PL221168B1 - Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensantu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystana odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu.

Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu dotyczy połączenia w jeden system instalacji grzewczo-chłodzącej oraz instalacji wodnokanalizacyjnych w obiektach budowlanych.

Stan techniki umożliwia stwierdzenie, że budynki pasywne oraz budownictwo zrównoważone stanowią kolejny etap rozwoju budynków i związanych z nimi instalacji. Nowoczesne i wydajne systemy grzewcze i chłodzące, wentylacyjne i klimatyzacyjne, oświetlenie oraz szczelna fasada budynku, skuteczna izolacja termiczna oraz odpowiednie systemy zacienienia chroniące przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym umożliwiają nie tylko znaczne oszczędności energii, ale również polepszają komfort cieplny użytkowników. Głównym zadaniem systemów grzewczo-chłodzących w budynkach jest zapewnienie w pomieszczeniach utrzymania stanu powietrza korzystnego dla przebywających w nich ludzi. Systemy powinny zapewniać w pełni automatyczne uzdatnianie powietrza zewnętrznego oraz szybkie dopasowanie do wymagań poszczególnych pomieszczeń w budynku, który charakteryzuje się zróżnicowanym obciążeniem cieplno-wilgotnościowym. Opierając się na aktualnym stanie wiedzy systemy grzewczo-chłodzące w budynkach można podzielić na systemy powietrzne oraz powietrzno-wodne. Najpowszechniej aktualnie stosowanymi systemami grzewczo-chłodzącymi w budynkach biurowych, hotelowych itp. są systemy oparte na klimakonwektorach czterorurowych, belkach chłodzących oraz freonowe systemy grzewczo-chłodzące z odzyskiem ciepła (np. VRV, VRF).

W USA powszechnie stosuje się system pod nazwą WLHP (Water-Loop Heat Pumps) oznaczający system rewersyjnych pomp ciepła typu woda-powietrze współpracujących z niskotemperaturową pętlą wodną. Pompy ciepła w tym systemie działają jako urządzenia do odzyskiwania ciepła oraz jako urządzenia do utrzymywania odpowiednich parametrów powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach. W pompach ciepła zachodzi proces podnoszenia potencjału cieplnego tj. proces pobierania ciepła ze źródła o niższej temperaturze i przekazywania go do źródła o temperaturze wyższej. Stosunek ciepła pozyskanego ze źródła dolnego do ciepła powstającego z przekształcenia energii napędowej jest tym większym, im temperatura dolnego źródła jest bliższa temperaturze odbiorników energii użytkowej to w takim przypadku pompa ciepła pracuje najbardziej efektywnie. Nowoczesne pompy ciepła z napędem elektrycznym mogą pobierać mniej więcej trzy czwarte ciepła, potrzebnego do ogrzewania, z dolnego źródła (np. wody szarej), a pozostała jedna czwarta pobierana jest jako energia elektryczna do napędu sprężarki. Przedmiotowa energia elektryczna potrzebna do napędu sprężarki ostatecznie również zostaje przekształcona na ciepło a tym samym jest wykorzystywana do celów grzewczych. Podstawowymi składnikami zysków ciepła w budynkach klimatyzowanych są przede wszystkim zyski ciepła przez przegrody przezroczyste i nieprzezroczyste, zyski ciepła od ludzi, zyski ciepła do oświetlenia elektrycznego, zyski ciepła zainstalowanego wyposażenia np. komputerów, drukarek, monitorów itp. Przy odpowiednim przetworzeniu przedmiotowych zysków ciepła można obniżyć pobór ciepła na potrzeby ogrzewania budynku o około 30-40%. Głównym celem niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu jest decentralizacja systemu grzewczo-chłodzącego, ograniczenie zużycia energii oraz optymalne wykorzystanie uzdatnionej ciepłej i zimnej wody użytkowej.

Znane jest rozwiązanie instalacji grzewczo-chłodzącej zawarte w opisie patentowym US 2012/0255706 A1. Opis patentowy EP 0141339 B1 przedstawia urządzenie do odzysku ciepła ze ścieków. W opisie patentowym US 20120159980 A1 ujęto rozwiązanie urządzenia do odzysku ciepła ze ścieków, system i metody.

Znane są rozwiązania instalacji zawarte w dokumentacji patentowej US 20090250085 A1 opisujące urządzenie do odzysku ciepła. Znane jest również rozwiązanie instalacji grzewczo-chłodzącej z wykorzystaniem pomp ciepła zawarte w opisie patentowym US 8,041,613. Inne znane rozwiązania wykorzystujące odzysk ciepła zawarto między innymi w opisach patentowych US 4741389, US

5140829A, US S220807A.

Żadne z w/w rozwiązań:

- nie łączy funkcjonalnie i technicznie w jeden spójny system instalacji grzewczo-chłodzącej opartej na rewersyjnych pompach ciepła z instalacją odzysku wody szarej, instalacją kondensatu oraz wewnętrzną instalacją wodociągową.

PL 221 168 B1

- nie wykorzystuje bezpośrednio mieszaniny powtórnie odzyskanej wody z wybranych przyb orów sanitarnych (woda szara) oraz kondensatu (skroplin) powstającego podczas pracy urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych do usuwania nadmiaru ciepła z budynku lub odzyskiwania ciepła zawartego w przedmiotowej mieszaninie.

- nie wykorzystuje możliwości usuwania podgrzanej ciepłej mieszaniny wody szarej i kondensatu powstającej w okresie letnim w wyniku pracy rewersyjnych pomp ciepła bezpośrednio do kanalizacji lub do spłukiwania misek ustępowych i pisuarów.

- nie wykorzystuje możliwości usuwania schłodzonej mieszaniny wody szarej i kondensatu powstającej w okresie zimowym w wyniku pracy rewersyjnych pomp ciepła bezpośrednio do kanalizacji lub do spłukiwania misek ustępowych i pisuarów.

- nie wykorzystuje retencyjnych zbiorników pośrednich do stratyfikacji temperaturowej czynnika obiegowego, oczyszczania, gromadzenia odzyskanej wody szarej i kondensatu, akumulowania w zgromadzonej mieszaninie nadmiaru ciepła lub odzyskiwania ciepła z przedmiotowej mieszaniny.

Zaprezentowane w niniejszym opisie rozwiązanie jest rozwiązaniem nowym, które nie zostało przedstawione w dostępnych opracowaniach. Żadne z ujawnionych rozwiązań nie łączy funkcjonalnie i technicznie w jeden system instalacji grzewczo-chłodzącej oraz instalacji wodno-kanalizacyjnych.

Celem wynalazku jest funkcjonalne i techniczne połączenie w jeden system instalacji grzewczo-chłodzącej i instalacji wodno-kanalizacyjnych dzięki czemu będzie możliwe zoptymalizowanie nakładów inwestycyjnych, zużycia energii oraz mediów w obiektach budowlanych.

Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu dla obiektu budowlanego co najmniej jednokondygnacyjnego, w którym instalacja grzewczo-chłodząca składa się z co najmniej z jednej pompy ciepła, co najmniej z jednej pompy obiegowej, co najmniej z jednego zaworu regulacyjnego i łączących je sieci przewodów rurowych charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony za pomocą co najmniej jednego rurowego obiegu wodnego wyposażonego w co najmniej jeden zawór regulacyjny i co najmniej jedną rewersyjną pompę ciepła z instalacją odzysku wody szarej i kondensatu.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony z przewodami instalacji odprowadzania kondensatu.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony przewodami instalacji kanalizacyjnej z umywalkami lub innymi przyborami sanitarnymi w celu odzysku wody szarej.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony z przewodami instalacji kanalizacji deszczowej w celu odzysku wody szarej.

Korzystne jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni bądź co najmniej jedna jego część jest usytuowana swą wzdłużną osią w pionie w celu stratyfikacji termicznej czynnika obiegowego, braku konieczności hydraulicznego równoważenia obiegów wodnych, równoważenia nierównomierności odzysku mediów, oczyszczenia i usuwania zanieczyszczeń, uzdatniania chemicznego czynnika obiegowego, odpowietrzenia itp.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony z siecią przewodów zimnej wody użytkowej i ciepłej wody użytkowej w celu utrzymywania w obiegach wodnych za pomocą zaworów regulacyjnych optymalnych parametrów czynnika obiegowego (tj. temperatury, ciśnienia, właściwości fizykochemicznych itp.).

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni połączony, korzystnie bezpośrednio z przewodami instalacji kanalizacji w celu usuwania do nich nadmiaru ciepła przez zrzut czynnika obiegowego zgromadzonego w górnej części co najmniej jednego retencyjnego zbiornika pośredniego lub nadmiaru chłodu w wyniku usuwania czynnika obiegowego zgromadzonego w dolnej części co najmniej jednego retencyjnego zbiornika pośredniego.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni wyposażony w wymienniki ciepła oddzielające obiegi wodne od obiegu odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jedną rewersyjną pompę ciepła w wykonaniu woda-powietrze lub inne urządzenie o podobnym przeznaczeniu umożliwiające normowanie temperatury powietrza w pomieszczeniu.

PL 221 168 B1

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący ma co najmniej jedną rewersyjną pompę ciepła uzdatniającą powietrze obiegowe lub uzdatniającą mieszaninę powietrza obiegowego i powietrza zewnętrznego.

Korzystnie jest gdy niezależny system grzewczo-chłodzący jest wyposażony w co najmniej jeden układ automatycznej regulacji składający się ze sterownika, elementów pomiarowych i regulacyjnych w celu utrzymywania optymalnych parametrów czynnika obiegowego w obiegach wodnych.

Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu funkcjonalnie i technicznie łączy w jeden system instalację grzewczo-chłodzącą i instalacje wodno-kanalizacyjne oraz umożliwia realizację odzysku ciepła i mediów (woda szara, kondensat itp). Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystana odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu w zależności od wymagań komfortu termicznego w okresie letnim do usuwania nadmiaru ciepła odbieranego przez rewersyjne pompy ciepła z pomieszczeń wykorzystuje retencyjne zbiorniki pośrednie, w których gromadzona jest mieszanina wody szarej (tj. woda odzyskana z przyborów sanitarnych i kondensat), która następnie usuwana jest bezpośrednio do kanalizacji lub zostaje użyta do spłukiwania misek ustępowych i pisuarów. Dodatkowo niezależny system grzewczo-chłodzący w zależności od wymagań komfortu termicznego pomieszczeń w okresie zimowym wykorzystuje retencyjne zbiorniki pośrednie do odzysku ciepła z wody szarej (dolne źródło) przez rewersyjne pompy ciepła. Zasadniczym celem wynalazku jest funkcjonalne i techniczne połączenie w jeden spójny system instalacji umożliwiających bezpośrednie wykorzystanie przez system grzewczo-chłodzący oparty na rewersyjnych pompach ciepła mieszaniny powtórnie odzyskanej wody z wybranych przyborów sanitarnych, kondensatu (skroplin) lub innych mediów do usuwania nadmiaru ciepła z budynku w okresach ciepłych lub odzyskiwania ciepła zawartego w przedmiotowych mediach w okresach zimnych.

Oszczędzanie uzdatnionej wody pitnej w czasach stale rosnących cen jest niezwykle ważne i korzystne ze względów ekonomicznych, ale również ekologicznych. W typowych budynkach biurowych około 52% ogólnego zużycia wody wykorzystywane jest do spłukiwania misek ustępowych, około 8% do spłukiwania pisuarów natomiast mycie rąk w umywalkach stanowi około 20% ogólnego zużycia wody pitnej. Zimną i ciepłą wodę użytkową usuwaną do kanalizacji w tradycyjnych rozwiązaniach można wykorzystać bardziej optymalnie. W typowym obiekcie budowlanym wewnętrzna sieć przewodów kanalizacyjnych dla odprowadzania ścieków bytowo-gospodarczych składa się z połączeń do przyborów sanitarnych (tj. umywalek, misek ustępowych pisuarów itp), pionów i przewodów odpływowych umożliwiających odbieranie i usuwanie ścieków w sposób grawitacyjny. Do pomieszczeń węzłów sanitarnych doprowadzone są również rurociągi zimnej wody użytkowej, rurociągi ciepłej wody użytkowej, rurociągi cyrkulacji ciepłej wody użytkowej. W większości przypadków (typowe budynki biurowe) stopień zanieczyszczenia wody po jej wykorzystaniu w przyporach sanitarnych takich jak umywalka jest niewielki, co sprawia że może zostać ona wykorzystana powtórnie.

Wynalazek służy również do wykorzystania mieszaniny odzyskanej wody szarej i kondensatu z kondygnacji powyżej tj. kondensat z urządzeń klimatyzacyjnych oraz woda szara o niewielkim stopniu zanieczyszczenia z przyborów sanitarnych takich jak umywalka spływa do zbiornika. Odzyskana mieszanina cieczy gromadzona jest w retencyjnych zbiornikach pośrednich zlokalizowanych pod stropem kondygnacji niższej lub na poziomie posadzki przedmiotowej kondygnacji. Retencyjny zbiornik pośredni ma za zadanie magazynowanie mieszaniny odzyskanej wody szarej i kondensatu, utrzymywanie odpowiedniego poziomu i jej temperatury czynnika dla obiegów wodnych pomp ciepła, niwelowanie nierównomierności odzysku mediów, oczyszczenie i usuwanie zanieczyszczeń, ewentualne uzdatnianie chemiczne, odpowietrzenie oraz utrzymanie poziomu cieczy przez zapewnienie dopływu ciepłej lub zimnej wody użytkowej. W przypadku konieczności optymalizacji parametrów czynnika obiegowego (tj. temperatur, poziom, ciśnienie itp.) dla obiegów wodnych pomp ciepła będzie możliwe doprowadzenie zimnej lub ciepłej wody użytkowej do pośrednich zbiorników retencyjnych. Każdy retencyjny zbiornik pośredni będzie wyposażony w przelew, przewód wentylacyjny oraz zespół zaworów elektromagnetycznych umożliwiających jego opróżnienie.

Każde z pomieszczeń lub stref w budynku będzie obsługiwane przez co najmniej jedną rewersyjną (tj. pracującą w trybie chłodzenia lub grzania) pompę ciepła typu woda-powietrze, woda-woda lub inne urządzenia umożliwiające normowanie temperatury powietrza w pomieszczeniu. Dwururowe (lub jednorurowe) obiegi wodne połączą poszczególne rewersyjne pompy ciepła oraz retencyjny zbiornik pośredni w jeden wspólny system, który obsługuje pomieszczenia zarówno w środkowej jak i zewnętrznej części budynku. Przepływ czynnika obiegowego w obiegach wodnych będzie wymuszany przez zespoły pompowe. Regulacyjne zawory rozdzielające będą umożliwiały w zależności od poPL 221 168 B1 trzeb niezależny pobór do rurowych obiegów wodnych czynnika obiegowego, w tym odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu, o odpowiedniej temperaturze dzięki stratyfikacji termicznej cieczy w retencyjnym zbiorniku pośrednim.

W przypadku typowego budynku, przy wysokich temperaturach zewnętrznych (okres letni) zdecydowana większość rewersyjnych pomp ciepła będzie działała w trybie chłodzenia. Ciepło odbierane od powietrza wentylacyjnego przez rewersyjne pompy ciepła będzie przekazywane do czynnika obiegowego płynącego w obiegach wodnych, a następnie gromadzone w retencyjnym zbiorniku pośrednim. W retencyjnym zbiorniku pośrednim poziom odzyskanej mieszaniny wody szarej, kondensatu oraz jej temperatura będą utrzymywane na ustalonym poziomie przez układ sterujący. W trakcie normalnego użytkowania nadmiar ciepła zgromadzony w retencyjnym zbiorniku pośrednim będzie usuwany do kanalizacji na przykład przez cykliczne spłukiwanie misek ustępowych oraz pisuarów, co będzie gwarantowało utrzymywanie odpowiedniej temperatury czynnika obiegowego w przewodach systemu.

W okresach przejściowych, część rewersyjnych pomp ciepła (np. w zacienionych częściach budynków) może pracować w trybie podgrzewania powietrza wentylacyjnego pocierając ciepło z obiegu wodnego. Rewersyjne pompy ciepła w nasłonecznionej części budynku w tym samym czasie mogą pracować w trybie chłodzenia tzn. oddawać ciepło z powietrza wentylacyjnego do obiegów wodnych. Jeżeli stosunek rewersyjnych pomp ciepła działających w trybie ogrzewania do rewersyjnych pomp ciepła działających w trybie chłodzenia waha się zakresie od 40% do 60% wówczas ilość ciepła przekazywanego i pobieranego z obiegów wodnych będzie w przybliżeniu taka sama dla rewersyjnych pomp ciepła o podobnych mocach.

W przypadku niskich temperatur zewnętrznych (okres zimowy) zdecydowana większość rewersyjnych pomp ciepła będzie działała w trybie ogrzewania. Niezależny system grzewczo-chłodzący dzięki zastosowaniu rewersyjnych pomp ciepła i retencyjnych zbiorników pośrednich umożliwia również realizację odzysku ciepła.

W sytuacjach wyjątkowych (okres zimowy), gdy temperatura w dolnej części retencyjnego zbiornika pośredniego spadnie poniżej 10°C nadmiar zimnej wody zostanie usunięty do kanalizacji, a powstały niedomiar zostanie uzupełniony ciepłą wodą użytkową. Każda zmiana sposobu pracy rewersyjnych pomp ciepła z ogrzewania na chłodzenie zmniejszy zapotrzebowanie na ciepło.

Opis rysunków:

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na których:

- fig. 1 przedstawia ideowy schemat niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu w pierwszym przykładzie realizacji.

- fig. 2 przedstawia ideowy izometryczny widok głównych elementów niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu w pierwszym przykładzie realizacji.

- fig. 3 przedstawia ideowy rysunek retencyjnego zbiornika pośredniego w pierwszym przykładzie realizacji.

- fig. 4 przedstawia ideowy schemat niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu w drugim przykładzie realizacji.

- fig. 5 przedstawia ideowy schemat niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu w trzecim przykładzie realizacji.

Przedmiot wynalazku w przykładzie I realizacji został uwidoczniony na rysunku zawierającym fig. 1. Wynalazek w przykładzie I realizacji wykorzystuje mieszaninę odzyskanej wody szarej i kondensatu z kondygnacji powyżej tj. kondensat z urządzeń klimatyzacyjnych (15) spływający przewodami (5) oraz wodę szarą o niewielkim stopniu zanieczyszczenia z przyborów sanitarnych takich jak umywalka (B) przewodami (9) spływającą do zbiornika (7). Odzyskana w sposób grawitacyjny mieszanina cieczy gromadzona jest w retencyjnych zbiornikach pośrednich (7) zlokalizowanych pod stropem kondygnacji niższej lub na poziomie posadzki przedmiotowej kondygnacji. Retencyjny zbiornik pośredni (7) w przykładzie I realizacji został uwidoczniony na rysunku zawierającym fig. 3.

Retencyjny zbiornik pośredni (7) ma za zadanie utrzymywanie odpowiednich parametrów czynnika obiegowego dla obiegów wodnych (16.1, 16.2), magazynowanie mieszaniny odzyskanej cieczy, utrzymywanie odpowiedniego poziomu czynnika w zbiorniku, niwelowanie nierównomierności odzysku mediów, oczyszczenie i usuwanie zanieczyszczeń, ewentualne uzdatnianie chemiczne, odpowietrzenie itp. Uzupełnienie czynnika obiegowego w systemie będzie realizowane przez dopływ ciepłej lub zimnej wody użytkowej przewodem (2.1). Dodatkowym zadaniem retencyjnego zbiornika pośredniego (7)

PL 221 168 B1 jest stratyfikacja termiczna mieszaniny czynnika obiegowego systemu, równoważenie ciśnień i różnic przepływów w obiegach wodnych rewersyjnych pomp ciepła (16.1) i (16.2). W przypadku konieczności optymalizacji parametrów czynnika obiegowego (tj. temperatury, poziomu, ciśnienia itp.) dla obiegów wodnych pomp ciepła przez połączenia przewodami nastąpi doprowadzenie zimnej lub ciepłej wody użytkowej do pośredniego zbiornika retencyjnego (7) przewodem (2.1) przez zawór trójdrogowy (24), filtr (12), zabezpieczający izolator przepływów zwrotnych (11) oraz zawór (13). Każdy retencyjny zbiornik pośredni (7) jest wyposażony w przelew rurociągiem (10), przewód wentylacyjny (8) oraz zespół zaworów elektromagnetycznych (17) i (18). Retencyjny zbiornik pośredni (7) może być umieszczony pod stropem kondygnacji (lub wyżej), na której znajdują się zasilane przez niego przybory sanitarne tj. miska ustępowa (T) oraz pisuar (U).

Przedmiot wynalazku w przykładzie I realizacji został uwidoczniony również na rysunku izometrycznym zawierającym fig. 2. Każde z pomieszczeń lub stref w budynku będzie obsługiwane przez co najmniej jedną rewersyjną pompę ciepła (15). Dwururowe (lub jednorurowe) obiegi wodne (16.1) i (16.2) łączą poszczególne rewersyjne pompy ciepła (15) oraz retencyjny zbiornik pośredni (7) w jeden wspólny system, który obsługuje pomieszczenia zarówno w środkowej jak i zewnętrznej części budynku. Przepływ czynnika obiegowego w obiegach wodnych (16.1) i (16.2) jest wymuszany przez zespoły pompowe (23). Każda rewersyjna pompa ciepła (15) posiadała odrębny zestaw regulacyjno-pompowy (14) zapewniający stały przepływ czynnika obiegowego przez rewersyjną pompę ciepła (15). Trójdrogowe zawory rozdzielające (20) i (19) umożliwiają w zależności od potrzeb niezależny pobór do obiegów wodnych (16.1) i (16.2) czynnika obiegowego o odpowiedniej temperaturze dzięki stratyfikacji termicznej cieczy w retencyjnym zbiorniku pośrednim (7). Praca niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego wykorzystującego odzyskaną mieszaninę wody szarej i kondensatu jest nadzorowana i sterowana przez sterownik (22) oraz powiązane z nim czujniki (21) temperatury i ciśnienia.

W przypadku typowego budynku, przy wysokich temperaturach zewnętrznych (okres letni) zdecydowana większość rewersyjnych pomp ciepła (15) działa w trybie chłodzenia. Ciepło odbierane od powietrza wentylacyjnego przekazywane przez nie do czynnika obiegowego płynącego bezpośrednio w obiegach wodnych (16.1) i (16.2), a następnie gromadzone w retencyjnym zbiorniku pośrednim (7). W retencyjnym zbiorniku pośrednim (7) poziom czynnika obiegowego i odzyskanej mieszaniny wody szarej, kondensatu oraz jej temperatura są utrzymywane na ustalonym poziomie. W okresie letnim temperatura w dolnej części retencyjnego zbiornika pośredniego (7) nie powinna być wyższa niż około 32°C.

Każdy retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony z przewodami instalacji kanalizacji (1), do których usuwa nadmiar gorącej cieczy z górnej części zbiornika (7) na przykład przez cykliczne spłukiwanie misek ustępowych (T) oraz/lub pisuarów (U), pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego odpowiednio zwymiarowanymi przewodami (6) po zadziałaniu przycisków (T1), (U1) i otwarciu zaworu elektromagnetycznego (17). Układ automatycznego sterowania (22) przez wskazania czujnika obecności (25) będzie również umożliwiał ewentualnie usuwanie z retencyjnego zbiornika pośredniego (7) czynnika obiegowego o niewłaściwej temperaturze (tj. zbyt gorącej lub zbyt chłodnej - zgodnie z wymaganiami aktualnie obowiązujących przepisów) poza okresami użytkowania misek ustępowych (T) lub pisuarów (U).

W okresach przejściowych część rewersyjnych pomp ciepła (15) (np. w zacienionych częściach budynków) może pracować w trybie podgrzewania powietrza wentylacyjnego pobierając ciepło z obiegów wodnych (16.1) lub (16.2). Rewersyjne pompy ciepła (15) w nasłonecznionej części budynku w tym samym czasie mogą pracować w trybie chłodzenia tzn. oddawać ciepło z powietrza wentylacyjnego do obiegów wodnych (16.1) lub (16.2). Jeżeli stosunek rewersyjnych pomp ciepła (15) działających w trybie ogrzewania do rewersyjnych pomp ciepła (15) działających w trybie chłodzenia waha się w zakresie od 40% do 60% wówczas ilość ciepła przekazywanego i pobieranego z obiegów wodnych (16.1) (16.2) będzie w przybliżeniu taka sama dla rewersyjnych pomp ciepła (15) o podobnych mocach.

W przypadku niskich temperatur zewnętrznych (okres zimowy) zdecydowana większość rewersyjnych pomp ciepła (15) będzie działała w trybie ogrzewania. Niezależny system grzewczo-chłodzący dzięki pracy rewersyjnych pomp ciepła (15) umożliwia również odzyskanie ciepła zawartego w czynniku obiegowym stanowiącym mieszaninę wody szarej i ciepłej wody użytkowej do ogrzania nawiewanego powietrza wentylacyjnego.

W przypadku, gdy temperatura czynnika obiegowego w dolnej części retencyjnego zbiornika pośredniego (7) spadnie poniżej 10°C, nadmiar chłodu zostanie usunięty do przewodów kanalizacyjnych (1), a powstały niedomiar czynnika zostanie uzupełniony przez doprowadzenie ciepłej wody użytkowej

PL 221 168 B1 przewodem (2.1) przez przesterowanie zaworu trójdrogowego (24), filtr (12), zabezpieczający izolator przepływów zwrotnych (11) oraz zawór (13). Każda zmiana sposobu pracy rewersyjnych pomp ciepła (15) z ogrzewania na chłodzenie zmniejszy zapotrzebowanie na ciepło.

Przedmiot wynalazku w drugim przykładzie realizacji został uwidoczniony na rysunku zawierającym fig. 4. Zmiana w porównaniu z rozwiązaniem przedstawionym w przykładzie I polega na tym, że zastosowano zespoły dwóch rozdzielających zaworów trójdrogowych (19), (20) w każdym obiegu wodnym (16.1) i (16.2). Takie rozwiązanie ma na celu polepszenie warunków stratyfikacji termicznej czynnika obiegowego (tj. mieszaniny wody użytkowej, wody szarej i kondensatu) w retencyjnym zbiorniku pośrednim (7) i może mieć zastosowanie w przypadku systemów grzewczo-chłodzących przeznaczonych dla pomieszczeń charakteryzujących się szybkimi zmianami obciążeń cieplno-wilgotnościowych. Przedmiot wynalazku w kolejnym III przykładzie realizacji został uwidoczniony na rysunku zawierającym fig. 5. Zmiana w porównaniu z rozwiązaniem przedstawionym w przykładzie I i II polega na tym, że zastosowano zawory pięciodrogowe (19), (20) w każdym obiegu wodnym (16.1) i (16.2). Takie rozwiązanie ma na celu polepszenie warunków stratyfikacji termicznej czynnika obiegowego (tj. mieszaniny wody użytkowej, wody szarej i kondensatu) w retencyjnym zbiorniku pośrednim (7).

Najważniejsze zalety niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu to:

- połączenie funkcjonalnie i technicznie w jeden spójny system instalacji grzewczo-chłodzącej opartej na rewersyjnych pompach ciepła woda-powietrze z instalacją wodno-kanalizacyjną,

- optymalnie wykorzystanie energii dostarczonej do budynku, uzdatnionej zimnej wody użytkowej oraz kondensatu,

- minimalizacja ryzyka utraty sprawności całego systemu grzewczo-chłodzącego dzięki zdecentralizowaniu,

- znaczne poprawienie efektywności energetycznej budynku i instalacji z nim związanych,

- elastyczność i dowolność w podziale na strefy działania,

- proste rozwiązania instalacyjne i skrócony czas montażu instalacji,

- ograniczenie do niezbędnego minimum wielkości źródeł ciepła i chłodu,

- znaczne obniżenie kosztów eksploatacyjnych budynku,

- możliwość zastosowania niezależnego systemu grzewczo-chłodzącego wykorzystującego odzyskaną mieszaninę wody szarej i kondensatu w budynkach o rożnym przeznaczeniu i charakterze (np. pływalnie, budynki użyteczności publicznej, budynki biurowe, centra handlowe itp.).

Wynalazek ma możliwość zastosowań przemysłowych w budownictwie, ponieważ optymalnie wykorzystuje wymagane przez obowiązujące przepisy techniczno-budowlane niezbędne urządzenia i instalacje stanowiące obligatoryjne wyposażenie techniczne budynków. Przedmiotowy wynalazek jest rozwiązaniem alternatywnym, które może być wykorzystane w celu optymalizacji kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Claims (11)

1. Niezależny system grzewczo-chłodzący do wykorzystania odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu dla obiektu budowlanego co najmniej jednokondygnacyjnego, w którym instalacja grzewczo-chłodząca składa się z co najmniej z jednej pompy ciepła, co najmniej z jednej pompy obiegowej, co najmniej z jednego zaworu regulacyjnego i łączących je sieci przewodów rurowych, znamienny tym, że ma co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) połączony za pomocą co najmniej jednego rurowego obiegu wodnego (16.1, 16.2) wyposażonego w co najmniej jeden zawór regulacyjny (19, 20) i co najmniej jedną rewersyjną pompę ciepła (15) z instalacją odzysku wody szarej i kondensatu.

2. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony z przewodami instalacji odprowadzania kondensatu (5).

3. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony przewodami instalacji kanalizacyjnej z umywalkami (9) lub innymi przyborami sanitarnymi w celu odzysku wody szarej.

PL 221 168 B1

4. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony z przewodami instalacji kanalizacji deszczowej w celu odzysku wody szarej.

5. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) bądź co najmniej jedna jego część jest usytuowana swą wzdłużną osią w pionie w celu stratyfikacji termicznej czynnika obiegowego, braku konieczności hydraulicznego równoważenia obiegów wodnych (16.1, 16.2) równoważenia nierównomierności odzysku mediów, oczyszczenia i usuwania zanieczyszczeń, uzdatniania chemicznego czynnika obiegowego, odpowietrzenia itp.

6. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony z siecią przewodów zimnej wody użytkowej (2) i ciepłej wody użytkowej (4) w celu utrzymywania w obiegach wodnych (16.1) i (16.2) za pomocą zaworów regulacyjnych (19, 20) optymalnych parametrów czynnika obiegowego (tj. temperatury ciśnienia, właściwości fizykochemicznych itp.).

7. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest połączony, korzystnie bezpośrednio z przewodami instalacji kanalizacji (1) w celu usuwania do nich nadmiaru ciepła przez zrzut czynnika obiegowego zgromadzonego w górnej części co najmniej jednego retencyjnego zbiornika pośredniego (7) lub nadmiaru chłodu w wyniku usuwania czynnika obiegowego zgromadzonego w dolnej części co najmniej jednego retencyjnego zbiornika pośredniego (7).

8. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden retencyjny zbiornik pośredni (7) jest wyposażony w wymienniki ciepła oddzielające obiegi wodne (16.1) i (16.2) od obiegu odzyskanej mieszaniny wody szarej i kondensatu.

9. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna rewersyjna pompa ciepła (15) jest pompą ciepła w wykonaniu woda-powietrze lub innym urządzeniem o podobnym przeznaczeniu umożliwiającym normowanie temperatury powietrza w pomieszczeniu.

10. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna rewersyjna pompa ciepła (15) uzdatnia powietrze obiegowe lub uzdatnia mieszaninę powietrza obiegowego i powietrza zewnętrznego.

11. Niezależny system grzewczo-chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w co najmniej jeden układ automatycznej regulacji składający się ze sterownika (22), elementów pomiarowych i regulacyjnych w celu utrzymywania optymalnych parametrów czynnika obiegowego w obiegach wodnych (16.1) i (16.2).