PL208447B1 - Układ instalacji chłodniczej z obiegiem do podgrzewania gruntu pod chłodnią - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ instalacji chłodniczej z obiegiem do podgrzewania gruntu pod chłodnią.

Eksploatacja chłodni lądowych wymaga podgrzewania gruntu pod powierzchnią podłóg komór niskotemperaturowych aby nie dopuścić do obniżenia temperatury poniżej 0°C. Zabezpieczenie gruntu pod chłodnią przed zamarzaniem ma na celu zapobieżenie zwiększeniu objętości gruntu, które może spowodować deformację podłóg i konstrukcji chłodni, a także doprowadzić do trwałych uszkodzeń budynku. Proces zwiększania objętości następuje od momentu gdy temperatura gruntu obniży się poniżej 0°C i jego skutki następują już w okresie 2 - 3 letniej eksploatacji w takich warunkach.

Znane są z literatury sposoby ogrzewania gruntu pod chłodniami powietrzem, cieczą i elektrycznie-oporowo. Znane są sposoby ogrzewania gruntu za pomocą kanałów powietrznych z grawitacyjnym lub wymuszonym przepływem powietrza. Chłodnia nie jest posadowiona bezpośrednio na gruncie, lecz na konstrukcji nośnej kanałów z prefabrykowanych płyt i podpór. Znane jest także podgrzewanie gruntu przy pomocy układu rur, przez który przepływa roztwór wodny glikolu. Do podgrzewania roztworu glikolu wykorzystuje się ciepło przegrzania par amoniaku. W systemach podgrzewania gruntu za pomocą energii elektrycznej jako elementy grzejne stosuje się druty, pręty, taśmy stalowe i opornikowe zalane w płycie grzewczej lub elementy grzejne w rurach os łonowych.

Znane są także instalacje chłodnicze, zawierające wymiennik ciepła zainstalowany w pobliżu chłodnicy międzystopniowej i/lub osuszacza, w których odzyskuje się ciepło odpadowe i wykorzystuje je do podgrzewania gruntu pod chłodnią.

Układ instalacji chłodniczej według wynalazku zawiera skraplacz, sprężarkę, parowacz oraz obieg do podgrzewania gruntu pod chłodnią składający się z wężownic grzewczych, pompy, zaworów i naczynia wzbiorczego. Istota rozwiązania polega na tym. że pomię dzy instalacją chł odniczą a obiegiem do podgrzewania gruntu usytuowany jest doziębiacz ciekłego czynnika chłodniczego. Doziębiacz połączony jest przez zbiornik ze skraplaczem i z układem chłodnic oraz z wężownicami grzewczymi obiegu do podgrzewania gruntu i poprzez zawory odcinające z podgrzewaczem nośnika ciepła i pompą obiegu do podgrzewania gruntu. Podczas normalnej pracy układu, czynnik chłodniczy tłoczony jest ze sprężarki, przez skraplacz i doziębiacz. skąd trafia bezpośrednio do zaworów rozprężnych układu chłodnic, a nośnik ciepła przepływa tylko przez doziębiacz i rurociąg łączący doziębiacz z pompą, omijając podgrzewacz. Następuje wtedy w doziębiaczu wymiana ciepła pomiędzy ciekłym czynnikiem chłodniczym a powracającym z wężownic grzewczych nośnikiem ciepła. Zimny płyn powracający z wężownic grzewczych doziębia ciekły czynnik chłodniczy. Stan taki trwa do momentu gdy temperatura nośnika ciepła na powrocie z chłodni zacznie się zbliżać do temperatury bliskiej 0°C, wtedy do podgrzewacza płynie sprężony, nieskroplony, gorący czynnik chłodniczy w postaci gazu. Jednocześnie nośnik ciepła po przejściu przez doziębiacz przepływa przez dogrzewacz gdzie zostaje ogrzany przez gorący czynnik chłodniczy. W momencie ustalenia się temperatury powracającego z chłodni nośnika ciepła na poziomie, 0°C, konfiguracja całego układu wraca do postaci pierwotnej. Praca układu sterowana jest przy pomocy zaworów regulacyjnych półautomatycznie.

W innej wersji rozwiązania praca układu może być sterowana automatycznie przy pomocy zaworów elektronicznych. Wówczas układ wyposażony jest w elektroniczny sterownik, kontrolujący pracę całej instalacji. W tej wersji inny jest przepływ nośnika ciepła, który po przejściu przez doziębiacz zawsze przepływa przez podgrzewacz, przy czym pomiędzy doziębiaczem a podgrzewaczem znajduje się rurociąg cyrkulacyjny, sterowany elektronicznym zaworem regulacyjnym o płynnej regulacji przepływu, który dozuje udział nośnika ciepła krążącego w wężownicach grzewczych. Nastawami zaworów i wydajnością pompy steruje elektroniczny sterownik na podstawie odczytów temperatury nośnika ciepła na powrocie z chłodni.

Najlepsze efekty działania układu uzyskujemy wtedy gdy temperatura nośnika ciepła na powrocie z wężownic grzewczych jest bliska 0°C.

Układ według wynalazku wykorzystuje ciepło odpadowe z chłodni lub z innego źródła, do podgrzania nośnika ciepła, na przykład glikolu czy solanki, który przepływając przez wężownice grzewcze ogrzewa grunt pod chłodnią. Wyposażenie układu w dodatkowy wymiennik - doziębiacz usytuowany pomiędzy instalacją chłodniczą a obiegiem do podgrzewania gruntu, umożliwia dochłodzenie czynnika chłodniczego przez wracający z wężownic grzewczych zimny nośnik ciepła. Prowadzi to do poprawy efektywności termicznej obiegu i wydajności ziębniczej. Jednocześnie zmniejszy to moc cieplną podgrzewacza nośnika ciepła. Szczególnie korzystne efekty zastosowania wynalazku będą powstawały

PL 208 447 B1 w okresie letnim. W tym okresie moż liwa jest poprawa wydajnoś ci zię bniczej od 5 do 12% oraz poprawa efektywności ziębniczej od 3 do 7%.

Układ według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu instalacji chłodniczej z obiegiem do podgrzewania gruntu sterowany półautomatycznie regulatorami, fig. 2 przedstawia schemat ideowy układu instalacji chłodniczej z obiegiem do podgrzewania gruntu sterowany automatycznie elektronicznym sterownikiem, fig. 3 przedstawia schemat ideowy układu instalacji z obiegiem do podgrzewania gruntu, w którym podgrzewacz wyposażony jest w dowolne źródło ciepła np. grzałki elektryczne, kolektory słoneczne, pompy ciepła.

P r z y k ł a d I

Układ zawiera instalację chłodniczą połączoną z obiegiem do podgrzewania gruntu. Instalacja chłodnicza składa się z zespołu chłodnic 8, sprężarki 7 skraplacza 6a. Obieg do podgrzewania gruntu pod chłodnią składa się z pompy 1, naczynia wzbiorczego 9 i zespołu wężownic grzewczych 2. Skraplacz 6a połączony jest z dodatkowym wymiennikiem - doziębiaczem 3 oraz podgrzewaczem 4. Doziębiacz 3 poprzez system rurociągów połączony jest z wężownicami grzewczymi 2 umieszczonymi pod płytą fundamentową 14 chłodni oraz poprzez zawór odcinający 11b z podgrzewaczem 4. Podgrzewacz 4 poprzez pompę 1 oraz termostatyczne zawory regulacyjne 16 połączony jest z wężownicami grzewczymi 2. Podczas normalnej pracy układu, czynnik chłodniczy tłoczony jest ze sprężarki 7, przez skraplacz 6a, zbiornik czynnika chłodniczego 6b i doziębiacz 3, skąd trafia bezpośrednio na zawory rozprężne 13 układu chłodnic 8, a nośnik ciepła przepływa tylko przez doziębiacz 3 i rurociąg otwarty zaworem odcinającym 11 a, omijając podgrzewacz 4. Następuje wtedy w doziębiaczu 3 wymiana ciepła pomiędzy ciekłym czynnikiem chłodniczym a powracającym z wężownic grzewczych 2 nośnikiem ciepła. Zimny płyn powracający z wężownic grzewczych 2 doziębia ciekły czynnik chłodniczy. Stan taki trwa do momentu gdy temperatura nośnika ciepła na powrocie z chłodni zacznie zbliżać się do 0°C, wtedy otwiera się zawór 12 i rurociągiem 5 do podgrzewacza 4 płynie sprężony, nieskroplony, gorący czynnik chłodniczy w postaci gazu. Jednocześnie zamknięty zostaje zawór odcinający 11a i otwarty zawór odcinający 11b, nośnik ciepła po przejściu przez doziębiacz 3 przepływa przez podgrzewacz 4 gdzie zostaje ogrzany przez gorący czynnik chłodniczy. W momencie ustalenia się temperatury powracającego z chłodni nośnika ciepła na poziomie powyżej 0°C, konfiguracja całego układu wraca do postaci pierwotnej. Praca układu sterowana jest przy pomocy zaworów regulacyjnych półautomatycznie.

P r z y k ł a d II

W tej wersji rozwiązania przedstawionej na fig. 2, praca układu sterowana jest automatycznie przy pomocy zaworów elektronicznych. Układ wyposażony jest w elektroniczny sterownik 15, który kontroluje całą jego pracę. Instalacja chłodnicza i obieg do podgrzewania gruntu pod chłodnią zawiera te same elementy jak w przykładzie I. Inny jest obieg nośnika ciepła, który po przejściu przez doziębiacz 3 zawsze przepływa przez podgrzewacz 4, przy czym pomiędzy doziębiaczem 3 a podgrzewaczem 4 znajduje się rurociąg cyrkulacyjny, sterowany elektronicznym zaworem regulacyjnym 11 o płynnej regulacji przepływu, który dozuje udział nośnika ciepła krążącego w wężownicach grzewczych 2. Nastawami zaworu 11 i wydajnością pompy 1 steruje elektroniczny sterownik 15 na podstawie odczytów temperatury nośnika ciepła na powrocie z chłodni. Zmiany natężenia przepływu, nośnika ciepła kompensowane są przez zawory regulacyjne 10.

P r z y k ł a d III

Układ taki jak w przykładzie I, z tym, że podgrzewacz 4 wyposażony jest w zewnętrzne źródło

Claims (5)

1. Układ instalacji chłodniczej z obiegiem do podgrzewania gruntu pod chłodnią zawierający skraplacz, sprężarkę, parowacz oraz obieg do podgrzewania gruntu pod chłodnią składający się z wężownic grzewczych, pompy, zaworów i naczynia wzbiorczego, znamienny tym, że pomiędzy instalacją chłodniczą a obiegiem do podgrzewania gruntu usytuowany jest doziębiacz (3) ciekłego czynnika chłodniczego, przy czym doziębiacz (3) połączony jest ze skraplaczem i z układem chłodnic (8) oraz z wężownicami grzewczymi (2) obiegu do podgrzewania gruntu i poprzez zawory odcinające (11, 11a, 11b) z podgrzewaczem (4) nośnika ciepła i pompą (1) obiegu do podgrzewania gruntu.

PL 208 447 B1

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w termostatyczne zawory regulacyjne (16).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w zawory regulacyjne (10) sterowane elektronicznie.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w elektroniczny sterownik regulacyjny (15).

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że podgrzewacz (4) wyposażony jest w dowolne zewnętrzne źródło ciepła (5a).