Централизованная система теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к области теплотехники, в частности, централизованным системам теплоснабжения жилых и общественно-административных зданий.
Техническим результатом системы является существенное снижение температуры теплоносителя и пьезометрического напора в тепловых сетях, использование для теплоснабжения теплоты конденсации водяного пара в паросиловом цикле тепловых электростанций, а также энергии солнечной радиации, обеспечение автоматического регулирования нагрузки потребителей, повышение качества теплоснабжения и кондиционирования воздуха при увеличении коэффициента использования теплоты топлива на источнике теплоснабжения.
Это достигается тем, что в системе устанавливаются постоянные температуры теплоносителя на подаче и обратке сети, нагрев сетевой воды производится в конденсаторе паровой турбины, в теплофикационном подогревателе и в солнечных коллекторах, пьезометрический график тепловой сети отвечает требованию транспорта расчетного количества теплоносителя, на абонентских вводах потребителя установлены термотрансформаторы, к тепловому насосу которых присоединены через промежуточный водяной контур радиаторы отопления, открытая система горячего водоснабжения присоединена к линии подачи через повысительный насос и узел смешения, к ней присоединена линия подпитки системы отопления с расширительным баком и обратным клапаном, в том случае, когда в качестве приборов отопления установлен теплообменник-испаритель холодильной машины, то в зимний период он присоединяется к сети, а в летний период тепловой насос работает в режиме кондиционирования воздуха. При погодном или сезонном изменении нагрузки потребителей включается тепловая машина прямого фреонового цикла, обеспечивая постоянный расход воды и напор на абонентском вводе, и выработку электроэнергии.

Текст

Смотреть все

(51) 24 3/08 (2011.01) 24 19/10 (2011.01) 25 30/00 (2011.01) 24 1/00 (2011.01) 24 2/14 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ воздуха при увеличении коэффициента использования теплоты топлива на источнике теплоснабжения. Это достигается тем,что в системе устанавливаются постоянные температуры теплоносителя на подаче и обратке сети, нагрев сетевой воды производится в конденсаторе паровой турбины, в теплофикационном подогревателе и в солнечных коллекторах, пьезометрический график тепловой сети отвечает требованию транспорта расчетного количества теплоносителя,на абонентских вводах потребителя установлены термотрансформаторы, к тепловому насосу которых присоединены через промежуточный водяной контур радиаторы отопления, открытая система горячего водоснабжения присоединена к линии подачи через повысительный насос и узел смешения, к ней присоединена линия подпитки системы отопления с расширительным баком и обратным клапаном, в том случае, когда в качестве приборов отопления установлен теплообменникиспаритель холодильной машины, то в зимний период он присоединяется к сети, а в летний период тепловой насос работает в режиме кондиционирования воздуха. При погодном или сезонном изменении нагрузки потребителей включается тепловая машина прямого фреонового цикла, обеспечивая постоянный расход воды и напор на абонентском вводе, и выработку электроэнергии.(72) Даукеев Гумарбек Жусупбекович Джаксалиев Бахытжан Мухамбеткалиевич Ем Татьяна Михайловна Изимов Айбек Маратович Календарев Рахимжан Нихатович Пак Михаил Иванович Пак Михаил Инович(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(54) ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ С ПОВЫШАЮЩИМИ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРАМИ НА АБОНЕНТСКИХ ВВОДАХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к области теплотехники, в частности, централизованным системам теплоснабжения жилых и общественноадминистративных зданий. Техническим результатом системы является существенное снижение температуры теплоносителя и пьезометрического напора в тепловых сетях, использование для теплоснабжения теплоты конденсации водяного пара в паросиловом цикле тепловых электростанций, а также энергии солнечной радиации, обеспечение автоматического регулирования нагрузки потребителей, повышение качества теплоснабжения и кондиционирования Изобретение относится к области теплотехники,в частности, к централизованным системам теплоснабжения жилых,общественноадминистративных и производственных зданий. Известны централизованные теплофикационные системы теплоснабжения, в которых источником теплоты являются теплофикационные турбины с конденсатором,с теплофикационным и производственным отборами пара,пиковым водогрейным котлом (Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети - М. Изд. МЭИ, 2001, с. 472),подающий и обратный трубопроводы тепловых сетей, сетевые и подпиточные насосы, регуляторы подпитки и дренажа, параллельно включенные в тепловую сеть по зависимой или независимой схеме нагревательные приборы отопления (радиаторы чугунные, стальные и алюминиевые) с расчетным перепадом температуры воды на входе и выходе из прибора,системы горячего водоснабжения,присоединенные по закрытой или открытой схеме,автоматические системы количественнокачественного местного регулирования отопительной нагрузки (Патент 17011, кл. 05 7/01, 24 3/02, публ. 17.01.2011 г.),перепускную перемычку с регулятором расхода воды, установленную за последним потребителем(Патент 9289, кл. 24 3/08, 24 19/10, публ. 16.06.2003 г.),центральное качественное регулирование тепловой нагрузки потребителей с температурой сетевой воды в расчетном режиме,например, в подающей магистрали 150 С и в обратной магистрали 70 С, пьезометрические графики сети отопительного периода, выбираемые на подающей магистрали из условий транспорта расчетного расхода воды и невскипания воды во всех точках системы, и на обратной магистрали,выбираемые из условия транспорта теплоносителя к источнику и условия обеспечения избыточного напора в верхних точках систем отопления всех зданий для предотвращения подсоса воздуха в сеть потребителя, систему нагрева сетевой воды в теплофикационном подогревателе и в пиковом водогрейном котле по температурному графику регулирования нагрузки и поддержания пьезометрического графика тепловой сети отопительного и летнего периодов. Недостатком таких систем является то, что типовые водогрейные котлы имеют низкие среднегодовые значения КПД (приблизительно 50 от КПД в нормативном режиме), теплота конденсации водяных паров в конденсаторах паровых турбин выбрасывается в атмосферу, в силу чего коэффициент использования теплоты топлива на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) не превышает 40. Высокие расчетные и среднегодовые температуры теплоносителя в тепловых сетях приводят к тому, что нормативные теплопотери в тепловых сетях превышают 20 от отпуска теплоты, а действительные теплопотери в современных тепловых сетях по отдельным магистралям доходят до 60. Из-за высоких пьезометрических напоров в тепловых сетях удельные расходы на транспорт теплоносителя 2 составляют 25-40 кВтч/Гкал. Местное и индивидуальное регулирование нагрузки потребителя, как правило, не производится, в силу чего не обеспечивается качество теплоснабжения,особенно в переходные периоды и температурах наружного воздуха, близких к расчетным. Высокая температура обратной сетевой воды не позволяет использовать ее в системе водоснабжения конденсаторов тепловых электрических станций. Централизованные системы теплоснабжения с установленными радиаторами отопления не могут обеспечить нагрузку кондиционирования воздуха зданий. Известны повышающие термотрансформаторы,состоящие из фреонового прямого паросилового цикла и обратного цикла теплового насоса(холодильной машины) (Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика - М. Машиностроение,1972, с.672), а также индивидуальные системы кондиционирования воздуха - сплит-системы кондиционирования (Ананьев В.А. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика-М. Евроклимат, изд. Арина, 2000,с.416), использование которых на абонентских вводах потребителей позволило бы значительно снизить теплопотери в тепловых сетях, увеличить коэффициент использования теплоты топлива до 80, обеспечить кондиционирование воздуха в зданиях, уменьшись расход электроэнергии на транспорт теплоносителя, обеспечить качественное регулирование нагрузки на отопление и кондиционирование, при этом электропотребление на абонентском вводе потребителей обеспечивается выработкой электроэнергии в прямом фреоновом цикле электрогенератора. Задачей изобретения является создание централизованной системы теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей с автоматической системой погодной коррекции нагрузки потребителя, использование для целей теплоснабжения энергии солнечной радиации. Техническим результатом изобретения является существенное снижение температуры теплоносителя в тепловых сетях, при котором происходит пропорциональное снижение тепловых потерь в сетях, использование для теплоснабжения теплоты конденсации водяного пара в паросиловом цикле тепловых электростанций, а также энергии солнечной радиации, обеспечение автоматического регулирования отопительной нагрузки потребителей,обеспечение качества теплоснабжения и кондиционирования воздуха при увеличении коэффициента использования теплоты топлива на источнике теплоснабжения. Это достигается тем, что в централизованной системе теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей, содержащей в качестве источника теплоты теплофикационные турбины с конденсатором, с теплофикационным и производственным отборами пара,пиковый водогрейный котел, содержит подающий и обратный трубопроводы тепловых сетей, сетевые и подпиточные насосы, регуляторы подпитки и дренажа, параллельно включенные в тепловую сеть по зависимой или независимой схеме нагревательные приборы отопления (радиаторы) с расчетным перепадом температуры воды на входе и выходе из прибора,системы горячего водоснабжения, присоединенные по закрытой или открытой схеме,автоматические системы количественно-качественного местного регулирования отопительной нагрузки,перепускную перемычку с регулятором расхода воды, установленную за последним потребителей,центральное качественное регулирование тепловой нагрузки потребителей с температурой сетевой воды в расчетном режиме, пьезометрические графики сети отопительного периода, выбираемые на подающей магистрали из условий транспорта расчетного расхода воды и невскипания воды во всех точках системы, и на обратной магистрали,выбираемые из условия транспорта теплоносителя к источнику и условия обеспечения избыточного напора в верхних точках систем отопления всех зданий для предотвращения подсоса воздуха в сеть потребителя, систему нагрева сетевой воды в теплофикационном подогревателе и в пиковом водогрейном котле по температурному графику регулирования нагрузки и поддержания пьезометрического графика тепловой сети отопительного и летнего периодов, в соответствии с изобретением, установлена автоматическая система нагрева сетевой воды в конденсаторе и теплофикационном подогревателе турбины, а также в солнечных коллекторах, расположенных на территории и в зоне обслуживания источника, и поддержания постоянной температуры воды на подаче 70 С и 20 С на обратке при постоянном пьезометрическом графике сети, рассчитанный из условия транспорта теплоносителя, на абонентских вводах потребителей установлены термотрансформаторы, состоящие из прямого паросилового фреонового цикла с электрогенератором и обратного цикла теплового насоса (холодильной машины), при этом радиаторы отопления присоединяют к тепловому насосу через промежуточный водяной контур с циркуляционным насосом, а теплообменник-испаритель теплового насоса подключен параллельно к тепловой сети,нагревательными приборами также могут служить теплообменники-конденсаторы теплового насоса с тангенциальными вентиляторами, которые через четырехходовые клапаны подключены параллельно к водяному контуру отопления, при этом в отопительный период тепловой насос выключен,открытая система горячего водоснабжения присоединена к тепловой сети по линии,содержащей повысительный насос и узел смешения сетевой воды, к которой присоединена система подпитки системы отопления с расширительным баком, а также снабжена контуром пониженной циркуляции при отсутствии водоразбора с насосом и дроссельным вентилем. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема централизованной системы теплоснабжения и кондиционирования воздуха с повышающими термотрансформаторами на абонентском вводе потребителя. Централизованная система теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей,содержит теплофикационную турбину 1 с электрогенератором 2, конденсатор турбины 3, сетевой насос 4, теплофикационный пароводяной подогреватель 5,подающий трубопровод 6, обратный трубопровод сети 7,солнечные коллектора 8, установку прямого фреонового цикла 9 с электрогенератором 10,радиаторы отопления 11, промежуточный водяной контур с циркуляционным насосом 12, тепловой насос 13, систему подпитки системы отопления с расширительным баком 14 и обратным клапаном 15,открытую систему горячего водоснабжения 16 с контуром пониженной циркуляции при отсутствии водоразбора, повысительный насос системы подпитки и горячего водоснабжения 18, узел смешения 19, четырехходовой клапан 20,автоматическую систему качественного местного регулирования отопительной нагрузки, состоящей из седельного регулирующего клапана 21, насоса 22,теплообменника-испарителя холодильной машины 23 с тангенциальным вентилятором 24 и теплообменника- конденсатора 25. Централизованная система теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей работает следующим образом. От потребителей воды по обратному трубопроводу сети 7 сетевым насосом 4 подается в конденсатор турбины 3, где она нагревается за счет теплоты конденсации отработавшего в турбине 1 водяного пара. Дальнейший нагрев сетевой воды происходит в теплофикационном подогревателей и солнечных тепловых коллекторах 8 и поступает по подающему трубопроводу 6 на абонентский ввод потребителя. Здесь к сети присоединена паросиловая установка прямого фреонового цикла 9 с электрогенератором 10. Выработанная в ней электроэнергия используется для привода электродвигателей(насосы,компрессоры),установленных на абонентском вводе. Если в качестве нагревательных приборов отопления используются отопительные радиаторы 11, то они присоединяются к тепловой сети через тепловой насос 13. Радиаторы отопления,теплообменник- конденсатор теплового насоса с циркуляционным насосом 12 образуют промежуточный водяной контур теплового насоса и обеспечивают качество теплоснабжения системой автоматического регулирования отопительной нагрузки. Обратный трубопровод контура присоединен к системе подпитом, которая обеспечивает поддержание избыточного напора в верхней точке системы отопления, и содержит расширительный бак 14 и обратный клапан 15. В качестве нагревательных приборов отопления 3 эффективнее использовать теплообменникиспаритель сплит-системы кондиционирования 23 с тангенциальным вентилятором 24. В отопительный период теплообменник 23 через четырехходовой клапан 20 присоединяется к тепловой сети через систему качественно-количественного регулирования отопительной нагрузки, содержащей регулируемый насос 23, регулируемый седельный клапан 21 и узел смешения. Обратная линия присоединена к линии подпитки с расширительным баком, и в отопительный период сплит-система кондиционирования за исключением вентилятора 24 выключена. В летний период система работаем в режиме кондиционирования, теплообменник 23 четырехходовым клапаном 20 подключается к теплообменнику-конденсатору 25, при этом в теплообменнике 25 вода поступает на узел смешения системы горячего водоснабжения. Открытая система горячего водоснабжения 16 присоединена к подающему трубопроводу через повысительный насос 18, узел смешения 19 для обеспечения температуры горячей воды в точках водоразбора 55-60 С. Система горячего водоснабжения имеет линию пониженной циркуляции с насосом и дроссельным вентилем,которая включается в периоды отсутствия водоразбора. К линии горячего водоснабжения после узла смешения присоединена линия подпитки и поддержания избыточного напора в системах отопления. По схеме присоединения к тепловой сети теплообменника-испарителя 23 может быть присоединена система напольного отопления. Расчетный расход воды выбирается по расчетной нагрузке систем отопления и горячего водоснабжения, расчетного перепада температур воды в сетях, равного 50 С. Пьезометрический график в сети устанавливается из условия транспорта расчетного расхода воды. При уменьшении нагрузки потребителей включается тепловая машина прямого цикла, что позволяет поддерживать расчетный расход воды и пьезометрический напор на абонентском вводе вне зависимости от погодного или сезонного изменения нагрузки потребителей. Низкие температуры и напоры позволяют использовать в сетях пластмассовые армированные трубопроводы. Использование предлагаемой централизованной системы теплоснабжения и кондиционирования воздуха с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей обеспечит использование в системе теплоты конденсации водяных паров в конденсаторах паровых турбин,энергию солнечной радиации, теплоты охлаждения помещений, поднять на современный уровень автоматическое регулирование нагрузки потребителей. Предварительная оценка эффективности системы показывает, что тепловые потери в тепловых сетях уменьшатся более чем в 2 раза, почти в 10 раз уменьшится расход электроэнергии на транспорт теплоносителя,коэффициент использования теплоты топлива без 4 учета работы солнечных коллекторов возрастет до 80-90. Система обеспечит высокий уровень качества теплоснабжения и кондиционирования воздуха. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Централизованная система теплоснабжения и кондицирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей, содержащая в качестве источника теплоты теплофикационные турбины с конденсатором,с теплофикационным и производственным отборами пара,пиковый водогрейный котел, подающий и обратный трубопроводы тепловых сетей,сетевые и подпиточные насосы, регуляторы подпитки и дренажа, параллельно включенные в тепловую сеть по зависимой или независимой схеме нагревательные приборы отопления (радиаторы) с расчетным перепадом температуры воды на входе и выходе их прибора,системы горячего водоснабжения, присоединенные по закрытой или открытой схеме,автоматические системы количественно-качественного местного регулирования отопительной нагрузки,перепускную перемычку с регулятором расхода воды, установленную за последним потребителем,центральное качественное регулирование тепловой нагрузки потребителей с температурой сетевой воды в расчетном режиме, пьезометрические графики сети отопительного периода, выбираемые на подающей магистрали из условий транспорта расчетного расхода воды и невскипания воды во всех точках системы, и на обратной магистрали,выбираемые из условия транспорта теплоносителя к источнику и условия обеспечения избыточного напора в верхних точках систем отопления всех зданий для предотвращения подсоса воздуха в сеть потребителя, систему нагрева сетевой воды в теплофикационном подогревателе и в пиковом водогрейном котле по температурному графику регулирования нагрузки отопительного и летнего периодов, а также поддержания отопительного и летнего пьезометрического графика тепловой сети,отличающаяся тем, что система теплоснабжения снабжена автоматической системой нагрева сетевой воды в конденсаторе и теплофикационном подогревателе турбины, а также в солнечных коллекторах, расположенных на территории и в зоне обслуживания источника и поддерживания постоянной температуры воды на подаче 70 С и 20 С на обратке при постоянном пьезометрическом графике сети, рассчитанным из условия транспорта теплоносителя. 2. Централизованная система теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что на абонентских вводах потребителей установлены термотрансформаторы,состоящие из прямого паросилового френового цикла с электрогенератором и обратного цикла теплового насоса (холодильной машины), при этом радиаторы отопления присоединены к тепловому насосу через промежуточный водяной контур с циркуляционным насосом, а теплообменникиспаритель теплового насоса подключен параллельно к тепловой сети. 3. Централизованная система теплоснабжения по п.1, 2 отличающаяся тем, что нагревательными приборами служат теплообменники-конденсаторы теплового насоса с тангенциальными вентиляторами, которые через четырехходовые клапаны подключают параллельно к водяному контуру отопления, при этом в отопительный период тепловой насос выключен. 4. Централизованная система теплоснабжения по п.1, 2 отличающаяся тем, что открытая система горячего водоснабжения присоединена к тепловой сети по линии, содержащей повысительный насос и узел смешения сетевой воды, к которой присоединена система подпитки системы отопления с расширительным баком и обратным клапаном,снабжена контуром пониженной циркуляции при отсутствии водоразбора с насосом и дроссельным вентилем.

МПК / Метки

МПК: F24J 2/14, F25B 30/00, F24D 19/10, F24F 1/00, F24D 3/08

Метки: повышающими, система, абонентских, теплоснабжения, потребителей, вводах, централизованная, термотрансформаторами, кондиционирования

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/5-26290-centralizovannaya-sistema-teplosnabzheniya-i-kondicionirovaniya-s-povyshayushhimi-termotransformatorami-na-abonentskih-vvodah-potrebitelejj.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Централизованная система теплоснабжения и кондиционирования с повышающими термотрансформаторами на абонентских вводах потребителей</a>

Похожие патенты