirkulációs berendezés (156, 256) van elrendezve úgy, hogy a füstgáz maradó hőmennyiségének legalább egy része a hőcserélő közegnek van átadva.
10. 10. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a második körben (150, 250) lévő hőcserélő közeg víz és fagyálló adalék keveréke, és/vagy a második körben (150, 250) keringő hőcserélő közeg szerves hőcserélő folyadékot tartalmaz.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőenergia-forrás és az első kör (100, 200, 600) úgy van kialakítva, hogy a szerves munkaközeg maximális üzemi nyomása az első körben (100, 200, 600) kb. 1,38 MPa és 3,1 MPa, maximális üzemi hőmérséklete 121 °C és 177 °C között van.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerves munkaközeg halogénezett szénhidrogén, célszerűen R-245fa.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerves munkaközegben legalább egy természetes eredetű szénhidrogén van, amelynek általános képlete C_nH_2n+2, például izopentán.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kondenzátorhoz (102, 202, 302, 402, 502, 602) központi fűtés köre van csatlakoztatva.
15. 15. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy központifűtés-körben előhevítő hőcserélő (145, 245) van elrendezve a második körhöz (150, 250) csatlakoztatva.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a generátor (105, 205, 305, 405, 505, 605, 705) elektromos teljesítménye legfeljebb 10 kW, és/vagy a generátorral (105) termelt elektromos energia egy részével a szivattyú (103, 203, 303, 403, 503, 603, 703) van működtetve és/vagy a kondenzátor (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) legfeljebb 60 KW hőteljesítmény átadására alkalmasan van kialakítva.
17. 17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerves munkaközeg túlhevítésének határértékeit figyelő és megfelelő módon változtató szabályozóegységgel (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730) van ellátva.
18. 18. A 17. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szerves munkaközeg túlhevítésének

    HU 225 481 Β1 mértéke a szabályozóegységben (130, 230, 330, 430,

    530, 630, 730) a párologtatóból és a tárcsás expanderből (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) érkező hőmérsekletjelek összehasonlítása révén van meghatározva.
19. 19. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jelle- 5 mezve, hogy a kondenzátor (102, 202, 302, 402, 502,

    602, 702) kimeneténél a szerves munkaközeg szintjét érzékelő és a szabályozóegységhez (130, 230, 330,

    430, 530, 630, 730) csatlakoztatott legalább egy kapcsolóval (120, 220, 320, 420, 520, 620, 720) van el- 10 látva.
20. 20. A 18-19. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy meghatározott paraméterek elérése esetén a szerves munkaközeget a tárcsás expander (101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) 15 megkerülésére kényszerítő szelepekkel van ellátva, és a meghatározott paraméterek a hálózati kimenet értékét, az indítási tranzienst és a leállítási tranzienst tartalmazó csoportból vannak kiválasztva.
21. 21. Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a berendezéshez hőcserélővel (180, 280, 380, 480, 680, 780) használati melegvíz-kör van csatlakoztatva, és/vagy Rankine-ciklusban forró víz előállítására, épülettér fűtésére és elektromos energia előállítására alkalmasan van kialakítva.
22. 22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a berendezés és a használati melegvíz-kör közötti hőcserélő (180) a második körben (150) elrendezett víztároló tartályban (180B) van kialakítva.
23. 23. A 22. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a víztároló tartályban (180B) a generátor (105) által termelt elektromos árammal táplált fűtőtekercs (180C) van elrendezve.
24. 24. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a berendezés és a használati melegvíz-kör közötti hőcserélő (280, 380, 480, 780) a kondenzátorhoz kapcsoltan (202, 302, 402, 702) van kialakítva.