PL186539B1

PL186539B1 - Low-temperature low-pressure heat exchange and distribution centre

Info

Publication number: PL186539B1
Application number: PL98326661A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Sadowski
Original assignee: Bialecki Wlodzimierz; Andrzej Sadowski
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2004-01-30
Also published as: PL326661A1

Abstract

1 Węzeł cieplny niskoparametrowy zawierający ptytowy wymiennik ciepła wraz z układem sterowania czynnikiem grzewczym, znamienny tym, ze z wymiennikiem płytowym (1) po stronie dopływu wody grzejnej jest połączony zawór trójdrogowy (4) z napędem elektrycznym (4a) a z tym zaworem jest połączony trójnik wyjściowy (5) z samoczynnym odpowietrznikiem (6), zaś po stronie króćca wylotowego wody grzejnej wymiennika płytowego (1) jest zamontowany zawór termoregulacyjny (7) bezpośredniego działania z głowicą termoregulacyjną (13) połączoną kapilarą (12) z czujnikiem cieczowo-gazowym (8) umieszczonym w rozdzielaczu (9) ciepłej wody użytkowej z którym to zaworem termoregulacyjnym (7) jest połączony zawór odcinający (14) 1 trójnik (15) powrotnej wody grzejnej wyposażony w samoczynny odpowietrznik (16), natomiast po stronie zasilania wodą zimną z wymiennikiem płytowym (1) jest połączony zawór odcinający (17), filtr siatkowy (18), trójnik rozgałęźny (19), a poprzez przewód (20) jest połączony z zespołem wodnym złożonym z siłownika membranowego (21) i z zespołu elektrycznego (22) połączonego elektrycznie z zespołem zabezpieczenia i sterowania (30), jak również wymiennik (1) po stronie odpływowej ciepłej wody użytkowej jest połączony z rozdzielaczem (9) ciepłej wody użytkowej i z zaworem wylotowym (11)1 Low parameter heat node containing pith heat exchanger with the refrigerant control system heating, characterized by that with a plate exchanger (1) a three-way valve is connected on the heating water inlet side (4) with an electric drive (4a) and with this valve connected output tee (5) with automatic air vent (6), and on the side of the heating water outlet the plate heat exchanger (1) is fitted with a thermoregulatory valve (7) direct action with a thermoregulation head (13) connected by a capillary (12) with a liquid-gas sensor (8) located in the hot water manifold (9) with which the thermoregulatory valve (7) is connected shut-off valve (14) and heating water T-piece (15) equipped with an automatic air vent (16), while after the cold water supply side with the plate exchanger (1) is combined shut-off valve (17), strainer (18), tee manifold (19) and connected to the assembly via a conduit (20) a water pump consisting of a diaphragm cylinder (21) and from an electric unit (22) electrically connected to the unit protection and control devices (30) as well as an exchanger (1) on the DHW outlet side is connected with a hot water manifold (9) and a valve outlet (11)

Description

Przedmiotem wynalazku jest węzeł cieplny niskoparametrowy zawierający płytowy wymiennik ciepła wraz z układem sterowania czynnikiem grzewczym przeznaczony do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i zasilania indywidualnych mieszkaniowych instalacji centralnego ogrzewania.The subject of the invention is a low-parameter heat substation containing a plate heat exchanger with a heating medium control system, intended for heating domestic hot water and supplying individual residential central heating installations.

Znany jest ze stosowania węzeł cieplny niskoparametrowy obsługujący mieszkaniowe instalacje centralnego ogrzewania i ciepłej wody, którego płytowy wymiennik ciepła jest utworzony z płyt trwale ze sobą połączonych przez lutowanie i sterowany zespołem hydraulicznym wyposażonym w siłownik membranowy. Zadaniem zespołu sterującego jest przełączanie układu grzejnego centralnego ogrzewania na układ podgrzewu ciepłej wody użytkowej w funkcji rozbioru ciepłej wody przez użytkownika mieszkania. Główny przewód zasilający wodę grzejną zespół hydrauliczny jest połączony przewodem kapilarnym z przewodem powrotnym wody grzejnej z płytowego wymiennika ciepłej wody w celu zapewnienia stałego obiegu wody grzejnej przez wymiennik ciepła i główne przewody zasilające węzeł cieplny. Regulacja temperatury ciepłej wody użytkowej odbywa się poprzez zawór mieszający wodę gorącą wyprowadzoną z wymiennika z wodą zimną użytkową. Stosowany dotychczas węzeł cieplny niskoparametrowy w mieszkaniowych instalacjach centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej charakteryzuje się małą odpornością na zmiany ciśnienia statycznego w systemie zasilania wodą grzewczą indywidualnych węzłów cieplnych.It is known to use a low-parameter heat substation serving residential central heating and hot water installations, the plate heat exchanger of which is made of plates permanently connected to each other by brazing and controlled by a hydraulic unit equipped with a diaphragm actuator. The task of the control unit is to switch the central heating system to the domestic hot water heating system as a function of domestic hot water consumption. The main heating water supply line The hydraulic unit is connected by a capillary line to the heating water return line from the plate warm water exchanger to ensure constant circulation of the heating water through the heat exchanger and the main supply lines to the substation. The domestic hot water temperature is regulated by the hot water mixing valve, which is led out of the hot water exchanger. The low-parameter heat substation used so far in residential central heating and hot tap water installations is characterized by low resistance to static pressure changes in the heating water supply system of individual heat nodes.

Siłownik membranowy w regulacyjnym układzie hydraulicznym w znacznym stopniu reaguje na zmieniające się ciśnienia w zładzie ogrzewczym i z tego względu występuje nieThe diaphragm actuator in the control hydraulic system largely reacts to changing pressures in the heating system and therefore there is no

186 539 kontrolowany i zbędny przepływ czynnika grzewczego przez wymiennik ciepłej wody powodujący wzrost kosztów wynikających z zużycia niewykorzystanej energii cieplnej.Controlled and unnecessary flow of the heating medium through the hot water exchanger, increasing the costs resulting from the consumption of unused thermal energy.

Węzeł cieplny niskoparametrowy według wynalazku zawierający płytowy wymiennik ciepła wraz z układem sterowania czynnikiem grzewczym przeznaczony do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i zasilania indywidualnych mieszkaniowych instalacji centralnego ogrzewania, charakteryzuje się tym, że z wymiennikiem płytowym po stronie wody grzejnej jest połączony zawór trójdrogowy z napędem elektrycznym a z zaworem trójdrogowym jest połączony trójnik wyjściowy wyposażony dodatkowo w samoczynny odpowietrznik, zaś po stronie króćca wylotowego wody grzejnej wymiennika płytowego jest zamontowany zawór termoregulacyjny bezpośredniego działania z głowicą termoregulacyjną połączoną kapilarą z czujnikiem cieczowo-gazowym umieszczonym w rozdzielaczu ciepłej wody użytkowej.The low-parameter heat node according to the invention, containing a plate heat exchanger with a heating medium control system, intended for heating domestic hot water and supplying individual residential central heating installations, is characterized by the fact that a three-way valve with an electric drive and a valve is connected to the plate exchanger on the heating water side. the three-way connection is the output tee, additionally equipped with an automatic air vent, and on the side of the heating water outlet pipe of the plate exchanger there is a direct-action thermoregulatory valve with a thermoregulation head connected by a capillary to a liquid-gas sensor located in the hot utility water distributor.

Z zaworem termoregulacyjnym jest połączony zawór odcinający i trójnik powrotnej wody grzejnej wyposażony w samoczynny odpowietrznik. Po stronie zasilania wodą zimną z wymiennikiem płytowym jest połączony zawór odcinający, filtr siatkowy, trójnik rozgałęźny oraz zespół wodny złożony z siłownika membranowego i z zespołu elektrycznego połączonego elektrycznie z zespołem zabezpieczenia i stertowania. Wymiennik płytowy po stronie odpływu ciepłej wody użytkowej jest połączony z rozdzielaczem ciepłej wody użytkowej i z zaworem wylotowym połączonym z tym rozdzielaczem. Zainstalowany trójnik rozgałęźny po stronie zasilania wodą zimną wymiennika płytowego jest połączony z przewodem cyrkulacyjnym w którym jest zainstalowana pompka cyrkulacyjna połączona elektrycznie z zespołem zabezpieczenia i sterowania i z nastawnym termostatem umieszczonym w tym zespole oraz jest zainstalowany zawór zwrotny, czujnik przylgowy połączony kapilarą z termostatem zawierającym styki elektryczne sterujące dodatkowo napędem elektrycznym zaworu trój drogowego i pompki cyrkulacyjnej.The thermoregulatory valve is connected to a cut-off valve and a heating water return tee equipped with an automatic air vent. On the cold water supply side, a cut-off valve, strainer, branch tee and a water unit consisting of a diaphragm actuator and an electric unit electrically connected to the protection and stacking unit are connected to the plate exchanger. The plate heat exchanger on the DHW outlet side is connected to the domestic hot water manifold and to an outlet valve connected to the manifold. The installed branch tee on the cold water supply side of the plate heat exchanger is connected to the circulation pipe in which the circulation pump is installed electrically connected to the safety and control unit and with an adjustable thermostat placed in this unit, and a check valve is installed, a contact sensor is connected by a capillary to a thermostat containing electrical contacts additionally controlling the electric drive of the three-way valve and the circulation pump.

Rozwiązanie według wynalazku jest opracowane jako mało gabarytowe urządzenie o wymiarach 60 cm x 60 cm x 20 cm dla potrzeb indywidualnego zasilania mieszkań i domków jednorodzinnych w energię cieplną na cele ogrzewcze i przygotowania ciepłej wody użytkowej poprzez lokalne niskoparametrowe kotłownie zasilane paliwem gazowym lub ciekłym, jak również za pośrednictwem jednofunkcyjnych węzłów cieplnych zasilanych z ciepłowni po redukcji parametrów wody grzewczej do temperatury 90°C/70°C. Rozwiązanie zawiera wyposażenie techniczne zapewniające optymalne warunki pracy mieszkaniowych instalacji centralnego ogrzewania wyposażonych w termoregulatorowe zawory przygrzejnikowe oraz wymagane parametry ciepłej wody użytkowej o temperaturze około 55°C. Zapewnienie stałej temperatury ciepłej wody użytkowej zabezpiecza wymiennik płytowy i instalację przed nadmiernym zarastaniem i korozją. Zastosowane wyposażenie techniczne uniezależnia całkowicie funkcjonowanie układów stertowania i regulacji od zmieniającego się ciśnienia w zładzie grzewczym.The solution according to the invention is developed as a small-sized device with dimensions of 60 cm x 60 cm x 20 cm for the individual supply of apartments and detached houses with thermal energy for heating purposes and preparation of domestic hot water through local low-parameter boiler houses powered by gaseous or liquid fuels, as well as via single-function heat nodes supplied from the heating plant after reducing the parameters of the heating water to 90 ° C / 70 ° C. The solution includes technical equipment that ensures optimal working conditions of residential central heating installations equipped with thermoregulator radiator valves and the required parameters of domestic hot water at a temperature of about 55 ° C. Ensuring a constant temperature of domestic hot water protects the plate exchanger and the installation against excessive fouling and corrosion. The technical equipment used makes the functioning of the stacking and control systems completely independent of the changing pressure in the heating system.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia węzeł cieplny w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 - węzeł cieplny w rzucie płaskim według kierunku A zaznaczonym na fig. 1 z pominięciem konstrukcji wsporczej wymiennika płytowego, fig. 3 - węzeł cieplny w rzucie płaskim według kierunku B zaznaczonym na fig. 1 także z pominięciem dla przejrzystości rysunku konstrukcji wsporczej wymiennika płytowego widocznej na fig. 1.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which fig. 1 shows the heat substation in an axonometric view, fig. 2 - a heat substation in a plane view according to the direction A marked in fig. 1, with the omission of the supporting structure of the plate exchanger, fig. 3 - the heat substation in plan view according to the direction B in Fig. 1, also omitting the drawing of the supporting structure of the plate exchanger in Fig. 1 for clarity.

Węzeł cieplny niskoparametrowy przedstawiony na rysunku zawiera wymiennik płytowy 1 zamocowany do konstrukcji wsporczej 2 poprzez którą węzeł cieplny jest zamocowany do ściany przy której jest prowadzony główny pion wody grzejnej najczęściej na klatce schodowej. Wymiennik płytowy 1 utworzony z płyt połączonych rozłącznie jest zasilany wodą grzewczą o minimalnej temperaturze 70°C z głównego pionu poprzez zawór odcinający 3 i zawór trójdrogowy 4 z przynależnym napędem elektrycznym 4a, który z chwilą otwarcia zaworu czerpalnego w lokalu mieszkalnym rozdziela wodę grzejną i kieruje czynnik grzewczy do wymiennika płytowego 1, a z chwilą zamknięcia zaworu czerpalnego kieruje wodę grzejną do mieszkaniowej instalacji centralnego ogrzewania poprzez trójnik wyjściowy 5 wyposażony dodatkowo w samoczynny odpowietrznik 6. Czynnik grzewczy wypływający z wymiennika płytowego 1 jest doprowadzony do zaworu termoregulacyjnego 7 bezpośred4The low-parameter heat substation shown in the drawing includes a plate exchanger 1 attached to the supporting structure 2 through which the substation is attached to the wall along which the main heating water riser is led, most often in the staircase. The plate exchanger 1, made of detachably connected plates, is supplied with heating water with a minimum temperature of 70 ° C from the main riser through the cut-off valve 3 and the three-way valve 4 with the associated electric drive 4a, which, when the intake valve in the apartment is opened, distributes the heating water and directs the medium heating water to the plate exchanger 1, and when the tap is closed, it directs the heating water to the residential central heating system through the outlet tee 5, additionally equipped with an automatic air vent 6. The heating medium flowing from the plate exchanger 1 is led to the thermoregulatory valve 7 direct4

186 539 niego działania, którego zadaniem jest nadążna regulacja temperatury ciepłej wody użytkowej wyprowadzanej z wymiennika płytowego 1. Zawór termoregulacyjny 7 zawiera czujnik cieczowo-gazowy 8 umieszczony w rozdzielaczu 9 ciepłej wody użytkowej podłączonym poprzez króciec 10 do wymiennika płytowego 1, zaś do rozdzielacza 9 jest podłączony zawór wylotowy 11 ciepłej wody użytkowej. Czujnik cieczowo-gazowy 8 jest połączony kapilarą 12 z głowicą termoregulacyjną 13 zaworu termoregulacyjnego 7 połączonego z zaworem odcinającym 14 i z trójnikiem 15 powrotnej wody grzejnej wyposażonym w samoczynny odpowietrznik 16. Wymiennik 1 jest zasilany zimną wodą użytkową. poprzez zawór odcinający 17, filtr siatkowy 18, trójnik rozgałęźny 19, który poprzez przewód 20 jest połączony z zespołem wodnym, złożonym z siłownika membranowego 21 i zespołu elektrycznego 22 wyposażonego w mikroprzełącznik elektryczny, zaś siłownik membranowy 21 poprzez przewód 23 i króciec 24 jest połączony z wymiennikiem płytowym 1. Przy podłączeniu cyrkulacji ciepłej wody użytkowej do trójnika rozgałęźnego 19 jest poprzez króciec 26 podłączony przewód cyrkulacyjny 25 w którym jest zainstalowana pompka cyrkulacyjna 27 i zawór zwrotny 28. Pompka cyrkulacyjna 27 jest sterowana w funkcji temperatury wody cyrkulacyjnej za pośrednictwem nastawnego termostatu 29 umieszczonego w zespole zabezpieczenia i sterowania 30 i przylgowego czujnika temperatury 31 połączonego przewodem kapilarnym 32 z termostatem 29. Uruchomienie węzła cieplnego dla potrzeb ciepłej wody użytkowej następuje po otwarciu zaworu czerpalnego ciepłej wody użytkowej w lokalu mieszkalnym. Otwarcie zaworu czerpalnego powoduje zadziałanie siłownika membranowego 21 w zespole wodnym i zwarcie styków w zespole elektrycznym 22, z którego impuls prądowy jest przekazywany przewodem elektrycznym 33 do zespołu zabezpieczenia i sterowania 30 a z tego zespołu przewodem elektrycznym 34 do napędu elektrycznego 4a uruchamiającego zawór trójdrogowy 4 kierujący wodę grzewczą do wymiennika płytowego 1. Zamknięcie zaworu czerpalnego ciepłej wody użytkowej w lokalu mieszkalnym powoduje rozłączenie styków elektrycznych w zespole elektrycznym 22 i przerwanie podawania napięcia do napędu elektrycznego 4a zaworu trój drogowego 4. Brak impulsu elektrycznego w napędzie elektrycznym 4a powoduje samoczynne przełączenie obiegu wody grzejnej w zaworze trójdrogowym 4 i skierowanie wody grzejnej poprzez trójnik wyjściowy 5 do układu zasilania mieszkaniowej instalacji centralnego ogrzewania. Zastosowane wyposażenie i przyjęty system sterowania uniezależnia całkowicie pracę węzła cieplnego od ciśnienia statycznego w zładzie grzewczym przy minimalnym poborze energii elektrycznej wynoszącym 6W. Zastosowanie zaworu termoregulacyjnego 7 z głowicą termoregulacyjną 13, czujnika cieczowo-gazowego 8 umieszczonego w rozdzielaczu 9 pracującym nadążnie w stosunku do wymiennika płytowego 1 zapewnia uzyskanie wymaganych stałych parametrów ciepłej wody użytkowej niezależnie od temperatury podawanej wody grzejnej, która może ulegać wahaniom od plus 70°C do plus 90°C, Równocześnie zastosowane rozwiązanie techniczne uniemożliwia przegrzewanie wody w wymienniku płytowym 1 i wytrącanie się kamienia na powierzchniach płyt tego wymiennika.Its task is to continuously regulate the temperature of domestic hot water discharged from the plate exchanger 1. The thermoregulatory valve 7 includes a liquid-gas sensor 8 placed in a hot utility water distributor 9 connected through a connector 10 to a plate exchanger 1, and to the distributor 9 it is drain valve 11 for domestic hot water connected. The liquid-gas sensor 8 is connected by a capillary 12 to a thermoregulatory head 13 of a thermoregulatory valve 7 connected to a shut-off valve 14 and to a heating water return tee 15 equipped with an automatic air vent 16. The exchanger 1 is supplied with cold utility water. through a shut-off valve 17, a strainer 18, a branch tee 19, which is connected via a conduit 20 to a water assembly consisting of a diaphragm actuator 21 and an electric assembly 22 equipped with an electric microswitch, and a diaphragm actuator 21 via a conduit 23 and a stub 24 is connected to plate exchanger 1. When connecting domestic hot water circulation to the branch tee 19, a circulation pipe 25 is connected through a connector 26, in which a circulation pump 27 and a non-return valve 28 are installed. The circulation pump 27 is controlled as a function of the circulation water temperature by means of an adjustable thermostat 29 placed in the safety and control unit 30 and the contact temperature sensor 31 connected by a capillary line 32 to the thermostat 29. The heating substation for domestic hot water is started up after opening the domestic hot water tap in the apartment. The opening of the spout valve activates the diaphragm actuator 21 in the water unit and closes the contacts in the electric unit 22, from which the current impulse is transmitted through the electric wire 33 to the protection and control unit 30 and from this unit through the electric wire 34 to the electric drive 4a which activates the three-way valve 4 directing the water heating water to the plate exchanger 1. Closing the domestic hot water tap in the apartment causes disconnection of electrical contacts in the electric unit 22 and interrupting the supply of voltage to the electric drive 4a of the three-way valve 4. Lack of an electric impulse in the electric drive 4a automatically switches the heating water circuit in the three-way valve 4 and the heating water is directed through the output tee 5 to the supply system of the residential central heating system. The equipment used and the control system adopted make the operation of the heat substation completely independent from the static pressure in the heating system, with a minimum electric energy consumption of 6W. The use of a thermoregulatory valve 7 with a thermoregulatory head 13, a liquid-gas sensor 8 located in the manifold 9, which follows the plate heat exchanger 1, ensures that the required constant parameters of domestic hot water are obtained, regardless of the temperature of the supplied heating water, which may fluctuate from plus 70 ° C up to plus 90 ° C. At the same time, the applied technical solution prevents overheating of the water in the plate exchanger 1 and the precipitation of scale on the surfaces of the plates of this exchanger.

186 539186 539

Fig.2Fig.2

186 539186 539

30 34 1130 34 11

Fig.1Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. A low-parameter heat node containing a plate heat exchanger with a heating medium control system, characterized in that a three-way valve (4) with an electric drive (4a) is connected to the plate exchanger (1) on the side of the heating water inlet, and a tee is connected to this valve the outlet (5) with automatic air vent (6), and on the side of the heating water outlet of the plate exchanger (1) there is a thermoregulatory valve (7) for direct action with a thermoregulatory head (13) connected by a capillary (12) with a liquid-gas sensor (8) ) located in the hot utility water manifold (9) with which the thermoregulatory valve (7) is connected to the cut-off valve (14) and the heating water return tee (15) equipped with an automatic air vent (16), while on the cold water supply side with a plate exchanger (1) the shut-off valve (17), strainer (18), branch tee (19) are connected, and through a pipe (20) it is connected to the assembly A water circuit consisting of a diaphragm actuator (21) and an electrical unit (22) electrically connected to the protection and control unit (30), as well as the exchanger (1) on the outgoing hot utility water is connected to the hot utility water distributor (9) and to the valve outlet (11).

2. The node according to claim A circulation pipe (25) in which a circulation pump (27) is installed, electrically connected to the protection and control unit (30) and with an adjustable thermostat (29) located in the form of claim 1, characterized in that a circulation pipe (25) is connected to the manifold (19) with a stub pipe (26). in the unit (30) and in this conduit (25) there is a check valve (28) and a contact temperature sensor (31) connected by a capillary conduit (32) with a thermostat (29) containing electric contacts which additionally control the electric drive (4a) of the three-way valve ( 4) and, through passive contacts of the microswitch in the electric unit (22), it additionally controls the operation of the circulation pump (27).