PL248519B1 - Sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody składające się z izolowanego termicznie dwukomorowego zbiornika wody (1) w postaci pionowo ustawionego walca, w którym znajduje się sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na pierwszą komorę (A) schłodzonej wody i drugą komorę (B) ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody (1) pierwsza komora (A) schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4). Do pierwszej komory (A) schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory (B) ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca (5). W rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory (A) schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory (B) ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury. Pompa obiegowa (3), pompa odprowadzająca (5) i czujniki temperatury połączone są ze sterownikiem. Charakteryzuje się ono tym, że w zbiorniku wody (1) zamocowana jest na stałe promieniowo ułożona ścianka działowa (8), do której boku znajdującego się w osi zbiornika wody (1) zamocowana jest obrotowo za pomocą zawiasu (9) przegroda (2). W boku przegrody (2) niezamocowanym do zawiasu (9) umieszczony jest czujnik położenia przegrody (2). Pompa odprowadzająca (5) połączona jest poprzez wymiennik ciepła (11) i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą (A) schłodzonej wody. Wymiennik ciepła (11) połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło (12), która wraz z czujnikiem położenia przegrody (2) połączona jest ze sterownikiem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody, zwłaszcza podgrzewanej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii.

Z opisu zgłoszenia patentowego DE102004039626A1 znany jest zasobnik z cieczą stanowiącą medium magazynujące ciepło, zawierający dwie komory - jedną do oddawania ciepła, a drugą do pochłaniania ciepła. Stosunek objętości tych komór jest zmienny, przy czym zwiększenie objętości jednej z komór powoduje zmniejszenie objętości drugiej. Mechanizm wymiany ciepła jest połączony z jednostką transportową i umożliwia przekazywanie ciepła pomiędzy medium roboczym, takim jak np. olej termiczny, a cieczą magazynującą ciepło. Przedmiotem zgłoszenia jest również niezależne zastrzeżenie patentowe dotyczące sposobu magazynowania energii cieplnej.

Celem wynalazku jest zrównoważone, oszczędne i efektywne magazynowanie nadmiarowej energii cieplnej.

Przedmiotem wynalazku jest sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody posiadające izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody w postaci pionowo ustawionego walca, w którym znajduje się sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda, która dzieli zbiornik wody na pierwszą komorę schłodzonej wody i drugą komorę ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody pierwsza komora schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą ciepłej wody poprzez pompę obiegową i podgrzewacz wody. Do pierwszej komory schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca. W rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury. Pompa obiegowa, pompa odprowadzająca i czujniki temperatury połączone są ze sterownikiem. Jego istotą jest to, że w zbiorniku wody zamocowana jest na stałe promieniowo ułożona ścianka działowa, do której boku znajdującego się w osi zbiornika wody zamocowana jest obrotowo za pomocą zawiasu przegroda. W boku przegrody niezamocowanym do zawiasu umieszczony jest czujnik położenia przegrody. Pompa odprowadzająca połączona jest poprzez wymiennik ciepła i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą schłodzonej wody. Wymiennik ciepła połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło, która wraz z czujnikiem położenia przegrody połączona jest ze sterownikiem.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że ciepła woda jest efektywnie magazynowana, co przyczynia się do bardziej zrównoważonego i oszczędnego zarządzania energią cieplną.

Urządzenie według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawione jest na schematycznym rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: Fig. 1 - widok perspektywiczny urządzenia, Fig. 2 - przekrój poprzeczny urządzenia wzdłuż linii A-A z Fig. 1 z elementami układu sterowania.

Sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody w przykładzie wykonania zastosowane jest w systemie grzewczym budynku użyteczności publicznej do gromadzenia ciepłej wody pośrednio wykorzystywanej do ogrzewania pomieszczeń oraz do podgrzewania wody użytkowej. Sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody posiada izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody 1 w kształcie pionowo ustawionego walca o pojemności 1000 I. Zbiornik ten wykonany jest ze stali nierdzewnej zabezpieczonej powłoką antykorozyjną i otoczony jest warstwą izolacji termicznej wykonanej ze styropianu i wełny mineralnej. W zbiorniku wody 1, w jego osi znajduje się bok promieniowo ułożonej ścianki działowej 8 wykonanej z materiału kompozytowego. W tym boku ścianki działowej 8 zamontowany jest zawias 9 o pionowej osi obrotu, do którego zamocowana jest jednym ze swoich boków prostokątna, ustawiona pionowo, termoizolacyjna przegroda 2. Ta uszczelniona odporną na temperatury gumą i przemieszczalna względem ścian zbiornika wody 1 przegroda 2 wykonana jest z wytrzymałego mechanicznie elastomeru i dzieli zbiornik wody 1 na pierwszą komorę A schłodzonej wody i drugą komorę B ciepłej wody. Poza zbiornikiem wody 1 pierwsza komora A schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą B ciepłej wody poprzez pompę obiegową 3 i podgrzewacz wody 4. Pompa obiegowa 3 połączona jest z pierwszą komorą A schłodzonej wody przez króciec zamontowany w dole tej komory, przy ściance działowej 8. Do pompy obiegowej 3 podłączony jest króciec uzupełniającej wody. Podgrzewacz wody 4 połączony jest z drugą komorą B ciepłej wody przez króciec zamontowany w środku wysokości tej komory, przy ściance działowej 8. Do podgrzewania wody stosowane są panele solarne oraz uzupełniająco kocioł na gaz. Do drugiej komory B ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest cyrkulacyjna pompa odprowadzająca 5. Pompa odprowadzająca 5, do której pod łączony jest króciec nadmiarowej wody połączona jest poprzez wymiennik ciepła 11 i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą A schłodzonej wody. Rura odprowadzająca wodę zamontowana jest przy ściance działowej 8 w górnej części drugiej komory B ciepłej wody, a rura doprowadzająca wodę zamontowana jest przy ściance działowej 8 w połowie wysokości pierwszej komory A schłodzonej wody. Jako wymiennik ciepła 11 zastosowany jest wymiennik płaszczowo-rurowy, który połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło 12. Czynnikiem odbierającym ciepło jest uzdatniona woda. Pompa obiegowa 3, pompa odprowadzająca 5 i pompa czynnika odbierającego ciepło 12 połączone są ze sterownikiem 7. Do sterownika 7 podłączone są dwa czujniki temperatury 6.1 i 6.2, przy czym czujnik temperatury 6.1 umieszczony jest w rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory A schłodzonej wody, a czujnik temperatury 6.2 znajduje się w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory B ciepłej wody. Jako czujniki temperatury 6.1,6.2 zastosowane są oporowe czujniki Pt100. Do sterownika 7 podłączony jest także ultradźwiękowy czujnik położenia 10 przegrody 2 w zbiorniku wody 1, który umieszczony jest w boku przegrody 2 niezamocowanym do zawiasu 9.

Działanie sterowanego urządzenia do magazynowania ciepłej wody według wynalazku przedstawionego w przykładzie wykonania polega na tym, że za pomocą pompy obiegowej 3 przetłacza się wodę z pierwszej komory A schłodzonej wody do podgrzewacza wody 4. Tu podgrzewa się ją do wymaganej temperatury i magazynuje się ją drugiej komorze B ciepłej wody. Zgromadzoną ciepłą wodę, w zależności od potrzeb za pomocą pompy odprowadzającej 5 doprowadza się do wymiennika ciepła 11. W wymienniku ciepła 11 przekazywane jest jej ciepło do czynnika odbierającego ciepło dostarczanego pompą czynnika odbierającego ciepło 12. Czynnik ten następnie wykorzystuje się do ogrzewania pomieszczeń budynku lub w instalacji CWU. Schłodzoną w wymienniku ciepła 11 wodę kieruje się rurą doprowadzającą wodę do pierwszej komory A schłodzonej wody. Sterowanie urządzeniem do magazynowania ciepłej wody odbywa się z wykorzystaniem sterownika 7, do którego przesyłane są sygnały z czujników temperatury 6.1 i 6.2 mierzących w sposób ciągły odpowiednio temperaturę schłodzonej wody doprowadzanej do pierwszej komory A schłodzonej wody i temperaturę ciepłej wody odprowadzanej z drugiej komory B ciepłej wody. Sterownik 7 zarządza pracą pompy obiegowej 3, pompy odprowadzającej 5 i pompy czynnika odbierającego ciepło 12. Przemieszczenia niezamocowanego do zawiasu 9 boku przegrody 2 w zbiorniku wody 1 pod wpływem zmian działającego na nią ciśnienia wody zmieniają w odwrotnej zależności pojemność pierwszej komory A schłodzonej wody i drugiej komory B ciepłej wody. O tych przemieszczeniach przegrody 4, a tym samym o zmianie ilości zmagazynowanej ciepłej wody informuje na bieżąco czujnik położenia 10, który wysyła odpowiednie sygnały do sterownika 7. Bilans wody w komorach zbiornika wody 1 kontroluje się również poprzez doprowadzanie uzupełniającej wody oraz odprowadzanie nadmiarowej wody.

Sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody skutecznie podgrzewa i gromadzi wodę o odpowiedniej temperaturze zapewniając ogrzewanie i ciepłą wodę użytkową w budynku.

Wykaz oznaczeń

- zbiornik wody

A - pierwsza komora schłodzonej wody

B - druga komora ciepłej wody

- przegroda

- pompa obiegowa 4 - podgrzewacz wody 5 - pompa odprowadzająca 6.1,6.2 - czujnik temperatury 7 - sterownik

- ścianka działowa

- zawias

- czujnik położenia 11 - wymiennik ciepła 12 - pompa czynnika odbierającego ciepło.

Claims (1)

1. Sterowane urządzenie do magazynowania ciepłej wody posiadające izolowany termicznie dwukomorowy zbiornik wody (1) w postaci pionowo ustawionego walca, w którym znajduje się

PL 248519 Β1 sztywna, uszczelniona i przemieszczalna względem jego ścian termoizolacyjna przegroda (2), która dzieli zbiornik wody (1) na pierwszą komorę (A) schłodzonej wody i drugą komorę (B) ciepłej wody, natomiast poza zbiornikiem wody (1) pierwsza komora (A) schłodzonej wody połączona jest z drugą komorą (B) ciepłej wody poprzez pompę obiegową (3) i podgrzewacz wody (4) tudzież do pierwszej komory (A) schłodzonej wody podłączona jest rura doprowadzająca wodę, a do drugiej komory (B) ciepłej wody przez rurę odprowadzającą wodę podłączona jest pompa odprowadzająca (5) oraz w rurze doprowadzającej wodę do pierwszej komory (A) schłodzonej wody i w rurze odprowadzającej wodę z drugiej komory (B) ciepłej wody umieszczone są czujniki temperatury (6.1, 6.2), przy czym pompa obiegowa (3), pompa odprowadzająca (5) i czujniki temperatury (6.1, 6.2) połączone są ze sterownikiem (7), znamienne tym, że w zbiorniku wody (1) zamocowana jest na stałe promieniowo ułożona ścianka działowa (8), do której boku znajdującego się w osi zbiornika wody (1) zamocowana jest obrotowo za pomocą zawiasu (9) przegroda (2), przy czym w boku przegrody (2) niezamocowanym do zawiasu (9) umieszczony jest czujnik położenia (10) przegrody (2), zaś pompa odprowadzająca (5) połączona jest poprzez wymiennik ciepła (11) i rurę doprowadzającą wodę z pierwszą komorą (A) schłodzonej wody oraz wymiennik ciepła (11) połączony jest z pompą czynnika odbierającego ciepło (12), która wraz z czujnikiem położenia (10) przegrody (2) połączona jest ze sterownikiem (7).