Číslo patentu: 287475

Dátum: 11.10.2010

Autor: Štreit Jiří

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vykurovací systém pozostáva z najmenej jedného vykurovacieho okruhu tvoreného kompresorom (1), ktorého výstup je napojený na vedenie (2) pracovného média s vnútorným priemerom kovovej rúrky 3 až 70 mm, s minimálne jedným vykurovacím telesom (4), ktorého výstup je napojený na spätné vedenie (5) pracovného média. V spätnom vedení (5) pracovného média je najmenej jedno škrtiace zariadenie (6), prvá chladiaca špirála (7) s priemerom rúrky rovnakým alebo menším ako vedenie (2) pracovného média, na ňu nadväzuje druhá chladiaca špirála (8) navinutá na teleso kompresora (1) a spojená s vyrovnávačom tlaku (12) pracovného média, ktorého výstup je napojený na vstup (13) do kompresora (1). Pracovné médium vykurovacieho systému je vybrané zo skupiny tvorenej fluórom, héliom, čpavkom alebo freónom.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka vykurovacieho systému na vykurovanie najmä obytných priestorov pomocou kompresora.Doteraj ší stav technikyVšetky doterajšie spôsoby získavania tepla sú založené na princípe premeny vykurovacieho média na tepelnú energiu spaľovaním. spaľovaním sa vyrába teplo z dreva, z rašeliny, uhlia, biomasy, vykurovacích olejov, nafty a plynu.Nevýhodou je vysoká prácnosť pri získavaní zdrojov, transport veľkého množstva materiálu do miesta zdroja tepla, vysoká prácnosť pri vlastnom vykurovaní, poškodzovanie životného prostredia ťažbou a splodínami pri spaľovaní, spotrebovávaní neobnoviteľných zdrojov.Nevýhodou je taktiež vysoká a značne pohyblivá cena, kedy sa často mení pomer cien jednotlivých vykurovacích médií, pričom premena výhrevných kotlov na rôzne palivá je nákladná.Je možné získať teplo z okolitého prostredia, kedy V uzavretom systéme dochádza k skvapalňovaniu a expanzii plynu pomocou kompresora, jedna strana systému sa ochladzuje a druhá zahrieva. Tieto tepelné čerpadlá - majú vysokú nadobúdaciu cenu, dochádza k ochladzovaniu blízkeho okolia, sú nutné úpravy terénu,stavebne úpravy pri inštalácii.Väčšinou nižšia účinnosť je v zimnom období, kedy je najväčšia potreba vykurovania a je teda nutnosť ďalšieho zdroja vykurovania.Ďalším zdroj om tepla môžu byť slnečné kolektory - v súčasnej dobe slúžia iba ako doplnkový zdroj .Uvedené nevýhody odstraňuje vykurovací systém na princípe tepelného čerpadla podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva V tom, že pozostáva najmenej z jedného vykurovacieho okruhu, ktorý je tvorený kompresorom, ktorého výstup je napojený na vedenie pracovného média s vnútorným priemerom kovovej rúrky 3 až 70 mm, k vedeniu pracovného média je pripojené minimálne jedno vykurovacie teleso, ktorého výstup je napojený na spätné vedenie pracovného média, v spätnom vedení pracovného média je najmenej jedno škrtiace zariadenie, prvá chladiaca špirála s priemerom rúrky rovnakým alebo menším ako vedenie pracovného média, na ňu nadväzuje druhá Chladiaca špirála, ktorá je spojená s vyrovnávačom tlaku pracovného média, ktorého výstup je napojený na vstup do kompresora a pracovným médiom vykurovacieho systému je plyn vybraný zo skupiny tvorenej fluórom, héliom, čpavkom, freónom alebo ich zmesou.Spätné vedenie pracovného média má výhodne rovnaký alebo menší priemer rúrky ako vedenie pracovného média.Škrtiace zariadenie je tvorené dýzou alebo škrtiacim ventilom.Vedenie pracovného média, spätné vedenie pracovného média i prvá špirála a druhá špirála sú vytvorené z medených rúrok. Vo vedení pracovného média môže byť umiestnené za kompresorom obehové čerpadlo.Vo vykurovacom okruhu je výhodne zaradený plynový filter a najmenej jeden kontrolný ventil a tlakomer.Vykurovací systém môže obsahovať viacero vzájomne spojených vykurovacích okruhov.Tlak pracovného média vo vykurovacom okruhu sa pohybuje vrozmedzí 0,5.105 Pa až 30,4.105 Pa. Po zapnutí elektriny kompresor uvádza pracovné médium do obehu. K urýchleniu obehu pracovného média môže byť výhodne použité obehové čerpadlo. Pracovné médium a od neho následne kompresor, rúrkové vedenie a vykurovacie telesá sa zahrejú na teplotu až do 150 °C. Je možné použiť kompresor, ktorý by umožňoval dosiahnutie vyššej teploty pracovného média. Krátkodobo je možné dosiahnuť teplotu až 700 °C. Pomocou vykurovacích telies- sálavých radiátorov, je teplo prenášané do okolia. Ako vykurovacie teleso môže byť použitý tiež vodný výmenník tepla, v ktorom sa teplo pracovného média prenáša do vody a odtiaľ do klasických vodných radiátorov. Pri tomto spôsobe prenosu tepla zatiaľ dochádza k vysokým tepelným stratám. Nameraný faktor tepelného čerpadla pri prenose tepla do vody bol iba 2,6, zatiaľ čo pri použití sálavých radiátorov bol nameraný faktor tepelného čerpadla 17,78.Vo vykurovacích telesách dochádza k ochladzovaniu pracovného média a k jeho skvapalňovaniu pri teplote cca 40 °C a teplotnom spáde 50 až 100 °C. Pracovné médium sa spätným vedením vracia späť ku kompresoru. Pred kompresorom pracovné médium prechádza škrtiacim zariadením, ktorého prierez je užší ako prierez vedenia pracovného média. Ako škrtiace zariadenie môže byť použitá dýza alebo regulačný ventil,ktorým je možné plynulo nastavovať veľkosť otvoru, ktorým plyn prechádza a tým upravovať pomer tlakuplynu na výstupe z kompresora a tlaku plynu na vstupe do kompresora. Teplota a množstvo uvoľňovaného tepla závisia od pomeru týchto tlakov. Pomer tlakov sa nastavuje v závislosti od veľkosti vykurovacieho systému. Teplota pracovného média po prechode šlcrtiacim zariadením sa môže znížiť až na -40 °C, bežne sa však zníži na 20 až 40 °C. Za škrtiacim zariadením prechádza pracovne médium prvou chladiacou špirálou a druhou chladiacou špirálou, ktorá je navinutá na teleso kompresora, čím dochádza jednak k ochladzovaniu kompresora proti prehriatiu a jednak sa prechádzajúci plyn od kompresora predhrieva pred vstupom do kompresora. Pred vstupom do kompresora plyn prechádza Vyrovnávačom tlaku, ktorý má širší priemer ako spätné vedenie, dochádza tu k zníženiu tlaku tak, aby kompresor bol schopný plyn nasať. Do vykurovacieho okruhu je možné výhodne zaradiť plynový filter, ktorý zachytáva prípadné nečistoty v obehu. Ďalej je v obehu zaradený ventil na plnenie sústavy pracovným médiom a tlakomer.Teplo, ktoré je do okolia prenášané vykurovacími telesarni tohto vykurovacieho systému, je až dvadsaťnásobne vyššie oproti množstvu dodanej elektrickej energie, ktorá slúži na pohon kompresora.Na spätné vedenie je možné výhodne napojiť chladiacu klimatizačnú jednotku.Hlavnou výhodou je cena za vykurovanie, kedy dochádza k úspore až 90 nákladov oproti vykurovaniu elektrinou.Výhodná je i nadobúdacia cena na nadobudnutie vykurovacieho systému.Vykurovací systém vykurovania podľa vynálezu je veľmi jednoduchý z hľadiska inštalácie i prevádzky.Kompresor je malý a rovnako môžu byť použité veľmi malé konvektory na prenos tepla.Celý vykurovací systém môže byť rninimalizovaný skrátením vedenia a kompaktne spojený do jedného bloku, čím sa vykurovanie stáva prenosným.Nie sú potrebné odťahová komíny na splodiny, pretože pri uvoľňovaní tepla žiadne nevznikajú.Šetrí životné prostredie nízkou energetickom náročnosťou i tým, že je bezsplodinový.Vykurovací systém je možne prostredníctvom výrnenníka napojiť na jestvujúci rozvod tepla.Prehľad obrázkov na výkresochNa obrázku l je znázornená schematické zapojenie vykurovacieho systému na výrobu tepla. Na obrázku 2 sú znázomené miesta merania teplôt vo vykurovacom systéme.Príklad použitia vynálezu je zrejmý z obr. č. l.Kompresor 1 je vybavený prívodom elektriny. Z neho vychádza vedenie 2 pracovného média, ktorým je fluór. Medzi kompresorom 1 a tromi vykurovacími telesami 4 je umiestnené obehové čerpadlo 3, ktoré je zaradené z dôvodu rýchlejšieho obehu pracovného média a tým rýchlejšieho zahriatia vykurovacích telies 4,ktorými sú sálavé vykurovacie radiátory. Vykurovacie teleso 4 môže byt zavesené na stene, zabudované V podlahovom kanáliku alebo zabudované v stene. Z vykurovacích telies 4 so spätnou vetvou 5 vracia skvapalnené pracovné médium cez škniace zariadenie 6, prvú chladiacu špirálu 7 a druhú chladiacu špirálu 8, cez plynový ñlter 9 k odlúčeniu prípadných nečistôt, kontrolný ventil 10, tlakomer 11 a vyrovnávač tlaku 12 vstupom 13 do kompresora l.K overeniu funkčnosti systému bol použitý kompresor 1 s príkonom 2,8 kW. Zapojenie bolo prevedené na trojfázový prúd 380 V, 50 Hz. K odberu tepla boli nainštalované tri vykurovacie telesá 4 s celkovým výkonom 30 kW pri teplotnom spàde 20 °C.Za 23 minút po uvedení do chodu bola dosiahnutá na Všetkých konvektoroch teplota 94 °C. Počas ďalších 3 hodín mal elektromer spotrebu elektrickej energie 9,9 kWh. Teplota vykurovacích telies 4 sa počas 3 hodín pohybovala v rozmedzí od 89 do 107 °C.Z uvedeného pokusu bol vypočítaný faktor tepelného čerpadla.teplo, ktoré bolo prijaté konvektormi 3 hod x 30 kW faktor tepel. čerpadla 9,09 el. energia odobraná systémom zo siete 9,9 kWhPri pokuse bol dosiahnutý faktor tepelného čerpadla takmer lO. Vyplýva z toho, že prenos tepla pomocou vykurovacích konvektorov je dobrý.K prenosu tepla bolo použite vykurovacie teleso 4, ktoré prenáša teplo do vody, ktorou sú vyhrievané vodné radiátory kdekoľvek v dome.Vo vykurovacom okruhu je výhodne zaradený kontrolný ventil 10 a tlakomer 11.Meranie bolo uskutočňované počas 5 hodín, za tento čas boli namerané hodnoty Množstvo vody, ktorá prešla výmenníkom, za dobu merania m 347 kg Dodané množstvo elektrickej energie E 7,9 kWh Rozdiel teplôt vody na vstupe a výstupe vykurovacieho telesa 4 bol počas doby merania 51,253 °K Merná kapacita vody c 4180 1 kg .K 4 Odobraná energia Q m.c. rozdiel teplôtQ teplo, ktoré prijme voda za dobu merania 418051253347 faktor tepelného čerpadla - 2,61 E spotrebované el. energia 7900.3600Pri pokuse s prenosom tepla cez vodný tepelný výmenník neboli dosiahnuté také dobre výsledky ako pri prenose tepla plynovými konvektorrni.Pri meraní bolo použitých 8 vykurovacích telies 4 - konvektorovć radiátory. Zapojenie zodpovedalo obrázku 2. Meranie teplôt bolo uskutočňované digitálnym kontaktným teplomerom po piatich minútach počas doby jednej hodiny. Všetky rozvody sú medené rúrky. Vedenie 2 pracovného média má vnútomý priemer 8 mm. Spätné vedenie 5 pracovného média má vnútorný priemer 8 mm, za škrtiacirn zariadením 6 je vnútorný priemer vedenia 5 pracovného média a prvej chladiacej špirály 7 6 mm.Vnútorný priemer druhej chladiacej špirály 8 je 12 mm a vnútorný priemer vstupu 13 do kompresoru 1 je 22 mm.V bode 23 sa vedenie 2 pracovného média delí na dve vetvy s meracírni bodmi 24, 25, 26 a 27 na vstupoch do vykurovacích telies 4, a na výstupoch 41, 42 z vykurovacích telies 4. V bode 51 sa spätne vedenie 5 pracovného média opäť spája. Ďalšími meracími bodmi sú bod 52 pred škrtiacim zariadením 6 a 53 za škrtiacim zariadením 6.Ďalšími meracirni bodmi sú bod 54 za prvou chladiacou špirálou 7 a bod 55 na vstupe 13 do korrrpresoru 1.Počiatočná teplota bola 24 °C.Počas prvých piatich minút stúpla V bode 21 na výstupe z kompresora 1 teplota na 71 °C a potom sa pohybovala okolo 90 °C. Taktiež v bode 23. Teplota na vstupoch do vykurovacích telies 4 sa pohybovala od 75 do 85 °C. Na výstupoch z vykurovacích telies 4 sa pohybovala od 38 do 40 °C. Vbodoch 51, 52 a 53 bola teplota 38 až 41 °C. V bode 54 bola teplota 37 °C a v bode 55 sa pohybovala od 39 do 43 °C.Spotreba elektrickej energie bola 1,8 kWh, množstvo odovzdaného tepla 32 kWh.Faktor tepelného čerpadla je v tomto prípade 17,78.Vykurovanie pomocou vykurovacieho systému podľa vynálezu je možné použiť v akomkoľvek priestore,kde je zabezpečená dodávka elektriny na pohon kompresora.Systém je vhodný najmä na vykurovanie bytov, rodinných domov, priemyselných a poľnohospodárskych objektov. Ako prenosný je potom vhodný k lokálnemu vykurovaniu chatiek kioskov a k dokurovaniu akýchkoľvek priestorov.Všetky uvedené objekty je možné zároveň rovnakým systémom ochladzovať.l. Vykurovací systém, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že jeho vykurovací okruh je tvorený kompresorom (l), ktorého výstup je napojený na vedenie (2) pracovného média s vnútomým priemerom kovovej rúrky 3 až 70 mm, k vedeniu (2) pracovného média je pripojené minimálne jedno vykurovacie teleso (4), ktorého výstup je napojený na spätne vedenie (5) pracovného média, v spätnom vedení (5) pracovného média je najmenej jedno škrtiace zariadenie (6), prvá Chladiaca špirála (7) s priemerom rúrky rovnakým alebo menšým ako vedenie (2) pracovného média, na ňu nadväzuje druhá Chladiaca špirála (8) navinutá na teleso kornpresora, (l) ktorá je spojená s vyrovnávačom tlaku (12) pracovného média, ktorého výstup je napojený na vstup(13) do kompresoru (l) a pracovné médium vykurovacieho systému je vybrané zo skupiny tvorenej fluórom,héliom, čpavkom, freónom alebo ich zmesou.2. Vykurovací systém podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že spätné vedenie (5) pracovného média má rovnaký alebo menší priemer rúrky ako vedenie (2) pracovného média.3. Vykurovací systém podľa nároku 1 a 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že škrtiace zariadenie (6) je tvorené dýzou alebo škrtiacím ventílom4. Vykurovaci systém podľa nároku l až 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vedenie (2) pracovného media, spätné vedenie (5) pracovného média i prvá Chladiaca špirála (7) a druhá Chladiaca špirála ( 8) sú vytvorené z medených rúrok.5. Vykurovací systém podľa nároku 1 a 4, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že vo vedení (2) pracovného média je umiestnené za kompresorom(1) obehové čerpadlo (3).6. Vykurovací systém podľa nároku l až 5, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že vo vykurovacom okruhu je zaradený plynový filter (9).7. Vykurovací systém podľa nároku l až 6, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vo vykurovacom 01 cmhu je zaradený najmenej jeden kontrolný ventil (10) a tlakomer (l l).8. Vykurovací systém podľa nároku 1 až 7, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že obsahuje viac vykurovacích okruhov, ktoré sú vzájomne prepojené.

MPK / Značky

MPK: F25B 9/00, F25B 30/00, F24D 15/00, F24D 3/00

Značky: systém, vykurovací

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-287475-vykurovaci-system.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Vykurovací systém</a>

Podobne patenty