SK500062018U1 - Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním - Google Patents

Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním Download PDF

Info

Publication number
SK500062018U1
SK500062018U1 SK50006-2018U SK500062018U SK500062018U1 SK 500062018 U1 SK500062018 U1 SK 500062018U1 SK 500062018 U SK500062018 U SK 500062018U SK 500062018 U1 SK500062018 U1 SK 500062018U1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
heat
combustion
refrigeration machine
absorption refrigeration
cooling system
Prior art date
Application number
SK50006-2018U
Other languages
English (en)
Other versions
SK8540Y1 (sk
Inventor
Jozef Konczer
Július Lukovics
Ernest Szabó
Tomáš Potásch
Original Assignee
Heloro S. R. O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heloro S. R. O. filed Critical Heloro S. R. O.
Priority to SK50006-2018U priority Critical patent/SK8540Y1/sk
Priority to PCT/IB2019/050415 priority patent/WO2019142138A1/en
Priority to EP19709558.1A priority patent/EP3740720A1/en
Publication of SK500062018U1 publication Critical patent/SK500062018U1/sk
Publication of SK8540Y1 publication Critical patent/SK8540Y1/sk

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0014—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using absorption or desorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0096—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater combined with domestic apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/02—Compression-sorption machines, plants, or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/02—Photovoltaic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F24D2200/123—Compression type heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F24D2200/126—Absorption type heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/26—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/32—Heat sources or energy sources involving multiple heat sources in combination or as alternative heat sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/007—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in sorption type systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Okruh teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja (3) je pripojený na spaľovací zdroj tepla, ktorý vykuruje vodu v rozvode (9) tepla. Teplo z chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja (3), sa prečerpáva tepelným čerpadlom (4) do spiatočnej vetvy rozvodu (9) tepla. Výstup tepelného čerpadla (4) je zapojený do spiatočnej vetvy rozvodu (9) tepla, výhodne cez výmenník (6) tepla. Spaľovacím zdrojom tepla môže byť kotol (1) a/alebo kogeneračná jednotka (2), výhodne obe poháňané zemným plynom. Na zvýšenie efektivity môže systém zahŕňať aj akumulačnú nádrž (5), solárny panel (7) a fotovoltický panel (8). Riadiaca jednotka (11) ovláda jednotlivé prvky a zariadenia systému, ovláda obehové čerpadlá (12), trojcestné ventily (10) a môže vyhodnocovať stav systému podľa údajov z pripojených snímačov teploty a prietoku.

Description

Technické riešenie sa týka nového spôsobu centrálneho zásobovania objektov energiou vo forme tepla, teplej úžitkovej vody, chladu a prípadne aj elektrickou energiou z kogeneračnej jednotky. Nový spôsob umožňuje výhodne využiť na podporu chladiaceho výkonu aj slnečnú energiu. Systém je možné zapojiť aj do už existujúcich rozvodov centrálneho vykurovania.
Doterajší stav techniky
Sú známe systémy s kogeneračnou jednotkou, ktorá vyrába elektrickú energiu spaľovaním paliva a pritom vzniknuté teplo odovzdáva do centrálneho systému vykurovania. Sú už tiež známe systémy trigenerácie, kde sa okrem elektrickej energie a tepla vytvára chladenie, zvyčajne pomocou absorpčného chladiaceho stroja. Rastúce požiadavky na chladiaci výkon súvisia nielen s klimatickými zmenami a s tým spojenou klimatizáciou obytných priestorov, ale sú tiež ovplyvnené potrebami chladiť rôzne technologické priestory, ako sú serverovne, rozvádzače a podobne. Požiadavky na dodanie chladiaceho výkonu rastú najmä v letných mesiacoch, pričom ani v tomto období nie je spotreba tepla nulová, teplo je požadované najmä vo forme teplej úžitkovej vody, prípadne na vykurovanie bazénov a podobne.
Absorpčné chladenie má tri okruhy, medzi ktorými prebieha výmena tepla. Okruh teplej obehovej vody je hnacím médiom vnútornej výmeny tepla a môže byť napojený na kogeneračnú jednotku alebo iný zdroj tepla. Druhý okruh je okruh chladiacej vody, ktorý odvádza teplo uvoľnené vnútornou výmenou. Vychladenie sa najčastejšie deje pomocou chladiacich veží, čo však v podstate predstavuje stratu tepla. Tretí okruh je okruh studenej vody, ktorým s a dodáva chladiaci výkon spotrebiteľovi, napríklad na chladenie priestorov.
Pojem voda v tomto spise označuje akékoľvek teplonosné kvapalné médium, nemusí to byť voda v doslovnom význame alebo vo význame čistej vody. Pojem voda je teda v tomto spise použitý v širokom význame v súlade so zaužívanou terminológiou v teplárenstve. Systém podľa zverejnenia US2017204806 opisuje všeobecné usporiadanie trigenerácie s klasickým kompresorovým chladením, čo vedie k energetickým stratám Riešenia podľa CN105865083, US2016223208, PL398548 sú vhodné pre využitie alternatívnych zdrojov, nie sú efektívne použiteľné pri centrálnom vykurovaní ako je typické pri sídliskových teplárňach.
Kogeneračné jednotky zvyčajne pracujú s teplotným spádom teplej obehovej vody 90/70 °C a ak má teplá obehová voda účinne poháňať absorpčný chladiaci stroj, dohrieva sa aspoň na 100 °C, čo je energeticky neefektívne. Ní/ka teplota teplej obehovej vody vedie k poklesu stredného teplotného logaritmického spádu a absorpčný chladiaci stroj pracuje s menším výkonom Niektoré trigeneračné jednotky z tohto dôvodu používajú rozdelenie výkonu chladiacich jednotiek medzi absorpčné a kompresorové chladenie, čo však zvyšuje investičné náklady ako aj priestorové požiadavky na umiestnenie systému.
Nie je známy a je požadovaný energeticky účinný spôsob a systém na súčasnú tvorbu tepla a chladenie a to v systémoch s kogeneračnou jednotkou ako aj v systémoch bez kogeneračnej jednotky. Nový spôsob a systém by mal byť aplikovateľný aj v existujúcich teplárenských rozvodoch.
Podstata technického riešenia
Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob chladenia pri výrobe tepla spaľovaním, najmä spaľovaním plynného paliva, kde sa na chladenie používa absorpčný chladiaci stroj, ktorého okruh teplej obehovej vody je pripojený na spaľovací zdroj tepla podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že okruh chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja je pripojený na vstup tepelného čerpadla a výstup tepelného čerpadla je zapojený do spiatočnej vetvy rozvodu tepla. Pri tomto zapojení teplo z chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja, sa prečerpáva tepelným čerpadlom do spiatočnej vetvy rozvodu tepla. Chladiaca voda má na výstupe z absorpčného chladiaceho stroja zvyčajne teplotu okolo 30 °C, má teda teplotu nižšiu ako je bežná teplota spiatočnej vetvy centrálneho systému kúrenia. Prečerpávaním nízkopotenciálového tepla z chladiacej vody získame ďalšie teplo, ktoré by sa inak nechalo neúčelne uniknúť a tiež stabilizujeme činnosť absorpčného chladiaceho stroja, ktorému zabezpečíme trvalý teplotný spád v okruhu chladiacej vody, napríklad 25° C/30 °C. Aby sa dosiahol výhodný tepelný spád, chladiaca voda obiehajúca medzi absorpčným chladiacim strojom a tepelným čerpadlom má teplotu na vstupe absorpčného chladiaceho stroja 23 - 27 °C a na výstupe absorpčného chladiaceho stroja 28 - 32 °C.
Spaľovacím zdrojom tepla môže byť vykurovací kotol, najmä kotol na plyn a/alebo kogeneračná jednotka. Nový spôsob chladenia s využitím absorpčného chladiaceho stroja nie je obmedzený len na spojenie s kogeneračnou jednotkou, ale je použiteľný pri akomkoľvek zdroji tepla. Výhodne má mať zdroj tepla výstupnú teplotu teplej obehovej vody aspoň 80 °C, obzvlášť výhodne 90 °C, pri ktorej už moderné abs orpčné
S K 50006-2018 U1 chladiace stroje pracujú s dobfym výkonom. Na dosiahnutie dobrej účinnosti systému je vhodné, ak teplá obehová voda prebieha okruhom absorpčného chladiaceho stroja s teplotami na vstupe 85 - 95 °C a na výstupe 65-75 °C.
Zapojenie okruhu chladiacej vody k tepelnému čerpadlu umožňuje veľmi výhodne využiť teplo z absorpčného chladiaceho stroja, aj keď tento okruh chladiacej vody pracuje zvyčajne pri nízkych teplotách, napríklad s teplotným spádom 30/35 °C alebo 25/30 °C. Nízke teploty spôsobujú, že teplo na takejto teplotnej úrovni bolo doteraz považované za odpadové a nevyužiteľné. Zapojením okruhu chladiacej vody k tepelnému čerpadlu sa dosiahne nielen využitie tohto tepla, ale aj stabilizácia teplotných pomerov v okruhu. Na dosiahnutie požadovaného teplotného spádu, na ktorý bol absorpčný chladiaci stroj navrhnutý, môže slúžiť nielen riadenie tepelného čerpadla, ale pripadne aj trojcestný ventil zapojený ako riadený obtokový ventil v okruhu medzi výstupomchladiacej vody a vstupomdo tepelného čerpadla.
Pri vynaliezaní sa tiež ukázalo ako výhodné riešenie, kedy je v okruhu teplej obehovej vody zapojený tepelný zásobník, napríklad akumulačná nádrž, ktorá stabilizuje teplotné pomery pri rôznych výkyvoch v systéme. Akumulačná nádrž navyše poskytuje výhodu v tom, že do nej môže smerovať tok tepla z iných zdrojov. Do akumulačnej nádrže môže byť vedené teplo zo solárnych panelov a to z termických solárnych panelov alebo teplo premenené z elektrickej energie fotovoltických panelov. Fotovoltické panely môžu tiež vyrábať elektrickú energiu do rozvodu spolu v súčinnosti s kogeneračnou jednotkou, kedy sú fotovoltické panely pripojené k rozvodnej skrini, ku ktorej je pripojený aj výstup z kogeneračnej jednotky.
Na dosiahnutie potrebných tokov teplonosných médií, najmä upravenej vody sa použijú obehové čerpadlá. Pomocou obehových čerpadiel sa dá dosiahnuť požadované odklonenie toku vody do potrubia odbočeného z hlavnej vetvy aj bez nutnosti použitia ventilu. Vetvy teplonosných médií, ktoré si vyžadujú fyzické oddelenie, môžu zahrňovať výmenníka tepla. Výhodné bude zapojenie výmenníka tepla najmä medzi výstup z tepelného čerpadla a centrálny rozvod tepla, medzi výstup tepla z kogeneračnej jednotky centrálny rozvod tepla a podobne. Pomocou ovládaných trojcestných ventilov, ktorým sa dajú okruhy bypasovať, sa môže regulovať požadovaná teplota na vstupe do pripojeného prvku, napríklad na vstupe do absorpčného chladiaceho stroja.
Jednotlivé prvky a zariadenia systému majú zvyčajne vlastný vnútorný riadiaci systém prispôsobený na hlavnú funkciu prvku alebo zariadenia. Tieto prvky a zariadenia môžu byť produktmi rôznych výrobcov. Na spoločné ovládanie a zosúladenie ich činnosti v systéme podľa tohto technického riešenia bude výhodne slúžiť riadiaca jednotka, napríklad v podobe počítača s príslušným grafickým rozhraním K riadiacej jednotke môžu byť pripojené ovládacie členy jednotlivých prvkov a zariadení, napríklad aktivácia plynového kotla, spúšťanie obehových čerpadiel, ovládanie trojcestných ventilov a riadiaca jednotka môže pre svoje rozhodovanie prijímať informácie o teplotách a prietokoch v rôznych častiach systému. Bude výhodné, ak všetky vetvy teplonosných médií budú mať snímače teploty na výstupnej aj spiatočnej strane, čím sa umožní vypočítavať množstvo prenášaného a využívaného tepla. V riadiacej jednotke sa môžu uchovávať hodnoty a riadiace nastavenia nielen ako štatistické údaje, ale tieto hodnoty a riadiace nastavenia sa môžu využiť pri riadení systému na predvídanie vhodnej regulácie.
Podľa klimatických pomerov na príslušnom mieste realizácie systému sa môže navrhnúť systém s rôzne dimenzovanými prvkami. Napríklad, v tropickom pásme bude požadovaný vysoký výkon chladenia a preto sa použije kogeneračná jednotka, ktorá pokryje požadovaný elektrický výkon, tepelný výkon požadovaný na vstupe teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja, ktofy je nad rámec odpadového tepla kogeneračnej jednotky, bude pokrytý solárnymi panelmi. Solárne panely môžu byť pritom pripojené k rozvodu tepla alebo k akumulačnej nádrži.
Predložený spôsob chladenia spojený s výrobou tepla umožňuje flexibilný návrh rôznych sústav, s rôznym počtom prvkov. V miernom klimatickom pásme bude systém zvyčajne zahrňovať plynový kotol ako zdroj tepla. Je možné tiež zapojenie, kde zdroj tepla tvorí plynový kotol a aj kogeneračná jednotka, spustenie týchto zdrojov tepla bude riadené podľa aktuálnej potreby tepla a elektrickej energie. Pri zachovaní hlavnej myšlienky predloženého technického riešenia sa môže vytvoriť aj zapojenie, pri ktorom kotol vykuruje vodu v centrálnom rozvode a kogeneračná jednotka odpadovým teplom vykuruje, poháňa absorpčný chladiaci stroj a zároveň podľa prebytku tepla odovzdáva teplo aj do centrálneho rozvodu.
Výhodou technického riešenia je zvýšenie účinnosti využitia energie. Pôvodné odpadové teplo zkogenerácie sa využíva nielen na chladenie a na vykurovanie v rozvode tepla, ale zároveň sa aj druhotne odpadové teplo z absorpčného chladiaceho stroja využije na vykurovanie v rozvode tepla. Spaľovanie paliva v kotle je primáme spájané s tvorbou tepla, vďaka absorpčnému chladiacemu stroju sa vytvára aj chladiaci účinok systému, pričom aj odpadové teplo z absorpčného chladiaceho stroja je opätovne využité na podporu užitočného tepelného výkonu systému.
S K 50006-2018 U1
Prehľad obrázkov na výkresoch
Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 4. Zobrazené zapojenie jednotlivých prvkov ako aj umiestnenie výmenníkov tepla je len ilustračné, nemá byť vysvetľujúce ako zužujúca rozsah ochrany. Prepojenie riadiacej jednotky k jednotlivým prvkom systému a tiež zapojenie snímačov do riadiacej jednotky nie je pre prehľadnosť na obrázkoch znázornené. Rozvod elektrickej energie z kogeneračnej jednotky a z fotovoltických panelov je znázornený bodkočiarkovanou líniou.
Na obrázku 1 je pohľad na systém so základnou štruktúrou, kde systém zahrňuje kotol na zemný plyn, akumulačnú nádrž, absorpčný chladiaci stroj a tepelné čerpadlo.
Obrázok 2 zobrazuje schému zapojenia systému, ktorý je opatrený fotovoltickými panelmi, z ktorých je elektrická energia využívaná na vlastnú spotrebu systému a vyhrievanie vody v akumulačnej nádrži.
Na obrázku 3 je schéma zapojenia systému s komplexnejšou zostavou prvkov pre ostrovný režim, kde súčasťou systému je aj kogeneračná jednotka.
Na obrázku 4 je znázornené zapojenie, ktoré zahrňuje kotol na plyn aj kogeneračnú jednotku, kde oba zdroje tepla slúžia na centrálne vykurovanie a na pohon absorpčného chladiaceho stroja je využité teplo zkogeneračnej jednotky.
Príkladý uskutočnenia
Príklad 1
V tomto príklade podľa obrázku 1 je úlohou systému vykurovať objekt s viacerými miestnosťami a tiež chladiť miestnosť so serverovňou. Rozvod 9 tepla zahrňuje klasický potrubný systém s primárnou a spiatočnou vetvou. Ako zdroj tepla je v tomto príklade použitý kotol 1 na zemný plyn. Výstup z kotla 1 je pripojený k vstupu teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja 3. V tomto príklade je kotol 1 nastavený na udržiavanie výstupnej teploty 90 °C. Z okruhu teplej obehovej vody vystupuje z absorpčného chladiaceho stroja 3 voda s teplotou približne 70 °C a vstupuje do výmenníka 6 tepla, ktofym sa teplo odovzdáva do teplej úžitkovej vody a v zimnom období aj do vykurovacích telies pripojených na rozvod 9 tepla. Z výmenníka 6 tepla vchádza voda do akumulačnej nádrže 5. Akumulačná nádrž 5 stabilizuje teplotné pomery v systéme pri výkyvoch odoberaného tepla v rozvode 9 ako aj pri rôznom príkone absorpčného chladiaceho stroja 3.
Okruh chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja 3 je pripojený na vstup tepelného čerpadla 4 a výstup tepelného čerpadla 4 je zapojený do spiatočnej vetvy rozvodu 9 tepla. Okruh chladiacej vody pracuje s teplotným spádom približne 25/30 °C. Pritom chladiaci stroj 3 poskytuje na svojom výstupe v okruhu studenej vody teplotu 6 °C, po prijatí tepla v serverovni sa voda vracia s teplotou 12 °C. Na stabilizovanie teplotných pomerov v okruhu chladiacej vody je použitý trojcestný ventil 10, ktorý je riadený tak, aby absorpčný chladiaci stroj pracoval v optimálnom teplotnompásme, pre ktoré bol dimenzovaný. Jednotlivé prvky systému sú produktmi rôznych výrobcov.
Absorpčný chladiaci stroj 3 ako aj kotol 1 majú vlastné riadenie procesov vo svojom vnútri, na ich vonkajšie ovládanie a vzájomné zosúladenie ich výkonov slúži riadiaca jednotka 11, ktorá zároveň archivuje namerané hodnoty teplôt a prietokov, na ich základe s a vypočítavajú dodané teplo a teplo odobrané chladením
Príklad 2
Systém so zapojením podľa obrázku 2 je oproti príkladu 1 doplnený o fotovoltické panely 8, ktoré vyrábajú elektrickú energiu. Elektrická energia sa cez striedač mení na striedavé napätie 240 V a využíva sa na pohon obehových čerpadiel v systéme. Zvyšná časť energie z fotovoltických panelov 8 sa premieňa na teplo pomocou elektrickej odporovej špirály, ktorá je umiestnená v akumulačnej nádrži 5.
Príklad 3
V tomto príklade v zmysle obrázku 3 je systém aplikovaný v ostrovnom režime, kde vyrába elektrickú energiu, dodáva teplo do centrálneho vykurovania a tiež poskytuje chladiaci výkon. Riadiaca jednotka 11 pritom priebežne vyhodnocuje potrebu tepla, chladu a elektrickej energie a podľa toho aktivuje jednotlivé prvky systému.
Hlavným zdrojom elektrickej energie je kogeneračná jednotka 2, ktorá v tomto príklade spaľuje zemný plyn. Elektrická energia z kogeneračnej jednotky 2 je dodávaná pre spotrebiteľov zapojených do systému v ostrovnom režime. Výstup tepla z kogeneračnej jednotky 2 je pripojený na vstup teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja 3. Následne je odpadové teplo z kogeneračnej jednotky dodávané do rozvodu 9 tepla cez výmenník 6 tepla. Výmenník 6 tepla fyzicky oddeľuje média v teplovýmenných okruhoch. Prednostné pripojenie výstupu tepla z kogeneračnej jednotky 2 na vstup teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja 3 súvisí s požadovanou vysokou teplotou na vstupe absorpčného chladiaceho stroja 3, pričom aj po výstupe z absorpčného chladiaceho stroja 3 má vodadostatočne vysokú teplotunaprenos tepla do cen
S K 50006-2018 U1 trálneho rozvodu 9 tepla.
Absorpčný chladiaci stroj 3 pracuje s okruhom chladiacej vody, ktorú je potrebné externe ochladiť, napríklad s teplotným spádom 25/30 °C. Na chladenie sa využije tepelné čerpadlo 4, ktoré ako vstup na získanie tepla využíva výstup z okruhu chladiacej vody absorpčného chladiaceho stroja 3. Výstup tepelného čerpadla 4, ktoré je typu „voda - voda“, je pripojený cez výmenník tepla 6 do spiatočnej vetvy v rozvode 9 tepla. Do spiatočnej vetvy preto, že táto má nižšiu teplotu a dochádza k rýchlejšiemu odovzdaniu tepla.
Pri uvedenom zapojení sa pôvodné odpadové teplo z kogenerácie využíva nielen na chladenie a na vykurovanie v rozvode 9 tepla, ale zároveň sa aj druhotné teplo z absorpčného chladiaceho stroja 3 využije na vykurovanie v rozvode 9 tepla.
Keďže v zimnom období môže byť spotreba tepla vyš šia ako je odpadové teplo z kogeneračnej jednotky 2 a z absorpčného chladiaceho stroja 3, je v systéme aj kotol 1 na zemný plyn.
Aby sa využila solárna energia je systém v tomto príklade vybavený termickými solárnymi panelmi 7 a fotovoltickými panelmi 8. Termické solárne panely 7 odovzdávajú teplo do akumulačnej nádrže 5. Fotovoltické panely 8 vyrábajú elektrickú energiu s jednosmerným prúdom, ten smeruje do elektrickej odporovej špirály v akumulačnej nádrži 5 alebo do striedača, ktorý elektrickú energiu transformuje do striedavého napätia s frekvenciou 50 Hz.
K riadiacej jednotke 11 sú pripojené snímače teploty umiestnené na jednotlivých vetvách okruhov. Do riadiacej jednotky 11 smerujú aj údaje o prietokoch v jednotlivých vetvách okruhov. Riadiaca jednotka 11 cez prevodníky ovláda trojcestné ventily 10, obehové čerpadlá 12 aj ovládanie kotla 1 a kogeneračnej jednotky 2 podľa nastavených pravidiel a priorít pre ostrovný systém
Príklad 4
V tomto príklade podľa obrázku 4 má systém kotol 1 na zemný plyn, ktorý je hlavným zdrojom tepla pre centrálny rozvod tepla 9 na sídlisku. Systém zároveň zahrňuje kogeneračnú jednotku 2 pripojenú do verejnej elektrickej siete. Kogeneračná jednotka 2 spaľuje zemný plyn. Výstup tepla z kogeneračnej jednotky 2 je pripojený na vstup teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja 3. Následne je odpadové teplo z kogeneračnej jednotky dodávané do rozvodu 9 tepla cez výmenník 6 tepla.
Absorpčný chladiaci stroj 3 pracuje s okruhom chladiacej vody s teplotným spádom25/30 °C. Na chladenie sa využije tepelné čerpadlo 4, ktoré ako vstup na získanie tepla využíva výstup z okruhu chladiacej vody absorpčného chladiaceho stroja 3. Výstup tepelného čerpadla 4je pripojený cez výmenník tepla 6 do spiatočnej vetvy v rozvode 9 tepla. Kotol 1 v letnom a prechodnom období nemusí byť zapnutý, na vykurovanie a ohrev teplej vody je využité odpadové teplo z kogeneračnej jednotky 2. Pôvodné odpadové teplo z kogenerácie sa využíva nielen na chladenie a na vykurovanie v rozvode 9 tepla, ale zároveň sa aj druhotné teplo z absorpčného chladiaceho stroja 3 využije na vykurovanie v rozvode 9 tepla.
Priemyselná využiteľnosť
Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto technického riešenia je možné priemyselne a opakovane zostavovať a používať systém chladenia, s absorpčným chladiacim strojom, ktorý je poháňaný teplom z kogeneračnej jednotky alebo z kotla.
S K 50006-2018 U1
Zoznam vzťahových značiek
- kotol
- kogeneračná jednotka
3 - absorpčný chladiaci stroj
- tepelné čerpadlo
- akumulačná nádrž
- výmenník tepla
- solárny panel
8 - fotovoltický panel
- rozvod tepla
- trojcestný ventil
- riadiaca jednotka ‘í - rozvodná skriňa a - okruh teplej obehovej vody, vstup 90 °C, výstup 70 °C b - okruh chladiacej vody, vstup 25 °C, výstup 30 °C c - okruh studenej vody, vstup 12 °C, výstup 6 °C

Claims (19)

1. Spôsob chladenia pri výrobe tepla spaľovaním, najmä spaľovaním plynného paliva, kde sa chladí pomocou absorpčného chladiaceho stroja (3), ktorého okruh teplej obehovej vody je pripojený na spaľovací zdroj tepla, pričom spaľovací zdroj tepla vykuruje vodu v rozvode (9) tepla, vyznačujúci sa tým, že teplo z chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja (3), sa prečerpáva tepelným čerpadlom (4) do spiatočnej vetvy rozvodu (9) tepla.
2. Spôsob chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že spaľovacím zdrojom tepla je kotol (1) a/alebokogeneračná jednotka (2).
3. Spôsob chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že teplá obehová voda prebieha okruhom absorpčného chladiaceho stroja (3) s teplotami na vstupe 85 - 95 °C a na výstupe 65 - 75 °C.
4. Spôsob chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž3, vyznačujúci sa tým, že chladiaca voda obiehajúca medzi absorpčným chladiacim strojom (3) a tepelným čerpadlom (4) má teplotu na vstupe absorpčného chladiaceho stroja (3) 23 - 27 °C a na výstupe absorpčného chladiaceho stroja (3) 28 - 32 °C.
5. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním, najmä spaľovaním plynného paliva, kde sa na chladenie používa absorpčný chladiaci stroj (3), ktorého okruh teplej obehovej vody je pripojený na spaľovací zdroj tepla, a kde zdroj tepla je pripojený k rozvodu (9) tepla, vyznačujúci sa tým, že okruh chladiacej vody, ktorým sa odvádza teplo z absorpčného chladiaceho stroja (3) je pripojený na vstup tepelného čerpadla (4) a výstup tepelného čerpadla (4) je zapojený do spiatočnej vetvy rozvodu (9) tepla.
6. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že medzi tepelným čerpadlom (4) a rozvodom (9) tepla je zaradený výmenník (6) tepla.
7. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nárokov 5 alebo 6, vyznačujúci sa tým, že má aspoň jedno obehové čerpadlo (12).
8. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že v okruhu chladiacej vody má trojcestný ventil (10) a obehové čerpadlo, pričom obehové čerpadlo je zaradené na strane absorpčného chladiaceho stroja (3) pred trojcestným ventilom (10).
9. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 7, vyznačujúci sa tým, že má akumulačnú nádrž (5).
10. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že akumulačná nádrž (5) je pripojená k zdroju tepla, výhodne ku kotlu (1).
11. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 10, vyznačujúci sa tým, že výstup zo zdroja tep la je pripojený k rozvodu (9) tepla cez výmenník (6) tepla.
12. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 11, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje solárny panel (7), ktorý je pripojený k rozvodu (9) tepla alebo k akumulačnej nádrži (5).
13. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 12, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje fotovoltický panel (8), ktorý je pripojený do rozvodnej skrine a/alebo do vykurovacieho prvku v akumulačnej nádrži (5).
14. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 13, vyznačujúci sa tým, že spaľovací zdroj tepla je kogeneračná jednotka (2), ktorej elektrický výstup je pripojený do rozvodnej skrine a výstup tepla je cez okruh s obehovým čerpadlom (12) a trojcestným ventilom (10) pripojený na vstup absorpčného chladiaceho stroja (3).
15. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 14, vyznačujúci sa tým, že spaľovací zdroj tepla je kotol (1), ktorého výstup je najskôr pripojený k vstupu teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja (3), na vstup kotla (1) je privedený výstup z okruhu teplej obehovej vody absorpčného chladiaceho stroja (3), výhodne je medzi výstupom z okruhu teplej obehovej vody a vstupom do kotla (1) zaradený tepelný výmenník (6), ktoiý je pripojený k rozvodu (9) tepla.
16. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 15, vyznačujúci sa tým, že palivom spaľovacieho zdroja tepla je zemný plyn.
17. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 až 16, vyznačujúci sa tým, že má riadiacu jednotku (11), ktorá je prepojená s ovládaním absorpčného chladiaceho stroja (3), s ovládaním zdroja tepla a s aspoň jedným obehovým čerpadlom (12), výhodne s aspoň jedným trojcestným ventilom (10).
S K 50006-2018 U1
18. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 17, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (11) sú pripojené snímače teploty na vetvách aspoň jedného okruhu vody.
19. Systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním podľa nároku 17 alebo 18, vyznačujúce sa tým, že k riadiacej jednotke (11) sú pripojené snímače prietoku aspoň na jednej vetve okruhu vody, vý-
SK50006-2018U 2018-01-18 2018-01-18 Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním SK8540Y1 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50006-2018U SK8540Y1 (sk) 2018-01-18 2018-01-18 Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním
PCT/IB2019/050415 WO2019142138A1 (en) 2018-01-18 2019-01-18 Method and system of cooling in heat generation by combustion
EP19709558.1A EP3740720A1 (en) 2018-01-18 2019-01-18 Method and system of cooling in heat generation by combustion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50006-2018U SK8540Y1 (sk) 2018-01-18 2018-01-18 Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500062018U1 true SK500062018U1 (sk) 2019-04-02
SK8540Y1 SK8540Y1 (sk) 2019-09-03

Family

ID=65686904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50006-2018U SK8540Y1 (sk) 2018-01-18 2018-01-18 Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3740720A1 (sk)
SK (1) SK8540Y1 (sk)
WO (1) WO2019142138A1 (sk)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112413556A (zh) * 2020-11-10 2021-02-26 华鼎电源(天津)有限公司 一种热电联产燃气发电机优化系统及方法
ES2902039A1 (es) * 2021-12-29 2022-03-24 Vano Josep Francesc Beneyto Nueva aerotermia fotovoltaica

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2309806A1 (fr) * 1974-12-20 1976-11-26 Chausson Usines Sa Dispositif de pompe a chaleur pour le conditionnement, notamment le chauffage de locaux
FR2509443A1 (fr) * 1981-07-11 1983-01-14 Volkswagenwerk Ag Montage avec pompe a chaleur a fonctionnement bivalent en parallele comprenant un bruleur qui produit des fumees
WO1983002820A1 (en) * 1982-02-03 1983-08-18 Söllner, Robert Heating or cooling device
DE19740398C2 (de) * 1997-09-09 1999-12-02 Vng Verbundnetz Gas Ag Kraft-Wärme-gekoppelte Einrichtung zur Energieversorgung
DE19834696A1 (de) * 1998-07-31 2000-02-10 Ufe Solar Gmbh Chemische Wärmepumpe, Sorptionsreaktor für eine chemische Wärmepumpe und Verfahren zur Wärmebedarfsdeckung und Klimatisierung von Gebäuden mittels einer chemischen Wärmepumpe
AT408913B (de) * 1999-12-13 2002-04-25 Vaillant Gmbh Adsorptionswärmepumpe
DK1288596T3 (da) * 2001-08-24 2008-02-04 Vaillant Gmbh Reguleringsfremgangsmåde til en adsorptionsvarmepumpe
EP2496896A1 (de) * 2009-11-04 2012-09-12 Aeteba GmbH Kompakte kälteeinheit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019142138A1 (en) 2019-07-25
EP3740720A1 (en) 2020-11-25
SK8540Y1 (sk) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5508777B2 (ja) 給湯暖房装置
GB2474421A (en) Thermostatically controlled mixing valve when connected with a high temperature source and a low temperature source
US11416013B2 (en) Micro chiller-based heating, ventilation and air conditioning system
EP3708915A1 (en) District-heating system and method for increasing consumer power
SK500062018U1 (sk) Spôsob a systém chladenia pri výrobe tepla spaľovaním
CZ288102B6 (cs) Způsob vytápění místností budovy a zařízení k provádění tohoto způsobu
JP2009074744A (ja) ガスヒートポンプコージェネレーション装置
EP2730853A1 (en) Thermal storage with external instant heater
CZ216296A3 (en) Method of transferring heating and/or cooling energy and apparatus for making the same
KR101430590B1 (ko) 저수조용 냉각시스템
JP2010286144A (ja) 蓄熱式給湯空調システム
JP4437987B2 (ja) 熱湯循環システム
EP3901525A1 (en) Local energy distributing system, local heat extracting assembly and methods for controlling the same
JP2015075321A (ja) 貯湯式熱源装置及びその運転方法
EP1159567B1 (en) Heating plant
KR101016717B1 (ko) 3중 효용의 히트펌프 시스템
LU501801B1 (en) Energy efficient heating /cooling module
US4601281A (en) Hot water supply system
KR102199280B1 (ko) 개방형과 밀폐형으로 전환가능한 수축열시스템 및 이의 운전방법
RU2464499C2 (ru) Система водяного отопления
JP3199992U (ja) 集合住宅コージェネレーション装置
JP2005147658A (ja) ハイブリッドエネルギーシステム
KR20050112966A (ko) 열방합발전에 의한 난방 및 급탕 시스템
RU2485408C1 (ru) Способ обеспечения нагрузки отопления в системах централизованного теплоснабжения
JP3193161U (ja) 建物のエネルギープラント