PL192096B1 - System grzewczy dla wody niezdatnej do picia - Google Patents

Abstract

1. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia posiadajacy wymiennik ciepla, którego czesc pier- wotna jest zasilana poprzez rure doplywowa oraz rure odplywowa odpowiednim nosnikiem ciepla, a czesc wtórna jest polaczona z rura cyrkulacyjna posiadajaca przynajmniej jeden punkt czerpalny dla goracej wody niezdatnej do picia, pompe cyrkulacyj- na i doplyw zimnej wody, posiadajacy urzadzenie kontrolne posiadajace pierwszy czujnik temperatury znajdujacy sie w sekcji wstepnej rury cyrkulacyjnej oraz elementy regulacyjne czesci pierwotnej, na prace których wplywa czujnik temperatury, determi- nujace wielkosc przeplywu nosnika ciepla, zna- mienny tym, ze drugi czujnik temperatury (21), wplywajacy na prace elementów regulacyjnych (23), znajduje sie w sekcji koncowej (17) rury cyrkulacyj- nej (9), za doplywem zimnej wody (15), zgodnie z kierunkiem przeplywu. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest system grzewczy dla wody niezdatnej do picia posiadający wymiennik ciepła, którego część pierwotna jest zasilana poprzez rurę dopływową oraz rurę odpływową odpowiednim nośnikiem ciepła, a część wtórna jest połączona z rurą cyrkulacyjną posiadającą przynajmniej jeden punkt czerpalny dla gorącej wody niezdatnej do picia, pompę cyrkulacyjną i dopływ zimnej wody, posiadający urządzenie kontrolne wyposażone w pierwszy czujnik temperatury znajdujący się w sekcji wstępnej rury cyrkulacyjnej oraz elementy regulacyjne części pierwotnej, na pracę których wpływa czujnik temperatury, determinujące wielkość przepływu nośnika ciepła.

W znanym systemie tego rodzaju przedstawionym na przykład w opisie patentowym DE 38 09 893 C2 pierwotna część wymiennika ciepła jest podłączona do sieci zasilania w ciepło za pomocą zaworu kontrolnego umieszczonego w rurze odpływowej. Czujnik temperatury znajdujący się w części wtórnej wymiennika ciepła wywiera wpływ na pracę zaworu kontrolnego, a jego zadaniem jest utrzymywanie temperatury wody niezdatnej do picia na ustalonym poziomie. Niemniej jednak wahania temperatury wody niezdatnej do picia są tu znaczne. Zwłaszcza w instalacjach natryskowych uciążliwa jest zarówno woda, która jest za gorąca jak i woda, która jest zbyt zimna.

Celem wynalazku jest konstrukcja systemu grzewczego dla wody niezdatnej do picia, w którym wahania temperatury wody niezdatnej do picia można utrzymywać na niskim poziomie.

Cel ten osiągnięto w konstrukcji systemu grzewczego według wynalazku, w którym drugi czujnik temperatury, wpływający na pracę elementów regulacyjnych, znajduje się w sekcji końcowej rury cyrkulacyjnej, za dopływem zimnej wody, zgodnie z kierunkiem przepływu.

Drugi czujnik temperatury wykrywa spadek temperatury mający miejsce na początku wyprowadzania wody z obiegu za dopływem zimnej wody zanim chłodniejsza woda dotrze do wymiennika ciepła. Zasilanie pierwotnej części wymiennika ciepła w nośnik ciepła może się odpowiednio zwiększyć dużo wcześniej niż miało to miejsce do tej pory, przez co zapobiega się zbytniemu schłodzeniu wody niezdatnej do picia. Zakończenie wyprowadzania wody z obiegu jest także wcześniej określane, dzięki czemu poprzez redukcję zasilania w ciepło pierwotnej części wymiennika ciepła unika się zbytniego przegrzania wody niezdatnej do picia.

Szczególnie korzystne jest, aby drugi czujnik temperatury znajdował się w znacznej odległości od wejścia wymiennika ciepła.

Dzięki temu fluktuacje temperatury wody niezdatnej do picia mogą być utrzymywane na jeszcze niższym poziomie, co wynika z faktu, że wymiennik ciepła posiada właściwości magazynowania ciepła, przez co przejście z jednego stanu stacjonarnego do drugiego stanu stacjonarnego wymaga pewnego czasu.

W takim przypadku korzystne jest, aby powyższa odległość była wyznaczana z przybliżonej zależności Et(a) = Es, gdzie Et(a) oznacza energię termiczną konieczną do ogrzania do zadanej temperatury zimnej wodyw rurze cyrkulacyjnej o poszukiwanej odległości „a” pomiędzy drugim czujnikiem temperatury, a wejściem wymiennika ciepła, po zakończeniu wyprowadzania wody z obwodu, zaś Es oznacza energię nadmiarową wymiennika ciepła, względem stanu, w którym woda nie jest wyprowadzana. Pozwala to na uzyskanie zasadniczo stałej temperatury wody niezdatnej do picia.

Korzystne jest ponadto, aby objętość rury cyrkulacyjnej pomiędzy dopływem dla zimnej wody a wejściem wymiennika ciepła była w przybliżeniu tak duża jak objętość części wtórnej wymiennika ciepła. Taka konstrukcja również wpływa na utrzymanie stałej temperatury wody niezdatnej do picia po zakończeniu wyprowadzania wody z obiegu.

Korzystne jest również, aby drugi czujnik temperatury znajdował się w pobliżu dopływu zimnej wody. Odległość ta może przykładowo wynosić od 2 do 20 % długości rury cyrkulacyjnej pomiędzy dopływem zimnej wody, a wejściem wymiennika ciepła. W ten sposób dla zadanego położenia dopływu zimnej wody względem wymiennika ciepła, początek i zakończenie wyprowadzania wody z obiegu mogą zostać wykryte w najwcześniejszym możliwym momencie.

W korzystnej konstrukcji systemu grzewczego według wynalazku długość rury pomiędzy dopływem dla zimnej wody i/lub drugim czujnikiem temperatury, a wejściem wymiennika ciepła wynosi od 3 do 4 metrów. Taka odległość jest typowa dla domowych punktów czerpalnych. Nawet, jeżeli inne odległości są w innych systemach stosowniejsze warto podkreślić, że korzystne są rury względnie długie (dłuższe niż 1 metr).

Trzeci czujnik temperatury, wpływający na pracę elementów regulacyjnych znajduje się korzystnie na rurze odpływowej. Za jego pomocą temperatura w części pierwotnej, a co za tym idzie zasilanie

PL 192 096 B1 wymiennika ciepła może zostać ograniczone przez co unika się zbyt wysokiej temperatury wody niezdatnej do picia.

Elementy regulacyjne posiadają korzystnie formę zaworu automatycznego. Zawór tego typu pozwala na szybką zmianę wielkości przepływu nośnika ciepła we względnie dużych granicach.

Korzystnie zawór jednokierunkowy, zamykający przepływ w kierunku pompy cyrkulacyjnej, znajduje się w rurze cyrkulacyjnej pomiędzy ostatnim punktem czerpalnym, a dopływem zimnej wody. Zawór jednokierunkowy zapewnia właściwy kierunek przepływu medium, a zarazem właściwy tryb pracy urządzenia kontrolnego.

Czujniki temperatury mają korzystnie formę elektronicznych czujników oporowych i stosuje się urządzenie kontrolne. Czujniki temperatury mogą być połączone z urządzeniem kontrolnym tak, że każdy z nich wpływa na pracę elementów regulacyjnych z odpowiednio określonym współczynnikiem wagowym.

Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat systemu grzewczego wody niezdatnej do picia według wynalazku.

Część pierwotna 2 wymiennika ciepła 1 jest połączona za pomocą rury dopływowej 3 i rury odpływowej 4 do źródła ciepła 5, w szczególności zdalnej sieci zasilania w ciepło, którym jest zasilana za pośrednictwem odpowiedniego nośnika ciepła. Część wtórna 6 wymiennika ciepła 1 posiada wyjście 7 i wejście 8 połączone ze sobą za pośrednictwem rury cyrkulacyjnej 9. Za sekcją wstępną 10 rury cyrkulacyjnej 9 znajduje się sekcja czerpalna 11 posiadająca kilka punktów czerpalnych 12, pompę cyrkulacyjną 13, zawór jednokierunkowy 14 zamykający przepływ w kierunku pompy 5 cyrkulacyjnej 13, dopływ dla zimnej wody 15, za pomocą którego zimna woda jest wprowadzana z rury 16 za każdym razem kiedy woda jest wyprowadzana z obwodu oraz sekcję końcową 17.

Urządzenie kontrolne 19 posiadające regulator zadanej wartości 18 jest połączone z pierwszym czujnikiem temperatury 20 znajdującym się w sekcji wstępnej 10 rury cyrkulacyjnej 9, z drugim czujnikiem temperatury 21 znajdującym się w sekcji końcowej 17 rury cyrkulacyjnej 9 i z trzecim czujnikiem temperatury 22 znajdującym się w rurze odpływowej 4 części pierwotnej. Bazując na odczytach temperatury, urządzenie kontrolne 19 ustawia elementy regulacyjne 23 mające formę zaworu automatycznego, które determinują wielkość przepływu pierwotnego nośnika ciepła przez wymiennik ciepła 1. Odpowiednio wykonany jest obwód kontrolny, którego zadaniem jest utrzymywanie temperatury wody niezdatnej do picia na zadanym poziomie.

Pierwszy czujnik temperatury 20 mierzy temperaturę wody niezdatnej do picia wypływającej z wymiennika ciepła 1; temperatura ta winna być utrzymywana na jak najbardziej stałym poziomie nawet w przypadku wyprowadzania wody z obwodu.

Drugi czujnik temperatury 21 znajduje się w sekcji końcowej 17 tak, że domieszka zimnej wody, do której dochodzi w momencie wyprowadzania wody z obwodu jest wykrywana zanim woda ta dotrze do wymiennika ciepła 1, a elementy regulacyjne 23 mogą zostać odpowiednio otwarte. Ponadto drugi czujnik temperatury 21 powinien znajdować się w pewnej odległości (odpowiadającej konkretnej długości przewodu) od wejścia 8 wymiennika ciepła 1tak, aby pojawienie się zimnej wody w obwodzie na początku czerpania wody z obwodu i jej zanik w momencie zaprzestania wyprowadzania wody z obwodu był wykrywany zanim przepływ o zmienionej temperaturze dotrze do wymiennika ciepła 1. Dzięki temu opóźnienie wywołane przez zmagazynowane ciepło w wymienniku ciepła jest przynajmniej częściowo zrekompensowane. Odległość „a” jest w większości przypadków znaczna i wynosi typowo od 3 do 4 metrów, możliwie od 1 do 5 metrów. Sygnały drugiego czujnika temperatury 21 nakładają się w urządzeniu kontrolnym 19 na sygnały pierwszego czujnika temperatury 20 zgodnie ze specyficzną zależnością, co wpływa dodatkowo na pracę elementów regulacyjnych 23. W szczególności odległość „a” winna być tak duża, aby energia termiczna potrzebna do ogrzania zimnej wody występującej w rurze cyrkulacyjnej 9 pomiędzy drugim czujnikiem temperatury 21, a wejściem 8 wymiennika ciepła1 po zakończeniu wyprowadzania wody z obwodu była taka sama jak dostępna w tym momencie w wymienniku ciepła nadwyżka energii (energia nadmiarowa), względem stanu, w którym woda nie jest wyprowadzana z obwodu. Energię nadmiarową zapewnia odpowiednia konstrukcja części grzewczej wymiennika ciepła 1i odpowiednia ilość nośnika ciepła znajdującego się w jego części pierwotnej.

Trzeci czujnik temperatury 22 określa górny limit temperatury w rurze odpływowej części pierwotnej, co zapobiega przegrzaniu systemu.

Dopływ dla zimnej wody 15 również znajduje się we względnie dużej odległości od wejścia 8 wymiennika ciepła 1. Objętość rury cyrkulacyjnej pomiędzy dopływem dla zimnej wody 15, a wejściem 8 wymiennika ciepła 1 winna być w przybliżeniu tak duża jak objętość części wtórnej 6 wymiennika

PL 192 096 B1 ciepła 1. Dzięki temu całkowita objętość wody niezdatnej do picia w wymienniku ciepła 1 na końcu wyprowadzania wody z obwodu jest dostarczana do rury cyrkulacyjnej 9 i zastępowana przez zimną wodę wpływającą do systemu.

Ogólnie unika się przez to nadmiernego schłodzenia wody niezdatnej do picia na początku wyprowadzania wody z obiegu i nadmiernego nagrzania wody niezdatnej do picia na końcu wyprowadzania wody z obiegu.

Claims (10)

1. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia posiadający wymiennik ciepła, którego część pierwotna jest zasilana poprzez rurę dopływową oraz rurę odpływową odpowiednim nośnikiem ciepła, a część wtórna jest połączona z rurą cyrkulacyjną posiadającą przynajmniej jeden punkt czerpalny dla gorącej wody niezdatnej do picia, pompę cyrkulacyjną i dopływ zimnej wody, posiadający urządzenie kontrolne posiadające pierwszy czujnik temperatury znajdujący się w sekcji wstępnej rury cyrkulacyjnej oraz elementy regulacyjne części pierwotnej, na pracę których wpływa czujnik temperatury, determinujące wielkość przepływu nośnika ciepła, znamienny tym, że drugi czujnik temperatury (21), wpływający na pracę elementów regulacyjnych (23), znajduje się w sekcji końcowej (17) rury cyrkulacyjnej (9), za dopływem zimnej wody (15), zgodnie z kierunkiem przepływu.

2. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi czujnik temperatury (21) znajduje się w znacznej odległości (a) od wejścia (8) wymiennika ciepła (1).

3. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 2, znamienny tym, że odległość (a) jest wyznaczana z przybliżonej zależności Et(a) = Es, gdzie Et(a) oznacza energię termiczną konieczną do ogrzania do zadanej temperatury zimnej wody w rurze cyrkulacyjnej (9) o poszukiwanej długości (a), po zakończeniu wyprowadzania wody z obwodu, zaś Es oznacza energię nadmiarową wymiennika ciepła, względem stanu, w którym woda nie jest wyprowadzana.

4. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że objętość rury cyrkulacyjnej (9) pomiędzy dopływem dla zimnej wody (15), a wejściem (8) wymiennika ciepła (1) jest w przybliżeniu tak duża jak objętość części wtórnej (6) wymiennika ciepła (1).

5. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że drugi czujnik temperatury (21) znajduje się w pobliżu dopływu zimnej wody (15).

6. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że długość rury cyrkulacyjnej (9) pomiędzy dopływem dla zimnej (15) wody i/lub drugim czujnikiem temperatury (21), a wejściem (8) wymiennika ciepła (1) wynosi od 3 do 4 metrów.

7. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1, znamienny tym, że trzeci czujnik temperatury (22), wpływający na pracę elementów regulacyjnych (23) znajduje się na rurze odpływowej (4).

8. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1, znamienny tym, że elementami regulacyjnymi (23) jest zawór automatyczny.

9. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór jednokierunkowy (14), zamykający przepływ w kierunku pompy cyrkulacyjnej (13), znajduje się w rurze cyrkulacyjnej (9) pomiędzy ostatnim punktem czerpalnym (12) a dopływem zimnej wody (15).

10. System grzewczy dla wody niezdatnej do picia według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że czujniki temperatury (20, 21, 22) są elektronicznymi czujnikami oporowymi i wykorzystuje się urządzenie kontrolne (19).