pompa ciepła

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)174165
(13) B1
( 2 1) Numer zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
305662
(51) IntCl6:
)
(22 Data zgłoszenia: 28.10.1994
F25B 30/02
F25B 31/00
F04D 13/02
Układ napędu sprężarki pompy ciepła
(54 )
(73)
Uprawniony z patentu:
Lubelskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej, Lublin. PL
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
(72)
Marian Juśko, Lublin, PL
Dominik Prokopowicz, Lublin, PL
Janusz Kwiatkowski, Lublin, PL
Mieczysław Fornal, Lublin, PL
Tadeusz Fijałka, Lublin, PL
Kazimierz Kostyszyn,
Warszawa-Wesoła, PL
Zdzisław Strycharz, Lublin, PL
Ewa Mika, Lublin, PL
29.04.1996 BUP 09/96
(45)
Twórcy wynalazku:
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.06.1998 WUP 06/98
(74)
Pełnomocnik:
Próchniak Ryszard, "MODIN" Zakład Usług
Innowacyjnych, Biuro Rzecznika Patentowego
PL 174165
B1
(57)
1. Układ napędu sprężarki pompy
ciepła, stanowiącej zasadniczą część tej pompy oraz spełniającej funkcje sprężania
czynnika termodynamicznego, znamienny
tym, że jako źródło energii napędzającej
silnik (1) sprężarki (2) pompy ciepła stanowi turbina gazowa (3) zasilania gazem ziemnym przekazująca energię mechaniczną
prądnicy (4), wytwarzającej prąd elektryczny
dla silnika (1) sprężarki (2), przy czym turbina
gazowa (3) współdziała funkcjonalnie z kotłem odzysknicowym (5) odbierającym ciepło spalin odlotowych z turbiny (3).
Układ napędu sprężarki pompy ciepła
Zastrzeżenia patentowe
1. Układ napędu sprężarki pompy ciepła, stanowiącej zasadniczą część tej pompy
oraz spełniającej funkcje sprężania czynnika termodynamicznego, znamienny tym, że
jako źródło energii napędzającej silnik (1) sprężarki (2) pompy ciepła stanowi turbina
gazowa (3) zasilania gazem ziemnym przekazująca energię mechaniczną prądnicy (4),
wytwarzającej prąd elektryczny dla silnika (1) sprężarki (2), przy czym turbina gazowa (3)
współdziała funkcjonalnie z kotłem odzysknicowym (5) odbierającym ciepło spalin odlotowych z turbiny (3).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kocioł odzysknicowy (5) posiada
urządzenie dopalające (6) w postaci zespołu dodatkowych palników gazowych.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest układ napędu sprężarki pompy ciepła.
Pompy ciepła stanowią urządzenia do ogrzewania, pobierające ciepło z ośrodka
o niższej temperaturze i poprzez doprowadzenie energii z zewnątrz dostarczają je do
ośrodka o wyższej temperaturze - ośrodka ogrzewczego. Istotną częścią pompy ciepła
jest sprężarka. Zadaniem tego urządzenia jest zasysanie czynnika termodynamicznego,
na przykład R134a z parownika i po jego sprężeniu do wyższych ciśnień i temperatur
przekazanie go do skraplacza pompy ciepła. Sprężarka pompy jest zazwyczaj napędzana
silnikiem elektrycznym zasilanym z sieci elektroenergetycznej, Znany jest również napęd
sprężarek pomp ciepła przy pomocy silników gazowych i spalinowych wysokoprężnych.
Jak wynika z danych przedstawionych w poradniku "Ogrzewanie i klimatyzacja" Recknagel, Sprenger, H önmann, Schrank, wydawnictwo EWFE, Gdańsk 1994, str. 523,
551-555, napęd za pomocą silnika gazowego lub wysokoprężnego stosuje się ze względów
ekonomicznych przy mocy ponad 100 kW i w dużych obiektach, jak baseny kąpielowe,
osiedla mieszkaniowe, domy towarowe, hale sportowe. Użycie silników gazowych lub
wysokoprężnych jest efektywne, gdyż pozwala to na uzyskanie dużych oszczędności ciepła
przez wykorzystanie tego ciepła, które jest zawarte w wodzie chłodzącej silnika, spalinach, w innych układach. Stosowane w praktyce silniki gazowe, posiadające moc powyżej 100 kW mają do 12 cylindrów w układzie szeregowym Iub widlastym. Sprężarki
pomp ciepła tłokowe występują przeważnie z napędem bezpośrednim, natomiast sprężarki śrubowe lub odśrodkowe połączone są z silnikami poprzez przekładnię. Spalmy
opuszczają urządzenie napędowe przy temperaturze około 500°C i mogą być schłodzone
w przypadku silników gazowych do 120°C, a w odniesieniu do silników wysokoprężnych
do około 180°C. W szczególnych przypadkach, na przykład przy włączonych później
dopalaczach, mogą być spaliny schłodzone do jeszcze niższych temperatur.
Rozwiązanie układu napędu sprężarki pompy ciepła według wynalazku polega
na tym, że źródłem energii napędzającej silnik sprężarki pompy ciepła jest turbina
gazowa, zasilana gazem ziemnym. Turbina ta przenosząc energię mechaniczną na prądnicę, powoduje wytwarzanie w niej energii elektrycznej, która napędza silnik sprężarki
pompy ciepła. Z turbiną gazową powiązany jest funkcjonalnie kocioł odzysknicowy,
odbierający ciepło spalin turbiny. W kotle odzysknicowym wbudowane jest urządzenie
dopalające składające się z zespołu dodatkowych palników gazowych zasilanych gazem
ze źródła zewnętrznego.
Rozwiązanie według wynalazku jest szczególnie korzystne ekonomicznie w sytuacji,
gdy cena zakupu energii elektrycznej jest relatywnie wysoka w stosunku do ceny zakupu
gazu ziemnego, a więc w krajach lub regionach o przewadze elektrowni paliwowych
174165
3
nad elektrowniami wodnymi, słonecznymi, wiatrowymi lub jądrowymi. Wysoką efektywność stosowania napędu pompy ciepła według wynalazku uzyskuje się ponadto wówczas,
gdy pompę ciepła eksploatuje się przy wysokim współczynniku wydajności cieplnej,
oznaczającej stosunek energii użytecznej do energii włożonej do układu. Występuje
to wówczas, gdy jest mała różnica temperatur źródła górnego i dolnego, a ponadto
gdy jest wymagana stosunkowo niska temperatura górnego źródła.
Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat ideowy układu napędu sprężarki pompy ciepła.
Układ według wynalazku posiada turbinę gazową 3 zasilaną gazem ziemnym, przekazującą energię mechaniczną prądnicy 4, wytwarzającej prąd elektryczny dla silnika
1 sprężarki 2 pompy ciepła. Turbina gazowa współdziała z kotłem odzysknicowym 5
odbierającym ciepło spalin odlotowych turbiny gazowej 3. Ciepło to może być wykorzystane na przykład do dogrzania wody w miejskich sieciach ciepłowniczych. Kocioł
odzysknicowy 5 powiązany funkcjonalnie z turbiną gazową 3 posiada urządzenie dopalające 6 stanowiące zespół dodatkowych palników gazowych zasilanych gazem ze
źródła zewnętrznego. Urządzenie to jest używane do dodatkowego dogrzewania na
przykład wody ciepłowniczej w okresie bardzo niskiej temperatury zewnętrznej.
174165
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł