PL238385B1 - Gruntowa pompa ciepła - Google Patents

Abstract

Gruntowa pompa ciepła, zawierająca dolne źródło ciepła - parowacz zasilane ciepłem gruntu przenoszonym cieczą niskokrzepnącą z gruntowego wymiennika ciepła, górne źródło ciepła - skraplacz, gruntowy wymiennik ciepła, sprężarkę, połączone w obiegu termodynamicznym lewobieżnym, wyposażona w układy do regulacji i sterowania i element rozprężający. Gruntowa pompa charakteryzuje się tym, że ma dodatkowy wymiennik ciepła - dochładzacz (1), który z jednej strony połączony jest poprzez zawór rozprężny (2) z parowaczem (3), a z drugiej strony ze skraplaczem (4) i gruntowym wymiennikiem ciepła (5), który z drugiej strony połączony jest poprzez pompę (6) cieczy niskokrzepnącej z parowaczem (3). Parowacz (3) poprzez sprężarkę (7) połączony jest ze skraplaczem (4), przy czym gruntowa pompa ciepła wyposażona jest w sterownik elektroniczny (8). Dochładzacz (1) ze skraplaczem (4) oraz parowacz (3) ze sprężarką (7) połączone są poprzez wymiennik regeneracyjny. Korzystnie gruntowa pompa ciepła ma więcej niż jeden gruntowy wymiennik ciepła (5), przy czym każdy połączony jest z jednej strony poprzez zawór z rozdzielaczem, a z drugiej strony poprzez kolektor zbiorczy z dochładzaczem (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem patentu jest gruntowa pompa ciepła.

Znana jest z literatury „Kompendium ogrzewnictwa i klimatyzacji” Recknagel, Sprenger, Schramek, wydawnictwa OMNI SCALA, Wrocław 08/09 i przedstawiona na schemacie na str. 596 pompa ciepła, która zasilana jest powietrzem w dolnym źródle ciepła, może być także zasilana wodą, zawierająca układ chłodzenia powietrza zewnętrznego składający się ze sprężarki połączonej poprzez rurociągi z dwoma wymiennikami ciepła, parowaczem i skraplaczem, wyposażona w element dławiący i zawór sterujący pracą w cyklach grzania i odszraniania. W tej samej publikacji przedstawiony jest na str. 2051 schemat pompy ciepła zasilanej ze studni wodą gruntową składający się z rurociągów wymiennika ciepła, zaworu zwrotnego, pomp wody gruntowej. Woda gruntowa czerpana jest ze studni zasilającej i doprowadzana do parownika pompy ciepła. Tu odbierane jest zawarte w niej ciepło, a ochłodzona woda odprowadzana jest do studni spustowej. W znanych pompach ciepła wymienniki ciepła w celu powiększenia powierzchni wymiany ciepła zwykle wyposażone są w ożebrowanie.

W pompach ciepła wykorzystujących ciepło z gruntu, do doprowadzenia ciepła do parowacza pompy potrzebna jest specjalna instalacja nazywana gruntowym wymiennikiem ciepła. Tego typu pompy wymagają zastosowania kolektorów gruntowych pionowych lub poziomych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego 415540 znany jest układ gruntowej pompy ciepła z funkcją chłodzenia zawierający dolne źródło ciepła, wymienniki ciepła i chłodu, wyposażonego w układ automatycznej regulacji i sterowania, wentylator i urządzenia do odwracania obiegu czynnika chłodniczego, który charakteryzuje się tym, że w obiegu właściwym pompy ciepła parownik połączony jest przewodami rurowymi z jednej strony z dolnym źródłem ciepła w postaci gruntowego wymiennika ciepła zasilanego glikolem zasysanym pompą obiegową, a z drugiej strony poprzez 4-drogowy zawór ze sprężarką, połączoną poprzez ten sam 4-drogowy zawór ze skraplaczem współpracującym z wentylatorem przekazującym ciepło bezpośrednio do pomieszczeń i połączonym poprzez rozprężny zawór z parownikiem. Dla funkcji grzania czynnik chłodniczy jest kierowany od sprężarki przez 4-drogowy zawór do skraplacza, następnie na filtr, wziernik i przez rozprężny zawór do parownika, z którego trafia na 4-drogowy zawór i do sprężarki. Dla funkcji chłodzenia czynnik chłodniczy ze sprężarki kierowany jest przez 4-drogowy zawór do parownika, następnie na filtr, wziernik i przez rozprężny zawór do skraplacza, po czym kierowany jest z powrotem przez 4- drogowy zawór do sprężarki.

Gruntowa pompa ciepła, według wynalazku, zawierająca dolne źródło ciepła - parowacz zasilane ciepłem gruntu przenoszonym cieczą niskokrzepnącą z gruntowego wymiennika ciepła, górne źródło ciepła - skraplacz, gruntowy wymiennik ciepła, sprężarkę, połączone w obiegu termodynamicznym lewobieżnym, wyposażona w układy do regulacji i sterowania i element rozprężający, charakteryzuje się tym, że ma dodatkowy wymiennik ciepła - dochładzacz, który z jednej strony połączony jest poprzez zawór rozprężny z parowaczem, a z drugiej strony ze skraplaczem i gruntowym wymiennikiem ciepła. Dochładzacz połączony jest poprzez parowacz z pompą cieczy niskokrzepnącej. Gruntowy wymiennik ciepła z drugiej strony połączony jest poprzez pompę cieczy niskokrzepnącej z parowaczem, zaś parowacz poprzez sprężarkę połączony jest ze skraplaczem. Pompa ciepła wyposażona jest w wymiennik regeneracyjny. Dochładzacz ze skraplaczem oraz parowacz ze sprężarką połączone są poprzez wymiennik regeneracyjny. Gruntowa pompa ciepła wyposażona jest w sterownik elektroniczny, który reguluje jej pracę.

Ciecz pośredniczącą - niskokrzepnącą stanowi glikol, roztwór glikolu albo solanka.

Dzięki zastosowaniu dodatkowego wymiennika ciepła - dochładzacza uzyskuje się znaczne dochłodzenie ciekłego czynnika chłodniczego przed zaworem rozprężnym. W ten sposób powiększa się wydajność cieplną parowacza a tym samym i efektywność pompy ciepła COP. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest wykorzystanie znacznego zasobu zimna cieczy niskokrzepnącej, niskie koszty dodatkowego wymiennika ciepła, a w efekcie pompa ciepła zwiększa istotnie współczynnik efektywności energetycznej COP.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat pompy według wynalazku wyposażonej w wymiennik rege neracyjny, fig. 2 przedstawia schemat gruntowego wymiennika ciepła.

P r z y k ł a d

Gruntowa pompa ciepła zawiera dolne źródło ciepła - parowacz 3, który z jednej strony, poprzez zawór rozprężny 2 połączony jest z dodatkowym wymiennikiem ciepła - dochładzaczem 1 i poprzez pompę 6 cieczy niskokrzepnącej z gruntowym wymiennikiem ciepła - sondą 5. Z drugiej

PL 238 385 B1 strony połączony jest ze skraplaczem 4 i sondą 5. Praca gruntowej pompy ciepła regulowana jest układem sterującym poprzez sterownik elektroniczny 8.

Ciekły czynnik chłodniczy płynie ze skraplacza 4 poprzez dochładzacz 1 i zawór rozprężny 6 do parowacza 3, gdzie wrze odbierając ciepło z glikolu przepływającego przez wężownice Ai i A2 sondy gruntowej 5. Glikol z sondy gruntowej 5 płynie przez dochładzacz 1, gdzie dochładza ciekły czynnik chłodniczy i ogrzewa się przed parowaczem. Następnie w parowaczu 3 oddaje ciepło i ochładza się nawet poniżej 0°C. Po wyjściu z parowacza 3 glikol płynie tłoczny pompą 6 do sondy gruntowej 5. Dochładzacz 1 ze skraplaczem 4 oraz parowacz 3 ze sprężarką 7 połączone są poprzez wymiennik regeneracyjny 9. Ciekły czynnik chłodniczy płynie ze skraplacza 4 przez wymiennik regeneracyjny 9, gdzie dochładza się przegrzewając pary czynnika na ssaniu sprężarki 7. Następnie płynie przez dochładzacz 1 i zawór rozprężny 6 do parowacza 3 gdzie wrze odbierając ciepło z solanki przepływającej przez wężownice Ai i A2 sondy gruntowej 5. Solanka płynie z sondy gruntowej 5 przez dochładzacz 1, gdzie dochładza ciekły czynnik chłodniczy i ogrzewa się przed parowaczem 3, następnie w parowaczu 3 oddaje ciepło i ochładza się nawet poniżej 0°C. Po wyjściu z parowacza 3 solanka płynie tłoczoną pompą 6 do sondy gruntowej 5.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Gruntowa pompa ciepła, zawierająca dolne źródło ciepła - parowacz zasilane ciepłem gruntu przenoszonym cieczą niskokrzepnącą z gruntowego wymiennika ciepła, górne źródło ciepła - skraplacz, gruntowy wymiennik ciepła, sprężarkę, połączone w obiegu termodynamicznym lewobieżnym, wyposażona w układy do regulacji i sterowania i element rozprężający, znamienna tym, że ma dodatkowy wymiennik ciepła - dochładzacz (1), który z jednej strony połączony jest poprzez zawór rozprężny (2) z parowaczem (3), a z drugiej strony ze skraplaczem (4) i gruntowym wymiennikiem ciepła (5), przy czym dochładzacz (1) połączony jest poprzez parowacz (3) z pompą (6) cieczy niskokrzepnącej, zaś wymiennik ciepła (5) z drugiej .strony połączony jest poprzez pompę (6) cieczy niskokrzepnącej z parowaczem (3), który poprzez sprężarkę (7) połączony jest ze skraplaczem (4), przy czym dochładzacz (1) ze skraplaczem (4) oraz parowacz (3) m sprężarką (7) połączone są poprzez wymiennik regeneracyjny (9), zaś gruntowa pompa ciepła wyposażona jest w sterownik elektroniczny (8).