CZ90U1

CZ90U1 - System for heating objects and service water heating

Info

Publication number: CZ90U1
Application number: CS1992119U
Authority: CZ
Inventors: Jindřich Beneš
Original assignee: Eko/Tep Jindřich Beneš
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1993-02-24
Also published as: CZ340392A3

Description

(54) Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody(54) Installations for heating buildings and service water heating

(Π) (Π) 90 90 (13) (13) u at (51) (51) F24D F24D 3/08 3/08 F24D F24D 12/02 12/02 F24 J F24 J 2/00 2/00

iand

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vodyInstallations for heating buildings and domestic hot water

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká zařízení ohřevu užitkové vody, které k ohřevu t binuje využití slunečního kolektoru a k vytápění objektů a eplonosné kapalíny kom tepného kotle.The technical solution relates to a domestic water heating device which uses a solar collector for heating and for the heating of objects and epoxy-bearing liquid of a boiler.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Známá zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody, používající k ohřívání teplonosné kapaliny kombinace slunečního kolektoru a topného kotle, mají v topném okruhu, obsahujícím topný kotel a tepelné spotřebiče, uspořádán ve zpětném vedení od tepelných spotřebičů k topnému kotli trojcestný ventil. Sluneční kolektor je vstupním vedením napojen na trojcestný ventil a výstupním vedením na zpětné vedení v místě mezi trojcestným ventilem a topným kotlem. Ve výstupním vedení slunečního kolektoru je u těchto známých zařízení uspořádán přepojovací ventil, na který je napojeno obtokové vedení, vedoucí přes nádrž užitkové vody a ústící do vstupního vedení slunečního kolektoru. Podle poloh trojcestného ventilu a přepojovacího ventilu jsou určeny jednotlivé režimy, ve kterých je zařízení schopné pracovat. Režimy jsou charakterizovány samostatným použitím slunečního kolektoru nebo topného kotle, případně jejich společným použitím, pro ohřev teplonosné kapaliny .Known installations for the heating of buildings and domestic hot water, using a combination of a solar collector and a heating boiler to heat the heat transfer fluid, have a three-way valve in the return circuit from the heating appliances to the heating boiler. The solar collector is connected to the three-way valve via the inlet line and the return line to the return line at the point between the three-way valve and the boiler. In the solar collector outlet conduit, in these known devices, a changeover valve is provided, to which a bypass conduit is connected, extending through the domestic water tank and leading to the solar collector inlet conduit. Depending on the positions of the three-way valve and the changeover valve, the individual modes in which the device is able to operate are determined. The modes are characterized by the separate use of the solar collector or boiler, or their common use, for heating the heat transfer fluid.

Tato známá zařízení mají hlavní nedostatek v tom, že neumožňují režim, kdy teplonosná kapalina ohřátá ve slunečním kolektoru slouží jak k ohřevu užitkové vody, tak k vytápění ve smyslu pouhého zavlažení v objektu. Přitom tento režim je zvláště vhodný pro období, kdy venkovní teplota je ještě dostatečně velká a v objektu postačí pouhé zavlažení.These known devices have a major drawback in that they do not allow a mode in which the heat transfer fluid heated in the solar collector serves both for domestic hot water heating and for heating in the sense of just irrigation in the building. This mode is particularly suitable for periods when the outdoor temperature is still sufficiently high and only irrigation is sufficient.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky v podstatné míře odstraňuje zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody, u něhož ve zpětném vedení od tepelných spotřebičů k topnému kotli je uspořádán trojcestný ventil, na který je napojeno vstupní vedení slunečního kolektoru, jehož výstupní vedení, napojené na topný okruh za trojcestným ventilem, je propojeno obtokovým vedením, procházejícím nádrží užitkové vody, se vstupním vedením podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že v části obtokového vedení, ležící mimo,nádrž užitkové vody, je uspořádán regulační element průtočného průřezu. Nádrži přiřazené čidlo teploty užitkové vody je napojeno na elektronickou řídící jednotku, na níž je dále napojeno čidlo teploty teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru, čidlo teploty teplonosné kapaliny ve zpětném vedení, servomotor trojcestného ventilu a čerpadlo ve vstupním vedení. Na řídící elektronickou jednotku může být dále napojeno ovládací ústrojí regulačního elementu a čidlo teploty ve vytápěném objektu.The above mentioned drawbacks are substantially eliminated by the facility heating system and the domestic water heating system, in which a three-way valve is arranged in the return line from the heating appliances to the boiler, to which the solar collector inlet line is connected. The valve is interconnected by a bypass line passing through the service water tank to an inlet line according to the technical solution, characterized in that a flow cross-section regulating element is arranged in the part of the bypass line lying outside the service water tank. The tank assigned to the domestic water temperature sensor is connected to an electronic control unit, to which the heat transfer fluid temperature sensor at the solar collector outlet, the heat transfer fluid temperature sensor in the return line, the three-way valve servomotor and the pump in the inlet line are connected. Further, the control element of the control element and the temperature sensor in the heated object can be connected to the control electronic unit.

Zařízení podle technického řešení umožňuje ekonomický provoz tím, že v maximální míře využívá, pokud to venkovní podmínky dovolují, ohřevu teplonosné kapaliny ve slunečním kolektoru. Z toho vyplývá i zlepšení ekologické situace, něhot činnost topného kotle je omezena pouze na některé režimy, iThe device according to the invention allows for economical operation by making maximum use of the heat transfer fluid in the solar collector if the outside conditions allow it. This also results in an improvement of the ecological situation, somewhat the operation of the boiler is limited to certain modes, i

Zařízení podle technického řešení je jednoduché a tím i cenově méně náročné, je možno ho dodatečně aplikovat na stávající vytápěcí systémy používající topné kotle, přičemž není podstatné, zda topný kotel je na tuhá, kapalná nebo plynná paliva, případně jde o kotel s elektrickým ohřevem.The device according to the invention is simple and thus less expensive, it can be additionally applied to existing heating systems using heating boilers, it is irrelevant whether the heating boiler is solid, liquid or gaseous fuel, eventually it is an electric heating boiler.

Přehled obrázků na. výkresechOverview of pictures on. drawings

Příklad zařízení podle technického řešení je ve schématu znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje zařízení v režimu ohřevu užitkové vody za použití slunečního kolektoru, obr. 2 v režimu vytápění za použití slunečního kolektoru s případným dohřátím v topném kotli, obr. 3 v režimu přitápění a ohřevu užitkové vody za použit?! slunečního kolektoru a obr. 4 v režimu vytápění za použití topného kotle.An example of a device according to the invention is shown in the diagram in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 shows the device in the mode of domestic water heating using a solar collector, Fig. 2 in the heating mode using a solar collector with possible overheating in a boiler. heating mode and domestic water heating per used ?! solar collector and Fig. 4 in heating mode using a heating boiler.

Příklad crovedeníExample of execution

Zařízení k vytápění objektů a ohřevu užitkové vody obsahuje topný kotel 4, napojený výstupem na tepelné spotřebiče 2.} ^ε ve zpětném vedení 14 od tepelných spotřebičů trojcestný ventil £ se servomotorem 8. Na trojcestný ventil. 2 3^edále napojeno vstupní vedení 18 slunečního kolektoru 2_. Ve vstupním vedení 18 je uspořádáno čerpadlo 6, a mezi ním a slunečním kolektorem 2. zpětná klapka 2· Výstupní vedení 19 slunečního kolektoru 2 je napojeno na zpětné vedení 14 v místě mezi trojcestným ventilem 2 ^s topným kotlem 4.. Vstupní vedení 18 a výstupní vedení 19 slunečního kolektoru 2 jsou spolu propojena obtokovým vedením 1 d, ve kterém je uspořádán regulační element 10 průtočného průřezu. Obtokové vedení 15 prochází nádrží 2 užitkové vody, která je přívodním vedením 16 napojena na neznázornčný zdroj užitkové vod;/ a odvád^cím vedením 17 natojena no.neznázorněná místa odběru ohřáté užitkové vody, případně na zásobník ohřáté užitkové vody. Ke slunečnímu kolektoru 2 může být připojena neznázor něná vyrovnávací nebo expanzní nádrž.The plant for the heating of buildings and domestic water heating comprises a heating boiler 4 connected by an outlet to the heat consumers 2.} ^ε in the return line 14 from the heat consumers a three-way valve 8 with a servomotor 8. A three-way valve. 2 ³ and further connected to input line 18 of the solar collector 2_. The inlet duct 18 is provided with a pump 6, and between it and the solar collector 2. check valve 2 The outlet duct 19 of the solar collector 2 is connected to a return duct 14 at a location between the three-way valve 2 ^{with the} boiler 4. The ducts 19 of the solar collector 2 are interconnected by a bypass duct 1d, in which a flow cross-section control element 10 is arranged. The bypass line 15 passes through a domestic water tank 2, which is connected to a domestic water source (not shown) via a supply line 16 and / or via a discharge line 17 to hot water taps (not shown) or a domestic hot water tank. An expansion tank (not shown) can be connected to the solar collector 2.

Čidlo 11 teploty užitkové vody v nádrži 3.j čidlo 12 te ploty 'teplonosné kapaliny ve zpětném vedení 14 a čidlo 1 3 teploty teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru _2 jsou napojena na elektronickou řídící jednotku J_. Elektronická řídící jednotka £ je výstupem napojena jednak na servomotor 8 trojcestného ventilu £ a jednak na čerpadlo 6.The sensor 11 of the domestic hot water temperature in the tank 3, the sensor 12 of the heat transfer fluid fences in the return line 14 and the sensor 13 of the heat transfer fluid temperature at the outlet of the solar collector 2 are connected to an electronic control unit 11. The electronic control unit 8 is connected to the servomotor 8 of the three-way valve 6 and also to the pump 6.

Na obr. 1 je zařízení znázorněno v režimu ohřevu užitkové vody za použití slunečního kolektoru 2_₀ Jde o režim, který je vhodný pro letní měsíce, kdy není nutno vytápět objekt. Aby tento režim nastal, je nutno otevřít regulační element 10 průtočného průřezu obtokového vedení 15 a přepnout elektronickou řídící jednotku na režim ohřevu užitkové vody. V důsledku toho vydá elektronická řídící jednotka 1 signál k přestavení trojcestného ventilu 9 do oolohv. kdy je odpojeno vstupní vedení 18 slunečního kolektoru 2. od zpětného vedení 14 a v případě, že rozdíl teploty teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru 2. a teploty užitkové vody v nádrži 3. i^e větší než hodnota zvolená na elektronické řídící jednotce J,, i signál pro uvedení čerpadla jS do činnosti. Teplonosné kapalina proudí účinkem čerpadla 6, přes sluneční kolektor 2, a výstupní vedení 19 do obtokového vedení 1 5. Průchodem nádrží 3, užitkové vody je tato ohřívána. Ochlazená teplonosné kapalina se vrací do vstupního vedení 18 a odtud znovu do slunečního kolektoru 2,, kde se opět ohřívá. Proudění teplonosné kapaliny je znázorněno simkami. Elektronická řídící jednotka porovnává přitom teplotu teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru 2, a teplotu užitkové vody v nádrži J a pokud jejich rozdíl není z jakéhokoliv důvodu větší než rozdíl zvolený na elektronické řídící jednotce χ, dojde k vypnutí čerpadla 6, čímž je přerušen oběh teplonosné kapaliny. Při zvýšení rozdílu uvedených teplot nad hodnotu nastavenou na elektronické řídící jednotce χ se popsaný oběh teplonosné kapaliny opět automaticky obnoví zapnutím čerpadla £. Oběh teplonosné kapaliny přes topný kotel £ a tepelné spotřebiče χ není možný, neboí v tomto režimu zůstává trojcestný ventil χ stále v poloze, ve které odpojuje vstupní vedení 1S -Slunečního kolektoru 2 od zpětného vedení 1£ mezi tepelnými spotřebiči χ a topným kotlem £.In Fig. 1 the device is shown in domestic water heating mode using the solar collector 2_ ₀ This is the mode that is suitable for the summer months, it is not necessary to heat an object. For this to occur, it is necessary to open the flow control element 10 of the bypass line 15 and switch the electronic control unit to the domestic water heating mode. As a result, the electronic control unit 1 gives a signal to move the three-way valve 9 into oolohv. wherein the inlet line 18 of the solar collector 2 is disconnected from the return line 14 and in the event that the difference between the temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the solar collector 2 and the domestic water temperature in the tank 3 i ^is greater than that selected on the electronic control unit J, , i the signal for actuating the pump. The heat transfer fluid flows through the effect of the pump 6, through the solar collector 2, and the outlet conduit 19 into the bypass conduit 15. By passing through the tanks 3, the service water is heated. The cooled heat transfer fluid is returned to the inlet conduit 18 and from there again to the solar collector 2, where it is heated again. The flow of the heat transfer fluid is represented by simulations. The electronic control unit compares the temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the solar collector 2 and the temperature of the domestic water in the tank J and if their difference is not greater than the difference selected on the electronic control unit χ, the pump 6 is switched off. heat transfer fluids. If the temperature difference increases above the value set on the electronic control unit χ, the described heat transfer circuit is automatically restored by switching on the pump. Circulation of the heat transfer fluid through the heating boiler 4 and the heat sinks χ is not possible, since in this mode the three-way valve χ remains in a position in which it disconnects the inlet conduit 15 of the solar collector 2 from the return conduit 16 between the heat sinks χ and the boiler.

Na obr. 2 je zařízení znázorněno v režimu vytápění, a to za použití slunečního kolektoru χ s případným dohřátím teplonosné kapaliny v topném kotli £. Jde o režim, který je vhodný pro jarní a podzimní období, kdy je v objektu třeba pouze přitápět. Aby tento režim nastal, jě zapotřebí uzavřít regulační element 1Q. průtočného průřezu obtokového vedení 1 o a přepnout elektronickou řídící jednotku X na režim vytápění. Ta vydá signál k přestavení trojčestného ventilu χ do polohy, v níž je zpětné vedení 14 uzavřeno a teplonosné kapalina může k tornému kotli £ proudit pouze přes sluneční kolektor χ. Proudění teplonosné kapaliny je znázorněno šipkami. Čerpadlo £ je v činnosti za předpokladu, že rozdíl teploty teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru X a teploty teplonosné kapaliny ve zpětném vedení 14 je větší než hodnota nastavená na elektronické řídící jednotce £.In FIG. 2, the device is shown in heating mode, using a solar collector χ with possible heating of the heat transfer fluid in the boiler. It is a mode that is suitable for spring and autumn, when it is only necessary to heat the building. For this mode to occur, it is necessary to close the control element 10. of the bypass line 1 o and switch the electronic control unit X to heating mode. This will give a signal to move the three-way valve χ to the position in which the return line 14 is closed and the heat transfer fluid can only flow to the boiler 6 through the solar collector χ. The flow of the heat transfer fluid is indicated by arrows. The pump 6 is operated provided that the difference between the temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the solar collector X and the temperature of the heat transfer fluid in the return line 14 is greater than the value set on the electronic control unit 6.

Je-li tento rozdíl menší, vydá elektronická řídící jednotka χ signál čerpadlu £ pro jeho vypnutí. Nezávisle na tom, pokud je pomocí neznázorněného řídícího systému zapojen do činnosti topný kotel 4, dochází k dohřívání teplonosné kaoalinv na teolotu. kterou se dosáhne tealota nastavená na neznázorněném· termostatu ve vytápěném objektu. Zapojení topného kotle £ s jeho řídícím systémem do činnosti se provádí podle potřeby, když by -přitárění pouze nomocí slunečního kolektoru bylo nedostatečné.If this difference is smaller, the electronic control unit χ signals the pump 8 to shut it off. Irrespective of the fact that if the boiler 4 is connected by means of a control system (not shown), the heat transfer coils on the theolor are reheated. to achieve a tealot set on a thermostat (not shown) in the heated object. The connection of the heating boiler 4 with its control system to operation is carried out as needed, if the pairing only by the solar collector is insufficient.

Na obr. 3 je zařízení znázorněno v režimu přitápění a ohřevu užitkové vody za použití slunečního kolektoru 2. Tento režim je vhodný pro přechodová období, kdy v objektu postačí pouze zavlažit a venkovní teplota je ještě dostatečně velká. Elektronická řídící jednotka £ zůstává přepnuta na režim vytápění jako v případě oodle obr. 2. Rozdíl je pouze v tom, že regulační element 10 průtočného průřezu obtokového vedení 15 je částečně, případně zcela otevřen. Teplonosná kapalina, ohřátá ve slunečním kolektoru 2., proudí účinkem čerpadla £ z výstupního vedení 19 jednak k topnému kotli £ a jednak v množství závislém na velikosti otevření regulačního elementu 10 do obtokového vedeni 15 a tím také ohřívá užitkovou vodu v nádrži 2· Proudění teplonosné kapaliny je znázorněno šipkami. Jinak je činnost zařízení stejná jako v popsaném režimu podle obr. 2 s tím, že čerpadlo 6 vrací teplonosnou kapalinu do slunečního kolektoru 2° jak ze zpětného vedení' 1 4. tak z obtokového vedení 1 5. Stejně probíhá i vypnutí čerpadla 6 a tím odstavení slunečního kolektoru 2 z činnosti. Totéž platí i o případném zaoojení topného kotle 4 do činnosti.In Fig. 3 the device is shown in the mode of additional heating and domestic water heating using solar collector 2. This mode is suitable for transition periods when it is sufficient to irrigate the building and the outdoor temperature is still sufficiently high. The electronic control unit 8 remains switched to heating mode as in FIG. 2. The only difference is that the flow control element 10 of the bypass line 15 is partially or fully open. The heat transfer fluid heated in the solar collector 2 flows from the outlet line 19 to the boiler via the effect of the pump 6 and partly in the amount depending on the opening size of the control element 10 into the bypass line 15 and thereby heats the service water in the tank. The liquid is represented by arrows. Otherwise, the operation of the device is the same as that described in FIG. 2, except that the pump 6 returns the heat transfer fluid to the solar collector 2 ° from both the return line 14 and the bypass line 15. shutting down the solar collector 2. The same applies to the possible connection of the boiler 4 to operation.

Na obr. 4 je zařízení znázorněno v režimu vytápění objektu za použití topného kotle £. Tento režim je určen pro zimní období a aby nastal, je nutno uzavřít regulační element £0 průtočného průřezu obtokového vedení ££, přičemž ele ktronická řídící jednotka £ zůstává přepojena na režim vytápění jako v případě podle obr. 2 a. 3. Je-li rozdíl teplot teplonosné kapaliny na výstupu ze slunečního kolektoru £ a ve zpětném vedení 14 menší než nastavený, přestaví elektronická řídící jednotka £ trojcestný ventil £ do polohy uzavře ní směrem ke vstupnímu vedení £8 slunečního kolektoru 2,. · Čerpadlo 6 se vypne a teplonosná kapalina prochází pouze přes topný kotel £, který je ne znázorněného řídícího s^stémr innosti dle svého vlastníhoIn FIG. 4, the device is shown in the heating mode of an object using a heating boiler 6. This mode is intended for the winter period and in order to occur it is necessary to close the flow regulating element 60 of the bypass line, while the electronic control unit 6 remains switched to the heating mode as in Figs. the difference in temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the solar collector 4 and in the return line 14 is less than the set one, the electronic control unit 6 moves the three-way valve 6 to the closing position towards the inlet line 8 of the solar collector 2. The pump 6 is switched off and the heat transfer fluid only passes through a heating boiler 6 which is not shown in the control system according to its own

Cj V 1“·^ Τ’ á'”'' ^c- < ^χ ρ »·> H o kapalina chřív ' na rř r/ «.-i usnou teolotu.C in 1 "· ^ Τ 'A''' ^c - ^{<χ ρ»} ·> H of liquid chřív 'onto the RR r / «.-I teolotu asleep.

klaoka auromaticky brání opačnému proudění teplonosné kapaliny ze slunečního kolektoru 2, vstupním vedením 18« Proudění teplonosné kapaliny je znázorněno šipkami. Je-li rozdíl uvedených teplot větší než nastavený, přestaví elektronická řídící jednotka 1_ trojcestný ventil £ ^do polohy podle obr. 2 a nastává situace popsaná v souvislosti s obr. 2, kdy teplonosná kapalina je. ohřívána ve slunečním kolektoru 2, a dohřívána v topném kotli £.klaoka auromatically prevents the reverse flow of heat transfer fluid from the solar collector 2 through the inlet line 18 «The flow of heat transfer fluid is indicated by arrows. If the temperature difference is greater than the set temperature, the electronic control unit 7 moves the three-way valve 6 ^{to the} position shown in FIG. 2 and the situation described in relation to FIG. heated in the solar collector 2, and reheated in the boiler.

Topný kotel £ je možno použít jak s elektrickým ohřevem, tak na plynná, kapalná i tuhá paliva. 7 případě topného kotle £ na tuhá paliva je nutno výstupní vedení 19 slunečního kolektoru 2, napojit na topný okruh až v místě za topným kotlem 4, protože tento by v určitých stavech působil jako chladič. Jako teplonosné kapaliny je nutno použít nemrznoucí kapalinu.The boiler can be used with both electric heating and gaseous, liquid and solid fuels. In the case of a solid fuel boiler 6, the output line 19 of the solar collector 2 must be connected to the heating circuit only downstream of the heating boiler 4, since in certain conditions it would act as a radiator. Antifreeze must be used as heat transfer fluid.

Je rovněž možné, aby velikost otevření regulačního elementu 10 průtočného průřezu obtokového vedení 15 pro režim podle obr. 3 byla prováděna automaticky elektronickou řídící jednotkou, χ základě snímané teploty v objektu.It is also possible that the opening size of the flow cross-section of the bypass line 15 for the mode of FIG. 3 is automatically performed by the electronic control unit χ based on the sensed temperature in the object.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení podle technického řešení je určeno především pro využití v menších objektech, zejména rodinných domcích, rekreačních chatách a podobně.The device according to the technical solution is designed primarily for use in smaller buildings, especially family houses, holiday cottages and the like.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

1 «. A device for heating buildings and domestic hot water, in which a three-way valve is arranged in the return line through the eyes of the heat consumers to the boiler, to which the sentence is connected ?! a solar collector whose outlet conduit, connected to the heating circuit downstream of the three-way valve, is connected by a bypass conduit passing through the domestic water tank, with an inlet conduit characterized in that in the part of the bypass conduit (15) 1, a flow control element (10) is provided

2. Equipment for the heating of buildings and a. Domestic hot water heating, that the tank (3) is added to the electrical system. ,

A water temperature sensor according to claim 1, characterized in that the temperature sensor (11) of the utility control unit (1) is connected to which the temperature sensor (12) of the heat transfer fluid in the manifold (14), the temperature sensor (13) is connected. at the outlet of the solar collector (2), the servomotor (8) of the three-way valve (9) and the pump (6) in the inlet line (18).

process water control system of the controlled object.

An object heating and heating system according to claim 2, characterized in that a control element (10) and a temperature sensor for heating are connected to the niche unit (1).