PL181775B1 - Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PL - Google Patents

Abstract

1. Zespól do wytwarzania mocy chlodni- czej dla co najmniej jednego budynku oraz do roz- prowadzania mocy chlodniczej do budynków za pom oca plynu krazacego w systemie przewodów zawierajacy agregat absorpcyjny skladajacy sie z kotla podlaczonego do niezaleznego zródla ciepla skraplacza, parownika i absorbera polaczonych ze soba, podlaczonego do chlodni kominowej oraz zespolu klimatyzacyjnego polaczonego za pom oca wymiennika i pompy, znamienny tym, ze do agregatu absorpcyjnego (5, 8, 9, 10) jest podlaczony za pom oca przewodów (28, 27) co najmniej jeden zbiornik (26, 26'), przy czym na przewodzie (31) pomiedzy punktem wlaczenia przewodu (27) a parownikiem (9) jest zamocowa- na pompa cyrkulacyjna (30), a na przewodzie (33) pomiedzy punktem wlaczenia przewodu (28) a przewodem doprowadzajacym wode chlodzaca do budynku jest zamontowany zawór regulacyjny (29) natomiast jednostka klimatyzacyjna (22) jest wyposazona w urzadzenie wyparne (34). FIG 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest zespół do wytwarzania mocy chłodniczej dla co najmniej jednego budynku i do rozprowadzania mocy chłodniczej do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów, przy czym moc chłodnicza jest wytwarzana przez agregat absorpcyjny albo podobne urządzenie i jest przesyłana do powietrza nawiewanego do budynku przez jednostkę klimatyzacyjną albo inne urządzenie, które wykorzystuje energię chłodniczą.

Dzisiejsze budynki są ogólnie chłodzone przez agregaty chłodnicze bazujące na agregacie sprężarkowym, przy czym agregaty chłodnicze są rozpraszane po miejscach wykorzystania. Moc chłodnicza jest w nich wytwarzana za pomocą energii elektrycznej. Udział chłodzenia budynków w zużyciu energii elektrycznej jest teraz dość ważny, na przykład w krajach południowoeuropejskich szczytowe zużycie energii elektrycznej przypada na lato. W odniesieniu do wytwarzania, zużycie także występuje w niekorzystnym czasie. Ciepło zawsze wytwarzane w związku z wytwarzaniem mocy elektrycznej nie może być wykorzystane do niczego innego niż wytwarzanie gorącej wody wodociągowej, dlatego też musi być ona skraplana i dostarczana do kanałów ściekowych, na przykład przez skraplacze solankowe, albo do powietrza przez chłodnie kominowe.

Moc chłodnicza może być także wytwarzana przez ciepło odpadowe wytwarzane podczas produkcji energii elektrycznej w tak zwanych agregatach absorpcyjnych, z których najlepiej znanymi są agregaty bromkowo-litowo/wodne i amoniakalno/wodne. Zużycie energii elektrycznej, a więc także na przykład emisja CO₂, powinno być dla tych agregatów zmniejszone, a ciepło odpadowe, które nie jest teraz całkowicie tracone, powinno być wykorzystane.

Korzystnym sposobem wytwarzania chłodu jest tak zwany miejski system chłodniczy, w którym moc chłodnicza jest wytwarzana centralnie w siłowniach i jest dostarczana do użytko181 775 wników poprzez system przewodowy w taki sam sposób ja ciepło miejskie. Posiada to korzystny wpływ na przykład na koszty obsługi, które w obecnych, rozproszonych systemach są wysokie, oraz na niezawodność, na obniżanie losowych obciążeń szczytowych itp.

Miejskie systemy chłodnicze nie sąjednak powszechnie stosowane z powodu wysokich kosztów inwestycyjnych. Chociaż koszt kWh chłodu wytwarzanej w ten sposób jest niski w porównaniu z kosztem energii elektrycznej, ilość godzin użytkowania w tych strefach klimatycznych, w których opłaca się budować systemy ogrzewania miejskiego, jest tak mała, że koszty inwestycyjne nie zwróciłyby się. Na przykład w Finlandii systemy takie nie były dotąd budowane. Większość z nich istnieje w Japonii, Korei i w USA.

Fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,342 ujawnia system 3-przewodowy, dzięki któremu mogą być znacznie zmniejszone koszty systemu rozprowadzającego. Dodatkowo, fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,343 ujawnia system, w którym działanie wymienników ciepła jest połączone, co umożliwia znaczne zmniejszenie kosztów inwestycyjnych w indywidualnych budynkach. Ponadto, fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,344 ujawnia system, w którym woda powrotna z miejskiego systemu grzewczego/chłodniczego jest wykorzystywana jako woda kondensacyjna, która jest potrzebna dla agregatu absorpcyjnego, dzięki czemu w siłowni nie jest potrzebna chłodnia kominowa albo inny skraplacz. Zmniejsza to koszty inwestycyjne i koszty użytkowania podczas wytwarzania chłodzenia miejskiego.

Powyższe środki sprawiają, że miejskie systemy chłodnicze są opłacalne do stosowania w nowych społecznościach, w których wszystkie budynki, które wymagają chłodzenia, są podłączone do systemu. Jednak ilość takich budów w krajach uprzemysłowionych jest mała, a ich udział w ilości wszystkich budów maleje. Większość obecnych budów obejmuje rozbudowę albo modernizację istniejących zbiorowości. Nie jest więc możliwe jednoczesne podłączenie znacznej ilości budynków do miejskiego systemu chłodniczego, kiedy jest on budowany na danym obszarze. Niewielka ilość podłączonych budynków nie jest wystarczająca do pokrycia kosztów inwestycyjnych miejskiego systemu chłodniczego i wytwarzania chłodzenia miejskiego, co umożliwia budowanie miejskich systemów chłodniczych w istniejących społecznościach.

Podobny problem napotkano podczas budowania miejskich systemów ciepłowniczych. Problem ten został rozwiązany przez ruchome stacje grzewcze, w których ciepło było wytwarzane tylko dla ograniczonego obszaru, dzięki czemu koszty systemu rozprowadzania pozostały małe i natychmiast się zwróciły. Kiedy podłączono wystarczającą ilość obszarów, wybudowana została główna sieć, a obszary zostały połączone z ciepłownią poprzez system. Ruchome stacje grzewcze były przenoszone do nowych obszarów albo pozostawiane na danym obszarze jako stacje grzewcze, które są używane podczas maksymalnego zapotrzebowania na ciepło. Ta sama idea nie może być bez trudności wykorzystana przy budowaniu miejskiego systemu chłodniczego. Prawda jest, że unika się kosztów wybudowania sieci głównej, ale wykorzystanie wody powrotnej jako wody kondensacyjnej nie jest tutaj możliwe. Z tego powodu powinny być wykorzystywane chłodnie kominowe, woda zaskórna, itp. Na przykład, często niemożliwe jest umieszczenie chłodni kominowych w obszarach zurbanizowanych z przyczyn architektonicznych, braku przestrzeni, itp.

Wybudowano pewną ilość instalacji powyższego typu bazujących na agregatach absorpcyjnych i technicznie systemy takie pracują dobrze, ale ich konkurencyjność w porównaniu z chłodzeniem sprężarkowym jest wątpliwa, a im mniejsza była ilość godzin wykorzystywania (to znaczy w strefach klimatu łagodnego i zimnego, gdzie powszechnie stosowane są miejskie systemy ciepłownicze), tym mniej były one konkurencyjne. Powodem tego jest to, że koszty inwestycyjne pompy ciepła absorpcyjnego, chłodni kominowej i systemu rozprowadzania są znacznie wyższe niż koszty odpowiadającego im agregatu sprężarkowego. Nawet kiedy energia, to znaczy ciepło, jest prawie darmowa, a energia elektryczna wykorzystywana przez agregat sprężarkowy jest kosztowna, zmniejszenie kosztów użytkowania nie jest wystarczające do pokrycia różnicy w kosztach inwestycyjnych, jeśli ilość godzin wykorzystywania nie jest wystarczająco duża. Sytuacja jest pogarszana przez duże, krótkoterminowe obciążenia szczytowe w zapotrzebowaniu chłodniczym, przy czym szczyt wynosi więcej niż dwukrotne obciążenie średnie podczas okresu

181 775 chłodzenia. Jest to spowodowane faktem, że w strefie klimatu łagodnego i zimnego obliczeniowe temperatury zewnętrzne występują tylko po południu przez kilka dni w roku. Średnie obciążenie chłodnicze także jest krótkoterminowe. Chłodzenie, w przeciwieństwie do ogrzewania nie jest potrzebne przez całą dobę, ale tylko w środku dnia i po południu. Ponieważ zużycie energii elektrycznej w krajach znajdujących się w łagodnej i zimnej strefie klimatycznej osiąga swój szczyt w zimie, wysokie koszty inwestycyjne nie mogą być uzasadnione zmniejszeniem kosztów inwestycyjnych urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej, tak jak w krajach znajdujących się w strefie gorącej. Tak więc w Europie środkowej i północnej wybudowano tylko kilka takich instalacji w celach testowych i badawczych, chociaż są one powszechnie stosowane w strefie gorącej.

Celem wynalazku jest zespół do wytwarzania mocy chłodniczej, za pomocą którego można wyeliminować wady rozwiązań wcześniejszych.

Zespół do wytwarzania mocy chłodniczej dla co najmniej jednego budynku oraz do rozprowadzania mocy chłodniczej do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów zawierający agregat absorpcyjny składający się z kotła podłączonego do niezależnego źródła ciepła skraplacza, parownika i absorbera połączonych ze sobą, podłączonego do chłodni kominowej oraz zespołu klimatyzacyjnego połączonego za pomocąwymiennika i pompy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do agregatu absorpcyjnego jest podłączony za pomocą przewodów co najmniej jeden zbiornik, przy czym na przewodzie pomiędzy punktem włączenia przewodu a parownikiem jest zamocowana pompa cyrkulacyjna, a na przewodzie pomiędzy punktem włączenia przewodu a przewodem doprowadzającym wodę chłodzącą do budynku jest zamontowany zawór regulacyjny natomiast jednostka klimatyzacyjna jest wyposażona w urządzenie wyparne.

Korzystnie zbiornik jest podłączony do parownika agregatu absorpcyjnego.

Korzystnie wydajność pompy cyrkulacyjnej stanowi połowę wydajności pompy podłączonej do wymiennika ciepła.

Korzystnie objętość zbiornika wody zimnej jest równa zasadniczo połowie obliczeniowego zużycia energii chłodniczej w okresie 24-godzinnym.

Korzystnie agregat absorpcyjny stanowi zespół chłodzenia, przynajmniej w części, podgrzanej wody uzyskanej ze zbiornika wody zimnej.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku kiedy zapotrzebowanie na chłód jest duże, część mocy chłodniczej jest wytarzana w wyparnych urządzeniach chłodniczych zawartych w jednostkach klimatyzacyjnych budynków, a część jest uzyskiwana z ochłodzonego płynu cyrkulacyjnego ze zbiornika wody zimnej dodanego do agregatu absorpcyjnego albo urządzenia mu podobnego. Tak więc kiedy moc chłodnicza jest duża, część mocy chłodniczej jest wytwarzana przy wykorzystaniu powyższego chłodzenia wyparnego i ochłodzonego płynu cyrkulacyjnego uzyskanego ze zbiornika wody zimnej.

Główną zaletą wynalazku jest to, że koszty inwestycyjne chłodzenia absorpcyjnego mogą być zmniejszone przez zespół według wynalazku o ponad 50% w porównaniu ze znanym urządzeniem. Obciążenie szczytowe jest zmniejszone o do 75%, ale zużycie energii jedynie o około 20 do 30, co oznacza większą ilość godzin użytkowania i bardziej równomierne zużycie ciepła. Sprawia to, że wytwarzanie energii jest bardziej ekonomiczne, oraz polepsza skuteczność. Ponadto, większość rocznego zapotrzebowania energii chłodniczej może być wytworzona w nocy, kiedy zużycie wody wodociągowej jest małe i dlatego nie ma praktycznie wykorzystania dla ciepła. Przy mniejszym obciążeniu szczytowym, to znaczy mniejszej mocy obliczeniowej, przewody przesyłowe mogą mieć mniejsze średnice i dlatego w pewnych przykładach wykonania możliwe jest podłączenie budynków do systemu z większego obszaru niż dla znanego urządzenia, co nieco zmniejsza koszty jednostkowe, ułatwia ustawienie agregatu, itp. W pewnych przykładach wykonania możliwe jest wstępne podgrzanie wody wodociągowej potrzebnej w budynkach za pomocą wody powrotnej z systemu chłodzącego, co dalej zmniejsza moc obliczeniową i zużycie energii. Kiedy agregat absorpcyjny ulega awarii, zapewnione jest, że system chłodzący według wynalazku pracuje przy około 75% wydajności maksymalnej przez

181 775 około 24 godziny, a przy 30 do 60% wydajności maksymalnej w sposób ciągły. Ta więc chłodzenie absorpcyjne może konkurować z chodzeniem sprężarkowym i osiągnąć powyższe zalety w wytwarzaniu energii ijednoczesnej ochronie środowiska. Wynalazek bazuje na scaleniu wyposażenia odbiorcy znajdującego się w budynku i urządzenia do wytwarzania mocy chłodniczej w całościowy system tak, że podczas współpracy osiągają one powyższe zalety, dzięki czemu system techniczny budynku redukuje obciążenie szczytowe, a agregat absorpcyjny wyrównuje obciążenie podstawowe. Dzięki połączonemu działaniu ich obu, ulepszonajest w powyższy sposób pewność działania.

Na figurze 1 pokazano schemat instalacji znany ze stanu techniki.

Zespół z fig. 1 działa zasadniczo tak jak przedstawiono poniżej. Gorąca woda jest doprowadzana z przewodu zasilającego 1 miejskiego systemu grzewczego przewodem 2 do kotła 5 agregatu absorpcyjnego oraz powraca przewodem 4 do przewodu powrotnego 3 miejskiego systemu grzewczego. W celu sterowania zespołem, kocioł 5 jest zwykle wyposażony w pompę cyrkulacyjną 6 i zawór regulacyjny 7. Chłodziwo jest odparowywane z absorbentu za pomocą gorącej wody z miejskiego systemu grzewczego w kotle 5. Chłodziwo jest doprowadzane do skraplacza 8, gdziejest ono chłodzone aż do osiągnięcia postaci płynnej. Ze skraplacza 8 chłodziwo jest prowadzone do parownika 9, w ten sposób zmniejszając ciśnienie tak, że chłodziwo odparowuje, dzięki czemu spada temperatura i ochładza się woda cyrkulacyjna w systemie chłodzącym budynku. Z parownika 9 chłodziwojest prowadzone do absorbera 10, do którego doprowadzany jest także, poprzez wymiennik ciepła 11, absorbent z kotła 5. Chłodziwo może pochłaniać absorbent w absorberze 10, dzięki czemu uwalniane jest ciepło reakcji. Roztwór absorbentu i chłodziwa jest wstępnie podgrzewany w wymienniku ciepła 11 i przepompowywany przy podwyższonym ciśnieniu do kotła 5 za pomocą pompy 12.

Z zewnątrz jest doprowadzane ciepło do kotła 5 i parownika 9 agregatu absorpcyjnego, przy czym musi być ono odprowadzane, aby agregat mógł działać w sposób ciągły. Chłodzenie jest zwykle wykonywane za pomocą wody, która, po podgrzaniu, jest podprowadzana z absorbera 10 przewodem 13 do chłodni kominowej 14, w której jest ona ochładzana poprzez odparowanie. Naturalnie może być zastosowany na przykład skraplacz solankowy albo inne znane urządzenie. Z chłodni kominowej 14 woda jest przepompowywana przewodem 15 do skraplacza 8 agregatu absorpcyjnego, a stamtąd, nieco podgrzana, przewodem 16 do absorbera 10, zaś stamtąd z powrotem do chłodni kominowej 14. W parowniku 9 ochłodzona woda chłodząca z budynku jest prowadzona przewodem 33, do systemu wody chłodzącej budynku, z którego powraca ona, po podgrzaniu, przewodem 32 do parownika 9.

Budynek zwykle zawiera wiele urządzeń wykorzystujących wodę chłodzącą, ale dlajasności na fig. 1 pokazano tylko jedną jednostkę klimatyzacyjną. Woda chłodząca przepływa przez zawór regulacyjny 18 do wymiennika ciepła 23, za pomocąktórego moc chłodnicza jest przekazywana do obiegu przesyłania ciepła jednostki klimatyzacyjnej, z którego powraca ona przy wykorzystaniu pompy 20 przez zawór regulacyjny 18 albo do wymiennika ciepła 23 albo do skraplacza 9. Wymiennik ciepła 23 nie jest koniecznie potrzebny, woda chłodnicza może być także dostarczana bezpośrednio do przewodu wody cyrkulacyjnej 21, albo nawet bezpośrednio do chłodnicy 19, jeśli jednostka klimatyzacyjna nie zawiera wymiennika do odzysku chłodu 22, a więc także obiegu wody cyrkulacyjnej.

Powyższe rozwiązanie posiada wady przedstawione powyżej w części ogólnej opisującej rozwiązania wcześniejsze.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 2 przedstawia schemat ilustrujący pierwszy przykład wykonania zespołu według wynalazku; fig. 3 - schemat ilustrujący drugi przykład wykonania zespołu według wynalazku; fig. 4 schemat ilustrujący trzeci przykład wykonania zespołu według wynalazku.

F igura 2 przedstawia pierwszy korzystny przykład wykonania zespołu według wynalazku.

Na fig. 2 podobne numery odnośników oznaczają elementy odpowiadające tym z fig. 1. Obciążenie podstawowe jest zniwelowane poprzez dodanie do agregatu absorpcyjnego zbiornika wody zimnej 26. Korzystnie, objętość zbiornika wody zimnej 26 odpowiada około połowie obliczenio6

181 775 wego zużycia energii chłodniczej w okresie 24-godzinnym. Agregat absorpcyjny zawiera ponadto pompę 30, oraz zawory regulacyjne i zwrotne 18,29 potrzebne do sterowania pracą. Wydajność agregatu absorpcyjnego i urządzeń pomocniczychjest równocześnie zmniejszana do około połowy wydajności maksymalnej potrzebnej w budynkach. Naturalnie zbiornik zwiększa koszty inwestycyjne i dodaje się do zapotrzebowania na przestrzeń, ale nie tak dużo jak jest ono zmniej szane poprzez zmniejszenie rozmiaru agregatu absorpcyjnego i jego urządzeń pomocniczych.

Zastosowanie zbiornika bazuje na uświadomieniu sobie, że w strefach klimatycznych łagodnej i zimnej chłodzenie jest potrzebne tylko podczas dnia. Agregat absorpcyjny może naturalnie pracować także w nocy i w ten sposób magazynować moc chłodniczą w zbiorniku, który jest następnie rozładowywany podczas dnia. Teoretycznie zbiornik i agregat absorpcyjny mogą być ukształtowane w taki sposób, że kiedy agregat absorpcyjny pracuje w sposób ciągły, to znaczy 24 godzina na dobę, z pełną mocą, to może on wytwarzać całkowitą ilość energii chłodniczej potrzebną w obliczeniowym okresie 24-godzinnym, dzięki czemu wydajność obliczeniowa jest dużo mniejsza niż połowa, być może wynosi około 30-35% wydajności maksymalnej wymaganej przez budynki. Jednak to prowadziłoby do nadmiernie dużego zbiornika i zwiększało zapotrzebowanie przestrzeni oraz kosztów inwestycyjnych. Zasada ukształtowania także zmienia się w całkowitym systemie dostarczonym przez wynalazek, przy czym system obejmuje etap redukowania obciążenia szczytowego, który jest opisany poniżej.

Obciążenie szczytowe może być zredukowane poprzez wyposażenie jednostek klimatyzacyjnych używanych do chłodzenia budynku w wyparny system chłodzący 34, który jest znany sam przez się i jest opisany na przykład w fińskim opisie patentowym nr 67,253. Zastosowanie chłodzenia wyparnego jako części całego systemu bazuje na uświadomieniu sobie, że im wyższa jest temperatura zewnętrzna, tym skuteczniejsze jest chłodzenie wyparne. Kiedy działa ono samodzielnie, chłodzenie operacyjne może ochłodzić powietrze nawiewne w każdych warunkach nieco poniżej temperatury obliczeniowej powietrza wewnętrznego. Kiedy temperatura zewnętrzna wynosi na przykład 30°C, może ono ochłodzić powietrze nawiewne do około 23 °C, to znaczy o około 7°C, ale kiedy temperatura zewnętrzna wynosi tylko około 20°C, to powietrze nawiewne jest ochładzane tylko do około 19°C, to znaczy o około 1°C. Chłodzenie wyparne może zwykle pokryć część całkowitej mocy chłodniczej potrzebnej do ochłodzenia powietrza zewnętrznego i do zlikwidowania zysków ciepła pochodzących od nasłonecznienia i części wewnętrznych zysków ciepła budynku. Zmiany temperatury zewnętrznej i promieniowania słonecznego wytwarzają obciążenia szczytowe, dzięki któremu relacje pomiędzy kosztami inwestycyjnymi i kosztami eksploatacyjnymi agregatu absorpcyjnego są tak niekorzystne w strefie klimatu łagodnego i zimnego. W systemie według wynalazku, moc chłodnicza potrzebna do usunięcia wewnętrznych zysków ciepła budynku jest wytwarzana przez agregat absorpcyjny, przy czym moc chłodnicza w większości typów budynków jest podczas użytkowania budynku prawie stała.

Redukcja obciążenia szczytowego oznacza, że rozmiar zarówno agregatu absorpcyjnego jak i zbiornika może być dalej zmniejszony, zwykle o 30 do 40%, ponieważ chłodzenie wyparne nie zmniejsza zużycia energii w okresie 24-godzinnym tak bardzo, jak bardzo zmniejsza zużycie maksymalne. Ma na to zasadniczy wpływ relacja pomiędzy zewnętrznymi i wewnętrznymi zyskami ciepła budynku.

Koszty inwestycyjne chłodzenia wyparnego są ułamkiem tego cojest oszczędzane poprzez zmniejszenie rozmiaru zbiornika i agregatu absorpcyjnego. Koszty inwestycyjne dla całego systemu są zwykle mniejsze niż byłaby połowa ceny agregatu absorpcyjnego ukształtowanego tradycyjnie według obciążenia szczytowego. Należy sobie uzmysłowić, że potrzebne systemy przewodowe, chłodnie kominowe, itp. także są mniejsze.

Pewność działania systemu według wynalazku jest zasadniczo lepsza niż dla systemów wcześniejszych. Jeśli agregat absorpcyjny ulega awarii, system pracuje za pomocą zbiornika i chłodzenia wyparnego przy około 75% wydajności maksymalnej przez około 24 godziny, albo za pomocą chłodzenia wyparnego przy około 50% wydajności w sposób ciągły. Awaria systemu chłodzenia wyparnego zwykle nie zmniejsza w znaczny sposób wydajności maksymalnej, po181 775 nieważ budynek albo budynki obsługiwane przez system zwykle zawiera(ją) kilka jednostek klimatyzacyjnych. Jeśli ulegnie awarii system chłodzenia wyparnego jednej jednostki, inne jednostki dalej pracują. W rozpatrywanej jednostce brakująca moc może być skompensowana poprzez użycie większej ilości wody chłodzącej uzyskanej ze zbiornika i agregatu absorpcyjnego. Należy także zauważyć, że obciążenie szczytowe występuje rzadko. Prawdopodobieństwo wystąpienia obciążenia szczytowego jednocześnie z awarią jest minimalne.

Zespół według fig. 2 działa zasadniczo tak jak opisano poniżej. W przypadku wystąpienia obciążenia maksymalnego, część zwilżająca 34, która należy do systemu chłodzenia wyparnego, zwilża powietrze wywiewne, dzięki czemu woda odparowująca do powietrza pochłania ciepło i temperatura powietrza wywiewnego spada. Woda podgrzana przez powietrze nawiewne w chłodnicy 19 i krążąca dzięki pompie 24 w wymienniku do odzysku ciepła 22 jest chłodzona przez chłodne powietrze wywiewne. Im wyższa jest temperatura zewnętrzna, tym większa część całkowitej potrzebnej mocy chłodniczej jest pokrywana przez tą część systemu. Kiedy temperatura zewnętrzna spadnie do około 19°C, wtedy moc chłodzenia wyparnego jest pomijalna.

Dodatkowa potrzebna moc jest dostarczana do chłodnicy przez wymiennik ciepła 23, przez który pompa 20 przepompowuje wodę ze skraplacza 9 oraz zbiornika 26 agregatu absorpcyjnego. Stosunek pomiędzy wodą zimną uzyskaną z przewodu 33 i wodącyrkulacyjnąjest regulowany przez zawór trójdrogowy 18 tak, że temperatura płynu cyrkulacyjnego dostarczanego przez przewód 21 do chłodnicy 19 jest odpowiednia.

W przypadku wystąpienia obciążenia maksymalnego, zawór 18 zamyka przewód cyrkulacyjny 35, a całkowita ilość płynu dla pompy 20 jest uzyskiwana z przewodu zasilającego 33 i powraca do przewodu powrotnego 32. Pompa cyrkulacyjna 30 skraplacza 9 jest tak zwymiarowana, że jej przepływ wody jest równy połowie przepływu wody pompy 20. Połowa strumienia wody jest prowadzona przewodem 32 do zbiornika 26, na przykład za pomocą zaworu trójdrogowego albo innego odpowiedniego urządzenia. Odpowiednio, połowa strumienia wody po stronie zasilającej jest uzyskana z parownika 9, a połowa ze zbiornika 26 przez przewód 33. Zawór 29 jest całkowicie otwarty. Zbiornik 26 jest więc rozładowywany z pełną wydajnością poprzez dostarczenie gorącej wody powrotnej do zbiornika przewodu 27 i odprowadzenie przechowywanej zimnej wody przewodem 28.

W zależności od czasu użytkowania, czasu trwania maksymalnego obciążenia dziennego, itp. w budynku, stosunek pomiędzy przepływami wody pomp 20 i 30 może być inny niż 1:2. Przepływ wody pompy 20 oznacza tutaj połączona wydajność wszystkich pomp cyrkulacyjnych urządzeń, które wykorzystują chłód w budynku/budynkach.

Zamiast pompy 20, możliwe jest zastosowanie pomp zbiorczych umieszczonych w przewodzie 32, 33 albo 27 dla krążenia, przy czym przepływ obliczeniowy pomp w przewodach 32 i 33 jest taki sam jak ten dla pompy 20 i taki sam jak różnica pomiędzy pompami 30 i 20 w przewodzie 27.

Wraz ze zmniejszaniem się ilości mocy chłodniczej, zwykle z powodu spadku temperatury zewnętrznej, moc chłodzenia wyparnego zmniejsza się, chociaż wolniej niż potrzebna moc chłodnicza. Tak więc moc maksymalna nie musi być dostarczana do wymiennika ciepła 23. Zawór 18, który jest sterowany w sposób znany sam przez się przy wykorzystaniu termostatu, termostatu powietrza wywiewnego albo tym podobnego, zaczyna otwierać drogę przepływu do przewodu cyrkulacyjnego 35 i zamykać drogę przepływu do przewodu 32. Przepływ wody w przewodach 32 i 33 jest więc zmniejszany. Pompa 30 kontynuuje pracę z pełną wydajnością. Przepływ wody gorącej dostarczanej do zbiornika 26 przewodem 27 i ilość wody zimnej wyciąganej z niego przewodem 28 zmniejsza się, to znaczy zmniejszane jest zużycie przechowywanej energii chłodniczej.

Kiedy potrzebna moc chłodnicza jest dalej zmniejszana, zwykle wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej, moc chłodzenia wyparnego jest dalej zmniejszana, do czasu aż, zwykle przy temperaturze zewnętrznej około 18°C, osiągnie zero. W zależności od zastosowania, obciążenia

181 775 cieplnego, docelowej temperatury wewnętrznej, itp. budynku, reszta systemu może działać w różny sposób, co przedstawiono poniżej.

Jeśli zyski ciepła budynku albo budynków są małe, moc chłodzenia wyparnego może być wystarczająca do ich pokrycia. Kiedy nie jest potrzebna dodatkowa moc chłodnicza z agregatu absorpcyjnego/zbiornika, termostat sterujący zamyka zawór 29, zatrzymuje pompy 20, otwiera drogę przepływu zaworu 18 do przewodu 35 i całkowicie zamyka jego drogę przepływu do przewodu 33. Pompa 30 kontynuuje pracę z pełną wydajnością, a ponieważ drogi przepływu do urządzeń budynku są zamknięte, pompa wyciąga cały przepływ płynu przez przewód 27 ze zbiornika 26 i powoduje powrót ochłodzonego płynu przewodem 28, to znaczy ładuje zbiornik 26 do pełnej wydajności.

Kiedy zbiornik 26 jest naładowany, co można sprawdzić na przykład za pomocątermostatu umieszczonego w górnej części zbiornika albo za pomocą innego urządzenia znanego samo przez się, termostat zatrzymuje pompę 30 oraz pompy agregatu absorpcyjnego i chłodni kominowej 14, to znaczy zatrzymuje pompy 6 i 12, zatrzymuje doprowadzanie ciepła z miejskiego systemu grzewczego 1 za pomocą zaworu 7, zatrzymuje wentylator chłodni kominowej 14, itp. Chłodzenie wyparne przebiega nadal. Moc może być kontrolowana na przykład poprzez prowadzenie części strumienia wody przez zawór 25 obok chłodnicy 19. Kiedy nie potrzeba więcej chłodzenia, pompa 24 i przepływ wody do części nawilżającej 34 są zatrzymywane.

Jeśli zyski ciepła są duże, moc chłodnicza wyparna wyczerpuje się przed wyczerpaniem zapotrzebowania chłodu dla budynku. Zespół z fig. 2 musi być wtedy zmieniony na przykład w taki sposób, że omijany jest wymiennik do odzysku ciepła 22, ponieważ w innym przypadku wymiennik zacząłby podgrzewać wodę. W celu ominięcia wymiennika, na przykład zawór 25 może być przemieszczony w taki sposób, że prowadzi on przepływ powrotny z chłodnicy 19 bezpośrednio do części ssawnej pompy 24 obok wymiennika do odzysku ciepła 22, albo do zespołu może być dodany zawór obejściowy.

Figura 2 przedstawia zbiornik 26. Często korzystne jest zastosowanie na przykład więcej niż jednego zbiornika tak, aby zoptymalizować wykorzystanie przestrzeni albo zapobiec mieszaniu wody zimnej i gorącej. Fig. 3 przedstawia ten rodzaj instalacji zawierającej zbiorniki 26 i 26' połączone szeregowo. Zbiornik 26'jest rozładowywany jako pierwszy, a następnie jest rozładowywany zbiornik 26. Naturalnie ładowanie jest wykonywane w sposób odwrotny. W innym przypadku działanie wygląda tak jak na fig. 2. Zbiorniki mogą naturalnie być także połączone równolegle.

W celu zmniejszenia kosztów pompowania i inwestycyjnych przewodów, to znaczy przewodów 32 i 33, na dużych obszarach, podstawowa idea wynalazku może być wdrożona w postaci rozproszonej tak, że zbiorniki 26, 26'... są umieszczone w pewnych budynkach albo we wszystkich budynkach albo w ich pobliżu, nawet względnie daleko od agregatu absorpcyjnego. Ten rodzaj instalacji jest przedstawiony na fig. 4.

Naturalnie, woda chłodząca może być także dostarczana do innych urządzeń potrzebujących mocy chłodniczej, nie tylko do jednostek klimatyzacyjnych. Są one połączone z systemem rozprowadzającym w taki sam sposób jak jednostki klimatyzacyjne. Ukształtowanie zbiornika i agregatu absorpcyjnego będzie się naturalnie zmieniać, ale moc szczytowa jest zwykle powodowana przez klimatyzację, toteż pozostanie efekt zredukowania zapotrzebowania na moc przez chłodzenie wyparne.

W pewnych przypadkach, agregat absorpcyjny będzie musiał być używany okresowo, na przykład na wiosnę i na jesieni, kiedy obciążenie chłodnicze budynku jest małe. Korzystnie problem jest rozwiązany przez używanie agregatu tylko w nocy i przechowywanie wody zimnej w zbiorniku 26. Podczas dnia agregat absorpcyjny nie jest używany, a chłodzenie jest wykonywane z pomocą wody przechowywanej w zbiorniku. Jednostki klimatyzacyjne 18 do 25 i 35 do 41 nie muszą być wtedy używane, ponieważ przechowywana woda posiada temperaturę 20°C.

Możliwe jest także dostarczenie zbiornika pomocniczego dla wody powrotnej z systemu chłodzenia budynku o temperaturze 20°C wytwarzanej pomiędzy okresami pracy i/lub wody o temperaturze 50 do 55°C wytwarzanej podczas okresu pracy, albo dla ich obu. Są one połączone

181 775 przewodem i zespołem regulacyjnym znanymi same przez się, a ukształtowania mogą być zmieniane na różne sposoby w zależności od wybranej strategii użytkowania. Wszystkie powyższe rozwiązania znane same przez się są zawarte w wynalazku.

Powyższe przykłady wykonania nie mająbyć rozumiane jako ograniczające w jakikolwiek sposób wynalazek, ale wynalazek może być zmieniany dość swobodnie w zakresie zastrzeżeń patentowych. Powyższe przykłady wykonania opisują więc wynalazek tylko jako przykład, ilustrując podstawową ideę wynalazku. Oczywiste jest, że urządzenia mogą być ukształtowane i łączone na różne sposoby, w zależności od klimatu, typu budynku, lokalizacji geograficznej, rozmiaru agregatu, itp. Wszystkie takie przykłady wykonania znane same przez się sązawarte w wynalazku. Na przykład, zebrana woda może być chłodzona przy wykorzystaniu wymiennika ciepła i wody uzyskanej z kanałów wodnych, a nie z chłodni kominowej. W powyższym opisie zakłada się, że agregat absorpcyjny uzyskuje jego energię operacyjną z miejskiej wody grzewczej . Jedna źródłem ciepła może być dowolne oddzielne źródło ciepła, na przykład kocioł, ciepło odpadowe wytwarzane w przemyśle, ogniwo słoneczne, itp. Jednak zwykle podnosi to koszty całkowite i/lub nie są osiągnięte te same korzyści środowiskowe jak przy zastosowaniu ciepła miejskiego. Powyższy opis wynalazku bazuje na założeniu, że moc chłodnicza jest wytwarzana przez agregat absorpcyjny, ponieważ zalety są największe, kiedy stosowany jest taki agregat. Naturalnie wynalazek może być stosowany także dla innych urządzeń używanych do wytwarzania mocy chłodniczej.

48

FIG. 2

181 775

FIG. 3

181 775

FIG. 4

181 775

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zespół do wytwarzania mocy chłodniczej dla co najmniej jednego budynku oraz do rozprowadzania mocy chłodniczej do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów zawierający agregat absorpcyjny składający się z kotła podłączonego do niezależnego źródła ciepła skraplacza, parownika i absorbera połączonych ze sobą, podłączonego do chłodni kominowej oraz zespołu klimatyzacyjnego połączonego za pomocą wymiennika i pompy, znamienny tym, że do agregatu absorpcyjnego (5,8,9,10) jest podłączony za pomocą przewodów (28, 27) co najmniej jeden zbiornik (26, 26'), przy czym na przewodzie (31) pomiędzy punktem włączenia przewodu (27) a parownikiem (9) jest zamocowana pompa cyrkulacyjna (30), a na przewodzie (33) pomiędzy punktem włączenia przewodu (28) a przewodem doprowadzającym wodę chłodzącądo budynkujest zamontowany zawór regulacyjny (29), natomiast jednostka klimatyzacyjna (22) jest wyposażona w urządzenie wyparne (34).
2. 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik (26,26)jest podłączony do parownika (9) agregatu absorpcyjnego (5, 8, 9, 10).
3. 3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że wydajność pompy cyrkulacyjnej (30) stanowi połowę wydajności pompy (20) podłączonej do wymiennika ciepła (23).
4. 4. Zespół według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że objętość zbiornika wody zimnej (26,26) odpowiada zasadniczo połowie obliczeniowego zużycia energii chłodniczej w okresie 24-godzinnym.
5. 5. Zespół według zastrz. 4, znamienny tym, że agregat absorpcyjny (5, 8,9,10) stanowi zespół chłodzenia, przynajmniej w części, podgrzanej wody uzyskanej ze zbiornika wody zimnej (26, 26).