SK5788Y1 - Device for controlled heating of water using photovoltaic panels - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Elektrotechnika

Využitie jednosmerného prúdu z FV panelov na ohrev vody v bojleri so zabezpečenou tepelnou ochranou a reguláciou bojlera.

Doterajší stav techniky

Fotovoltické panely pomocou svetla zo slnka produkujú jednosmerný prúd, ktorý sa ukladá do batérií alebo pomocou meniča transformuje na prúd striedavý, ktorý sa dodáva do elektrickej siete.

Využitie fotovoltických panelov na ohrev vody v bojleroch sa doteraz nepoužíval vzhľadom na charakteristiku jednosmerného prúdu, ktorý nie je možné zapojiť do elektrického okruhu kde sa nachádzajú spínacie alebo rozpínacie zariadenia bimetalového charakteru. Preto doteraz nebolo možné ohrievať vodu priamo spojením fotovoltického článku a výhrevnej špirály prostredníctvom jednosmerného prúdu pri dodržaní podmienky bezpečnej prevádzky bojlera.

Podstata technického riešenia

Zariadenie pre regulovaný ohrev vody pomocou fotovoltických panelov, ktoré je predmetom tohto vynálezu vyriešilo problém bezpečnosti prevádzky celého systému a umožňuje priamo pripojiť jednosmerný prúd z panelov do výhrevnej špirály.

Podstata vynálezu je mechanické prepojenie jednosmerného a striedavého prúdu s cieľom ohriať vodu jednosmerným prúdom pri zabezpečení elektrickej regulácie teploty a bezpečnosti zariadenia na ohrev vody. Obvod s jednosmerným (DC) prúdom zabezpečuje energetické využitie zariadenia. Obvod so striedavým (AC) prúdom zabezpečuje bezpečnosť zariadenia. Obvody sú samostatne autonómne a nie sú elektricky prepojené. Mechanické prepojenie obvodov zabezpečuje stykač, ktorý je certifikovaný na spínanie jednosmerného prúdu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku 1 je znázornená schéma zariadenia na bezpečný ohrev vody v bojleri pomocou (DC) prúdu z fotovoltických panelov.

Príklady uskutočnenia

Fotovoltické panely, s výkonom napríklad 250 W/l panel, sa zapoja do série a vytvárajú zdroj DC prúdu, pri použití 4 ks panelov dostaneme výkon 1 kWh. Pomocou vodiča pre DC prúd pripojíme FV panely k bojleru, k svorkám X4 a X5. Cez stykač ST a jeho svorky i a 6 privedieme fázový vodič DC prúdu L+ do špirály E· Nulový vodič DC prúdu L- privedieme priamo zo svorky do špirály R. Výkon špirály musí byť rovnaký ako je maximálny výkon FV panelov. Stykač ST musí byť určený na spínanie DC prúdu aby bola zaručená bezpečnosť jeho činnosti.

Striedavý prúd pripojíme do bojlera cez svorky XI, X2, X3. Fázový vodič L pripojíme cez kontakt Y1 tepelnej poistky TP a termostat T ku svorke A1 cievky stykača ST.

Nulový vodič N pripojíme cez kontakt Y2 tepelnej poistky TP na svorku A2 cievky stykača ST. Po zapojení AC prúdu dôjde k zopnutiu kontaktov stykača ST a DC prúd zohrieva špirálu R.

V prípade, že voda dosiahne teplotu ktorá je nastavená na termostate T, dôjde k rozopnutiu kontaktu a preruší sa dodávka AC prúdu do cievky stykača ST, ktorá následne rozopne kontakty stykača ST a preruší sa dodávka DC prúdu do špirály R. V prípade zlyhania činnosti termostatu T je pred termostatom T predradená tepelná poistka TP. ktorá po dosiahnutí nastavenej teploty preruší dodávku AC prúdu do cievky stykača ST. Uvedeným spôsobom je zabezpečená regulácia ohrevu vody pri napojení špirály R na zdroj DC prúdu. Signalizáciu činnosti AC obvodu zabezpečuje LED dióda LEPÍ a signalizáciu činnosti DC obvodu zabezpečuje LED dióda LED2.

SK 5788 Υ1

Priemyselná využiteľnosť

Zariadenie rieši bezpečnosť priameho ohrevu vody jednosmerným prúdom pomocou fotovoltických článkov. Umožňuje nové využitie fotovoltických panelov. Jednoduchosť montáže umožňuje využitie takéhoto ohrevu vody v každom rodinnom dome, v bytových spoločenstvách a priemysle, bez zásahu do konštrukcie objektov. Je určené na predohrev vody, ktorú v prípade nízkej intenzity slnka dohreje na požadovanú teplotu plynový kotol alebo iný zdroj tepla. V prípade dobrej intenzity slnka nie je potrebné vodu dohnevať. Musí však byť správne nadimenzovaný zdroj DC prúdu k objemu bojlera. Ideálny pomer výkonu a vstupnej ceny investície je 1 kWhDC= 100L bojler.

Návratnosť investície 2-5 rokov je veľmi efektívna, pričom odhadovaná životnosť panelov je min. 25 rokov.

Zariadenie na regulovaný ohrev vody pomocou fotovoltických panelov umožňuje bezpečne vyrábať ekologicky čistú energiu využitím slnečného žiarenia.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   Zariadenie na regulovaný ohrev vody pomocou fotovoltických panelov, vyznačujúce sa tým, že pozostáva zo svorky (X4), do ktorej je privedený fázový vodič DC prúdu (L+), odkiaľ je pripojený do stykača (ST), do vstupnej svorky spínacích kontaktov (1), cez výstupnú svorku spínacích kontaktov (6) stykača (ST) je pripojený k špirále (R), do svorky (X5) je privedený nulový vodič DC prúdu (L-) odkiaľ je pripojený ku špirále (R), do svorky (XI) je privedený ochranný vodič (PE), ktorý je ďalej pripojený k termostatu (T), do svorky (X2) je privedený fázový vodič (L), ktorý je ďalej pripojený do tepelnej poistky (TP) a cez rozpínací kontakt (Yl) tepelnej poistky (TP) je ďalej pripojený k termostatu (T) a cez rozpínací kontakt termostatu (T) je ďalej pripojený na vstup (Al) cievky stykača (ST), do svorky (X3) je privedený nulový vodič (N), na ktorý je pripojená tepelná poistka (TP) a cez rozpínací kontakt (Y2) tepelnej poistky (TP) je pripojený na vstup (A2) cievky stykača (ST), na výstupný vodič z kontaktu (Y2) tepelnej poistky (TP) a na výstupný vodič z termostatu (T) je pripojená LED dióda (LED1) a na vstupné vodiče do špirály (R) je pripojená LED dióda (LED2).