SI25060A - Brezšumna toplotna črpalka - Google Patents

Abstract

Brezšumna toplotna črpalka za pripravo tople sanitarne vode rešuje problem velikega hrupa in odvoda kondenzata, ki je značilen za sedaj znane tovrstne toplotne črpalke. Prijavljena brezšumna toplotna črpalka namreč omogoča mirno in brezhrupno delovanje, ker ne obsega ventilatorja ob uparjalniku in delovanje brez ustvarjenega kondenzata ter posledično njegovega odvajanja. Rešitev temelji na velikopovršinskem uparjalniku (4), ki je integriran v plašč (5) tako, da je s kompresorjem (1) pretočno spojen preko sesalnega voda (10) in, da je s kondenzatorjem (2) pretočno spojen preko tekočinskega voda (12) z dušilnim elementom (3).

Description

BREZŠUMNA TOPLOTNA ČRPALKA

Predmet izuma

Predmet izuma je brezšumna toplotna črpalka za pripravo tople sanitarne vode z osrednjim hranilnikom toplote, ki ima uparjalnik vgrajen v zunanji plašč in, ki kot toplotni vir uporablja toploto zraka vgradnega prostora in naravno termodinamično konvekcijo.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga rešuje izum, je takšna konstrukcija brezšumne toplotne črpalke, ki bo kot toplotni vir uporabljala toploto zraka vgradnega prostora brez posebnih priključkov in zračnih kanalov za dovod in odvod zraka in, ki bo omogočala delovanje toplotne črpalke brez hrupa, zaradi česar bo primerna zlasti za notranjo postavitev v zgradbah. Hkrati rešuje problem velike porabe električne energije, je kompaktna ter enostavna za izdelavo, sestavo in uporabo.

Stanje tehnike

Znana je izvedba toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode oziroma za njeno segrevanje, ki se sestoji iz agregata in hranilnika tople sanitarne vode. Agregat tvorijo kompresor, uparjalnik z ventilatorjem, dušilni organ, kondenzator ter krmilnik. Hladilni sistem te znane toplotne črpalke je izveden kot zaprt krožni sistem, v katerem se pretaka hladivo, oziroma ustrezno sredstvo za hlajenje, kot prenašalec toplote. V teh primerih se uporabijo hladiva, ki se uparijo že pri nižjih temperaturah, nekoč snov freon, dandanes R22, R134a in mešanica iz R404a ter R410a, ki nimajo škodljivih vplivov na okolje. Toplotna črpalka deluje tako, da se pri nižjem tlaku in pri nižji temperaturi v uparjalniku hladivo upari in pri tem odvzame toploto iz zraka, ki ga ventilator potiska skozi uparjalnik. V kompresorju se nato hladivo stisne na višji tlak, zaradi česar njegova temperatura naraste na temperaturo, ki je višja od temperature vode v hranilniku tople sanitarne vode. Hladivo nato v kondenzatorju odda toploto vodi in se utekočini. Z ekspanzijo hladila se mu tlak in temperatura znižata na prvotno vrednost, s čimer je krožni proces sklenjen. Ta proces se ves čas obratovanja toplotne črpalke kontinuirano ponavlja. Slabost te znane rešitve toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode je v tem, da ventilator pri njenem delovanju povzroča velik hrup ter velik prepih oziroma kroženje zraka. Nadalje je njena slabost tudi v tem, da se zaradi velike temperaturne razlike med zrakom in uparjalnikom med delovanjem ustvarja in izloča kondenzat, ki ga je iz toplotne črpalke potrebno odvajati.

Obstajajo različne izvedbe toplotnih črpalk za segrevanje sanitarne vode, ki delujejo na predhodno opisanem principu. Tako so lahko kompaktne izvedbe, pri kateri so vsi sestavni sklopi agregata in hranilnika tople sanitarne vode integrirani znotraj ene zaključene enote. Lahko so izvedbe z ločenim agregatom in hranilnikom tople sanitarne vode. Nadalje so lahko delno kompaktne izvedbe, z ločenim uparjalnikom ali ločenim kondenzatorjem. V večini primerov imajo tovrstne toplotne črpalke vgrajen rebrasti uparjalnik, so pa znane tudi izvedbe, ki namesto rebrastega lamelnega uparjalnika z ventilatorjem uporabljajo sprejemnik sončne energije, na primer solarni kolektor, nameščen na strehi objekta ali ob njem.

Predhodno opisane slabosti znanih rešitev toplotnih črpalk za pripravo tople sanitarne vode predstavljajo nerešen tehnični problem.

Opisani tehnični problem bo rešen z brezšumno toplotno črpalko za pripravo tople sanitarne vode, ki pri delovanju ne bo povzročala hrupa, ne bo izločala kondenzata in bo kot toplotni vir koristila toploto zraka vgradnega prostora.

Opis izuma in metoda njegove uporabe

Izum temelji na razvoju toplotnih črpalk za pripravo tople sanitarne vode, ki bo delovala neslišno, pri kateri priključki in zračni kanali za dovod zunanjega in odvod odpadnega zraka ne bodo potrebni, ker bo kot toplotni vir uporabljala toploto vgradnega prostora in, pri kateri odvajanje kondenzata ne bo potrebno.

Rešitev tega problema po izumu temelji na inovativni izvedbi uparjalnika velike površine, integriranega v zunanji plašč toplotne črpalke.

V primeru brezšumne toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode po izumu gre za kompaktno izvedbo toplotne črpalke z vgrajenim hranilnikom tople sanitarne vode, pri kateri je namesto klasičnega lamelnega uparjalnika z ventilatorjem uporabljen velikopovršinski uparjalnik brez ventilatorja, integriran v zunanji plašč toplotne črpalke.

Kot toplotni vir koristi toploto zraka vgradnega prostora in naravno termodinamično konvekcijo.

Izvedba brezšumne toplotne črpalke je zasnovana tako, da za delovanje ne potrebuje ventilatorja za dovajanje in potiskanje zraka skozi lamelni uparjalnik, zaradi česar je brezšumna ter hkrati energijsko bolj učinkovita, saj ne uporablja dodatne energije za kroženje zraka. Ventilator pri klasičnih tovrstnih toplotnih črpalkah namreč povzroča velik hrup in močan pretok zraka v vgradni prostor ali v zračne kanale.

Da bi prikazali osnovni princip izvedbe ter delovanja brezšumne toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode, bo le-ta v nadaljevanju opisana na osnovi prednostnega izvedbenega primera in predstavljena s pomočjo slike, ki prikazuje:

Sl. 1 brezšumno toplotno črpalko po prijavljenem izumu, v stranskem risu in v delnem vzdolžnem prerezu

Pri tem sklicevalne oznake na sliki predstavljajo:

1- kompresor

2- kondenzator

3- dušilni element

4- uparjalnik

5- plašč

6- izolacija

7- hranilnik

8- dovod

9- odvod

10- sesalni vod

11- Tlačni vod

12- Tekočinski vod

Brezšumno toplotno črpalko za pripravo tople sanitarne vode po prijavljenem izumu tvorijo plašč 5 z vgrajenim uparjalnikom 4, hranilnik 7 z dovodom 8 in odvodom 9, kondenzator 2 in kompresor 1.

Hranilnik 7 je fiksno nameščen znotraj plašča 5, nad njim pa se nahaja fiksno nameščen kompresor 1. Prostor med zunanjo steno hranilnika 7 in notranjo steno plašča 5 je napolnjen z ustrezno izolacijo 6, ki hranilnik 7 praviloma obdaja z vseh strani.

Hranilnik 7 po zunanjem obodu obdaja cevni kondenzator 2, ki je na eni strani pretočno spojen s tekočinskim vodom 12 z dušilnim elementom 3, dočim je na drugi strani prav tako pretočno spojen s tlačnim vodom 11 ter preko njega s kompresorjem 1. V kompresor 1 je pretočno izveden še sesalni vod 10, ki je z drugim koncem prav tako pretočno spojen z uparjalnikom 4 v plašču 5.

Nekoliko nad dnom je skozi plašč 5 v hranilnik 7 izveden dovod 8 hladne vode iz vodovodnega omrežja, dočim je vanj nekoliko pod vrhom izveden odvod 9 segrete oziroma tople vode v razvodni sistem sanitarne vode znotraj objekta.

V nadaljevanju je opisano delovanje brezšumne toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode.

Ko kompresor 1 hladivo stisne na višji tlak, se hladivu posledično dvigne tudi temperatura. Kompresor 1 nato hladivo po tlačnem vodu 11 potisne v kondenzator 2. Na poti skozi kondenzator 2 hladivo odda toploto sanitarni vodi v hranilniku 7, se posledično ohladi in se utekočini. Utekočinjeno hladivo po tekočinskem vodu 12 vstopi v dušilni element 3 in ekspandira, zaradi česar hladivu drastično pade tlak, drastično se mu zmanjša tudi temperatura. Tako podhlajeno hladivo iz dušilnega elementa 3 nadaljuje pot v uparjalnik 4. Na poti skozi uparjalnik 4 hladivo prostorskemu zraku odvzame toploto in se ponovno upari. Tako uparjeno hladivo se nato iz uparjalnika 4 preko sesalnega voda 10 dovaja nazaj v kompresor 1, s čimer je ciklični zaprti krožni • · · proces sklenjen. Ta proces se med delovanjem brezšumne toplotne črpalke permanentno ponavlja.

V hranilnik 7 doteka hladna voda iz omrežja po dovodu 8 in se v njem po predhodno opisanem postopku segreje. Topla sanitarna voda se iz hranilnika 7 po odvodu 9 dovaja v razvod sanitarne vode v objektu.

Brezšumna toplotna črpalka za pripravo tople sanitarne vode po zumu je kompaktne izvedbe in deluje po sistemu zrak/voda. Njeno delovanje je tiho in mirno, odvajanje kondenzata ni potrebno, ker ne nastaja.

Claims (3)

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Brezšumna toplotna črpalka za pripravo tople sanitarne vode, ki obsega plašč (5), v katerega je vgrajen z izolacijo (6) obdan hranilnik (7) s kondenzatorjem (2) na zunanjem obodu, dovodom (8) ter odvodom (9) in, ki dalje obsega kompresor (1), značilna po tem, da je v plašč (5) integriran velikopovršinski uparjalnik (4), ki je na eni strani preko sesalnega voda (10) pretočno spojen s kompresorjem (1) in je na drugi strani preko tekočinskega voda (12) z dušilnim elementom (3) pretočno spojen s kondenzatorjem (2).

2. Toplotna črpalka po zahtevku 1, značilna po tem, da je velikopovršinski uparjalnik (4) lahko poljubne izvedbe in je na notranjo steno plašča (5) fiksno pritrjen s poljubnim pritrdilnim sredstvom.

3. Postopek delovanja brezšumne toplotne črpalke za pripravo tople sanitarne vode, značilen po tem, da utekočinjeno hladivo iz kondenzatorja (2) po tekočinskem vodu (12) doteka v dušilni element (3) kjer ekspandira in hladivu se posledično drastično znižata tlak in temperatura; da iz dušilnega elementa (3) podhlajeno hladivo potuje dalje po tekočinskem vodu (12) v uparjalnik (4), pri čemer na poti skozi uparjalnik (4) prostorskemu zraku odvzame toploto in hladivo se ponovno upari; tako uparjeno hladivo se nato iz uparjalnika (4) preko sesalnega voda (10) dovaja nazaj v kompresor (1) , s čimer je ciklični zaprti krožni proces sklenjen in se med delovanjem brezšumne toplotne črpalke permanentno ponavlja.