CZ33472U1 - Engine preheating equipment in stationary backup power sources - Google Patents

Engine preheating equipment in stationary backup power sources Download PDF

Info

Publication number
CZ33472U1
CZ33472U1 CZ2019-36616U CZ201936616U CZ33472U1 CZ 33472 U1 CZ33472 U1 CZ 33472U1 CZ 201936616 U CZ201936616 U CZ 201936616U CZ 33472 U1 CZ33472 U1 CZ 33472U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat
transfer fluid
heat transfer
circuit
storage tank
Prior art date
Application number
CZ2019-36616U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Martin Puš
Original Assignee
Systeming CZ, s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Systeming CZ, s.r.o. filed Critical Systeming CZ, s.r.o.
Priority to CZ2019-36616U priority Critical patent/CZ33472U1/en
Publication of CZ33472U1 publication Critical patent/CZ33472U1/en
Priority to DE202020105053.2U priority patent/DE202020105053U1/en
Priority to IE20200200U priority patent/IES87222Y1/en
Priority to SK500922020U priority patent/SK9252Y1/en
Priority to DKBA202000085U priority patent/DK202000085U3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F02N11/0818Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode
    • F02N11/0825Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode related to prevention of engine restart failure, e.g. disabling automatic stop at low battery state
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • F02N19/04Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • F02N19/10Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of engine coolants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/04Other domestic- or space-heating systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/06Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40Fluid line arrangements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0803Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for initiating engine start or stop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/061Battery state of charge [SOC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/08Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02N2200/0803Parking brake state
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/08Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02N2200/0808Steering state, e.g. state of power assisted steering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/10Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to driver demands or status
    • F02N2200/101Accelerator pedal position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/10Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to driver demands or status
    • F02N2200/102Brake pedal position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/12Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02N2200/123Information about vehicle position, e.g. from navigation systems or GPS signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2300/00Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/30Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means
    • F02N2300/302Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means using data communication
    • F02N2300/306Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means using data communication with external senders or receivers, e.g. receiving signals from traffic lights, other vehicles or base stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká oblasti energetiky, kdy záložní systémy řízení budov, laboratoří, datová úložiště, kontrolní zařízení krizové státní infrastruktury, telefonní ústředny a další podobná zařízení jsou vybavena záložními zdroji elektrické energie s vysokou aktivační rychlostí, kdy u generátorů s pohonem na spalovací motor způsobují nízké teploty zpomalení nebo nefunkčnost startovací sekvence.The technical solution relates to the field of power engineering, where the back-up systems of building management, laboratories, data storage, crisis state infrastructure control equipment, telephone exchanges and other similar equipment are equipped with back-up power sources with high activation speed. low temperature deceleration or malfunction of the start sequence.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Většina vyspělých zemí garantuje svým obyvatelům dodávky základních sociálních komodit, jako je voda a odvod odpadů, elektřina, teplo apod. Především rozvody elektrické energie je pro současnou úroveň lidské společnosti klíčovým. Bez elektrické energie nebudou mít domácnosti světlo, teplo, nebudou fůngovat informační toky, jako telefon, televize, rádio nebo internet a nebude v provozu většina továren nebo obchodů. Nebudou fungovat zabezpečovací a kontrolní zařízení v dopravě, zabezpečovací systémy ochrany státu nebo mohou být ztracena cenná data uložená na elektronických paměťových médiích. Proto jsou rozvody elektrické instalace jednou z priorit národní ochrany. Neúměrně rostoucí odběry a potřeba množství dodávaného elektrického proudu však přináší krom rizika např. teroristického útoku na elektrickou síť, stále větší riziko přetížení starších, pro současnou potřebu poddimenzovaných rozvodů a výpadek dodávek i v globálním hledisku, anglicky zvaný jako „Blackout“.Most developed countries guarantee their citizens the supply of basic social commodities such as water and waste disposal, electricity, heat, etc. Above all, electricity distribution is crucial for the current level of human society. Without electricity, households will have no light, heat, no information flows, such as telephone, television, radio or the Internet, and most factories or shops will not operate. Security and control equipment in transport, security systems of state protection will not work or valuable data stored on electronic storage media may be lost. Therefore, electrical wiring is one of the national protection priorities. However, disproportionately increasing demand and the need for the amount of electricity supplied, besides the risk of, for example, a terrorist attack on the electricity grid, an increasing risk of overloading the older, for the current need for undersized wiring and power outages also globally referred to as "Blackout".

Z tohoto důvodu jsou důležité provozy, informační sítě, centrály a datová úložiště, stejně jako vojenské strategické struktury systému včasné výstrahy a varování, vzdušné obrany apod. zajištěny proti neočekávaným výpadkům dodávek elektrické energie záložními zdroji této energie. Podle rychlosti odezvy na výpadek jsou nej rychlejší záložní bateriové zdroje, které však představují v současnosti především krátkodobější dodávky, nižších výkonů. Stálejší dlouhodobější dodávky se pak řeší prostřednictvím záložních elektrocentrál s pohonem na spalovací motor.For this reason, important operations, information networks, central offices and data repositories, as well as the military strategic structures of the Early Warning and Alert System, Air Defense, etc., are secured against unexpected outages of electricity supply by back-up sources of this energy. Depending on the speed of response to outages, the fastest battery backups are the fastest, but these currently represent mainly shorter deliveries, lower outputs. Longer-term longer-term deliveries are then solved by back-up power generators with an internal combustion engine drive.

Z patentového dokumentu US 20040134533 je znám kombinovaný záložní systém budov. Budova, která je za normálních podmínek napojena na městský rozvod vody, plynu a elektřiny, má vlastní zásobní rezervoáry na vodu a plyn a vlastní elektrocentrálu se spalovacím motorem, které jsou aktivovány v případě přerušení standardních dodávek, tedy např. při živelných pohromách apod. Tyto záložní rezervoáry a zdroje zabezpečí dodávku základních potřeb pro celý dům po dobu několika dnů i týdnů.A combined building backup system is known from US 20040134533. The building, which is normally connected to the municipal water, gas and electricity distribution, has its own water and gas reservoirs and its own generator with an internal combustion engine, which are activated in case of interruption of standard supplies, eg during natural disasters, etc. backup reservoirs and resources will ensure the supply of basic needs for the whole house for several days and weeks.

Určité úskalí záložní energetických systémů se spalovacím motorem představují klimatické podmínky. Motory a kluzné plochy jsou mazány oleji a vazelínami s příslušnou viskozitou. Tato viskozita však klesá se snižováním teploty, a naopak stoupá zahřátím a tím se mění odpory třením součástí. To spolu s faktorem, že motor často sám nebo v soustrojí s generátorem obsahuje těžký setrvačník, který je nutné také roztočit, vyvolává zhoršenou funkci startu motoru při nízkých teplotách, především tedy v zimních měsících a v chladných oblastech. Proto je vhodné a používané předehřívání motoru tak, aby měl vždy optimální teplotu pro start. To však znamená buď předehřívací systém, který se aktivuje v nouzi a ohřeje motor na provozní teplotu před startem, ale s rizikem relativně delšího aktivačního prodlení, nebo trvalý ohřev, který naopak znamená trvalé náklady na tento předehřev i v době, kdy to není provozně nutné. Nízkými teplotami trpí i palivo spalovacích motorů, kdy při tuhnutí klesá kapalnost, tvoří se krystalky vody, palivo rosolovatí, až dojde k zneprůchodnění filtrů nebo palivového potrubí. Tuhnutí paliva se týká především nafty, méně pak benzínu.Climatic conditions represent some of the pitfalls of backup power systems with internal combustion engines. The engines and sliding surfaces are lubricated with oils and greases of appropriate viscosity. However, this viscosity decreases as the temperature decreases, and on the contrary it increases by heating, and thus the frictional resistance of the components changes. This, coupled with the fact that the engine often contains a heavy flywheel itself or in a generator set, which also needs to be spun, results in impaired engine start-up at low temperatures, especially in winter months and cold areas. Therefore, it is suitable and used to preheat the engine so that it always has the optimal start temperature. However, this means either a preheating system that activates in an emergency and warms the engine to operating temperature before start, but at the risk of a relatively longer activation delay, or continuous heating, which in turn entails a permanent cost of this preheating even when not operationally necessary . Fuel from internal combustion engines also suffers from low temperatures, as liquidity decreases during solidification, water crystals are formed, and the fuel is gelling until the filters or fuel lines are blocked. The solidification of the fuel concerns mainly diesel, less petrol.

- 1 CZ 33472 U1- 1 GB 33472 U1

Z patentového dokumentu CN 105114229 je znám předehnvací systém pro palivo dieselových motorů. Funkci ohřevu v klasickém palivovém okruhu plní hrubý filtr paliva, který slouží i jako elektrický ohřívač. Cirkulace paliva na volno pak zabezpečí postupné prohřátí celého palivového systému a paliva i v palivové nádrži. Systém je řízen řídicí jednotkou, která vyhodnocuje teplotu paliva v jednotlivých částech palivové soustavy pomocí teplotních čidel.From CN 105114229, a preheating system for diesel fuel is known. The function of heating in the classical fuel circuit is fulfilled by a coarse fuel filter, which also serves as an electric heater. The free circulation of fuel then ensures the gradual heating of the entire fuel system and fuel, even in the fuel tank. The system is controlled by a control unit that evaluates the fuel temperature in each part of the fuel system using temperature sensors.

Z patentového dokumentu CZ/EP 2567083 je známo předehnvací zařízení pro předehřev velkých dieselových motorů. V tomto případě se jedná o motory pro těžké železniční stroje a lokomotivy, které pro své spuštění potřebují optimální podmínky a vysoký spouštěcí výkon startéru a bez předehřevu se tyto motory prakticky spustit v chladném zimním počasí ani nedají. Předehřev je prováděn pomocí chladicí soustavy motoru, kdy je chladicí kapalina ohřívána pomocí elektrického předehřevu, nebo pomocí předehřevu přídavným spalovacím motorem. Předehřev je opět řízen centrální jednotkou s termostatickými senzory.From the patent document CZ / EP 2567083 a preheating device for preheating large diesel engines is known. In this case, they are engines for heavy railway machines and locomotives, which need optimal conditions for their starting and high starting power of the starter and without preheating, these engines practically start in cold winter weather. Preheating is carried out by means of an engine cooling system in which the coolant is heated by electric preheating or by preheating by an auxiliary internal combustion engine. The preheating is again controlled by a central unit with thermostatic sensors.

Odborníkům je běžně známo využívání tepelných čerpadel v různých modifikacích, jako jsou voda - voda, voda, plyn, plyn - voda, pro odběr tepelné energie z nízkoteplotních zdrojů, jako je venkovní vzduch, voda z podzemního vrtu apod, a její přeměnění na vysokoteplotní zdroj tepelné energie použitelné pro vytápění budov.It is well known to those skilled in the art to utilize heat pumps in various modifications, such as water-water, water, gas, gas-water, to extract thermal energy from low temperature sources such as outside air, water from an underground well, and convert it into a high temperature source. thermal energy usable for heating buildings.

Aby se snížilo riziko narušení provozu datových center, majitelé těchto center instalují nepřerušitelné zdroje energie, které často zahrnují banky baterií, aby poskytovaly krátkodobé zdroje energie a záložní generátory běžící nepřetržitě nebo dostupné v krátké době, aby se minimalizovala doba spuštění. I když generátor neběží, je vhodné jej udržovat v teple, aby se usnadnil jeho rychlý start. Takové systémy záložního zdroje tedy spotřebovávají energii, a to i za podmínek kdy záložní zdroj není v provozu. Zajišťují však, že servery mohou zůstat napájeny, i když selže dodávka elektrické energie z národní distribuční sítě v lokálním nebo globálním měřítku.To reduce the risk of data center disruption, data center owners install uninterruptible power sources, which often include battery banks, to provide short-term power supplies and backup generators running continuously or available at short notice to minimize startup time. Even when the generator is not running, it is advisable to keep the generator warm to facilitate its quick start. Thus, such a back-up power system consumes energy, even under conditions when the back-up power is not in operation. However, they ensure that servers can remain powered even if power supply from the national grid fails locally or globally.

Hlavním problémem elektronických součástek je skutečnost, že průchod elektrického proudu skrze obvody vytváří elektrický odpor projevující se přeměnou elektrické energie na energii tepelnou. Proto jsou datová a obdobná elektronická centra velkými generátory tepla. Teplo však může poškodit součástky přehřátím, a proto je nutné toto teplo odebírat a centra chladit, aby se v místnosti udržovala předepsaná provozní teplota. K tomuto účelu slouží chladicí agregáty, mnohdy také jištěné záložním zdrojem, neboť i jejich provoz je nutné zajistit v režimu 24/7. Řešením chladicích systémů se záložním zdrojem pohonu je popsán v dokumentu GB 2478811.The main problem of electronic components is that the passage of electric current through the circuits creates an electrical resistance manifested by the conversion of electric energy into thermal energy. Therefore, data and similar electronic centers are large heat generators. However, heat can damage components by overheating, so heat must be removed and the centers cooled to maintain the operating temperature in the room. For this purpose, cooling units are used, often also backed-up, since their operation must also be ensured in 24/7 mode. A solution of cooling systems with a backup power source is described in GB 2478811.

Nevýhodou většiny záložních systémů, které se v současnosti používají, je skutečnost, že ačkoli datová centra vytváří velké množství tepelné energie, tato je odebírána a eliminována dalším odběrem elektrické energie pro pohon chladicích soustav, a to bez užitku.The disadvantage of most back-up systems currently in use is that although data centers generate a large amount of thermal energy, this is taken and eliminated by further consumption of power to drive cooling systems, without any benefit.

Úkolem technického řešení je navrhnout takové zařízení, které by odebíralo a akumulovalo tepelnou energii vzniklou provozem datového centra a záložních systémů a tuto následně využilo pro předehřev motorů a paliva ve stacionárních záložních zdrojích těchto center, čímž by se snížily ztráty nutné k zabezpečení nepřetržitého udržování motoru elektrického generátoru v předehřátém stavu.The task of the technical solution is to design such a device which would extract and accumulate the thermal energy generated by the operation of the data center and back-up systems and subsequently use it for preheating engines and fuel in the stationary back-up sources of these centers. of the generator in the preheated state.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Nedostatky známých technických řešení řeší navrhované zařízení pro předehřev spalovacích motorů ve stacionárních záložních zdrojích elektrické energie, zejména v serverových centrech, v datových úložištích, v telefonních ústřednách, v rozvodnách a v řídicích centrech, využívajících pro trvalý kontinuální předehřev spalovacího motoru, který v případě výpadku elektrické energie z centrální rozvodné elektrické sítě bude pohánět záložní generátor elektrické energie, teplo produkované elektrickými komponenty těchto zásobovaných serverových a jiných center.The deficiencies of the known technical solutions are solved by the proposed device for preheating internal combustion engines in stationary backup power sources, especially in server centers, data storage, telephone exchanges, substations and control centers, which use for continuous continuous preheating of internal combustion engine. The electricity from the central power grid will power the backup generator of electricity, the heat produced by the electrical components of these supplied server and other centers.

-2 CZ 33472 U1-2 GB 33472 U1

Tepelná energie je jímána pomocí tepelného čerpadla a systémem zásobníku a rozvodů pak teplo předehnvá chladicí okruh motoru a místnost, kde jsou motor a elektrický generátor uloženy.The heat energy is collected by means of a heat pump and the storage and distribution system heats the engine cooling circuit and the room where the engine and generator are stored.

Zařízení pro předehře v spalovacích motorů ve stacionárních záložních zdrojích elektrické energie zahrnuje alespoň jeden spalovací motor s generátorem elektrické energie, který je připojený na rozvod teplosměnné kapaliny ohřívané externím zdrojem tepla. Spalovací motor je podle tohoto technického řešení připojen na první okruh teplosměnné kapaliny procházející jednou stranou tepelného výměníku. Zařízení dále obsahuje alespoň jednostupňový akumulační zásobník tepla akumulující ve své vnitřní struktuře teplo. Akumulačním zásobníkem prochází druhý okruh teplosměnné kapaliny, který je připojený na druhou stranu tepelného výměníku.The apparatus for preheating in internal combustion engines in stationary backup power sources comprises at least one internal combustion engine with an electrical generator connected to a heat exchanger fluid heated by an external heat source. The internal combustion engine according to the present invention is connected to a first heat transfer fluid circuit passing through one side of the heat exchanger. The apparatus further comprises at least a one-stage heat storage tank storing heat in its internal structure. A second heat transfer fluid circuit, which is connected to the other side of the heat exchanger, passes through the storage tank.

Externím zdrojem teplaje v tomto technickém řešení soustava tepelného čerpadla typu kapalina kapalina, chladicího výměníku a nízkoteplotního zdroje tepla. Chladicí výměník pohlcuje vzdušné teplo generované nízkoteplotním zdrojem a prostřednictvím pátého okruhu vedení teplosměnné kapaliny toto nízké teplo předává teplenému čerpadlu, které jej transformuje na teplo vyšších teplot. Tepelné čerpadlo je propojeno svým vysokoteplotním výstupem teplosměnné kapaliny se vstupem teplosměnné kapaliny do akumulačního zásobníku tepla. Výstup teplosměnné kapaliny z akumulačního zásobníku je přes oběhové čerpadlo propojen se vstupem teplosměnné kapaliny do tepelného čerpadla. Propojení tepelného čerpadla s akumulačním zásobníkem vytváří třetí okruh vedení teplosměnné kapaliny. Nízkoteplotním zdrojem tepla jsou podle tohoto technického řešení elektronické součástky a/nebo přístroje emitující teplo při svém běžném provozu. Zařízení dále zahrnuje řídicí jednotku pro řízení jednotlivých částí zařízení.The external heat source in this technical solution is a liquid-liquid heat pump system, a cooling exchanger and a low-temperature heat source. The cooling heat exchanger absorbs the air heat generated by the low-temperature source and, via the fifth circuit of the heat transfer fluid line, transfers the low heat to the heat pump, which transforms it into heat of higher temperatures. The heat pump is connected by its high temperature heat transfer fluid outlet to the heat transfer fluid inlet to the heat storage tank. The heat transfer fluid outlet from the storage tank is connected to the heat pump fluid inlet via the circulation pump. The interconnection of the heat pump with the storage tank creates a third circuit of the heat transfer fluid line. According to this invention, the low temperature heat source is electronic components and / or heat emitting devices in their normal operation. The apparatus further comprises a control unit for controlling individual parts of the apparatus.

Ve výhodném provedení je podle tohoto technického řešení spalovací motor kapalinou chlazený. Tepelný výměník má dvě části vysokotlakou část a nízkotlakou část, které jsou navzájem odděleny teplosměnnou přepážkou. Výstup teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu pláště motoru je připojen na vstup teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části tepleného výměníku. Výstup teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části tepleného výměníku je přes oběhové čerpadlo připojen do vstupu teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu pláště motoru. Propojení chladicího okruhu pláště motoru s vysokotlakou částí tepelného výměníku tvoří první okruh vedení teplosměnné kapaliny.Preferably, the internal combustion engine is liquid cooled. The heat exchanger has two parts, a high pressure part and a low pressure part, which are separated from each other by a heat exchange partition. The heat transfer fluid outlet from the engine coolant circuit is connected to the heat transfer fluid inlet to the high pressure section of the heat exchanger. The heat transfer fluid outlet from the high-pressure part of the heat exchanger is connected via a circulation pump to the heat transfer fluid inlet to the engine coolant cooling circuit. The interconnection of the engine coolant circuit with the high pressure part of the heat exchanger forms the first circuit of the heat transfer fluid line.

V jiném výhodném provedení je akumulační zásobník tepla dvoustupňový umožňující generovat dvě různá výstupní teplotních rozmezí ve dvou oddělených tepelných spirálách. Nízkoteplotní spirála generující nižší teploty je uspořádána ve spodní části akumulačního zásobníku tepla. Výstup teplosměnné kapaliny z nízkoteplotní spirály je připojen na vstup teplosměnné kapaliny do emitoru tepla. Toto teplo s nižší teplotou se v tomto výhodném provedení používá pro vytápění místnosti, kde je uložen záložní generátor elektrické energie a spalovací motorem pro jeho pohon. Výstup teplosměnné kapaliny z emitoru tepla je přes oběhové čerpadlo zpětně připojen na vstup teplosměnné kapaliny do nízkoteplotní spirály ve spodní části akumulačního zásobníku tepla. Propojení nízkoteplotní spirály a emitoru tepla vytváří čtvrtý okruh vedení teplosměnné kapaliny.In another preferred embodiment, the heat storage tank is a two-stage process to generate two different output temperature ranges in two separate thermal coils. A low temperature spiral generating lower temperatures is arranged at the bottom of the heat storage tank. The heat transfer fluid outlet from the low temperature coil is connected to the heat transfer fluid inlet to the heat emitter. This lower temperature heat is used in this preferred embodiment to heat a room where a backup power generator is stored and an internal combustion engine to drive it. The heat exchanger fluid outlet from the heat emitter is recirculated via the circulation pump to the heat exchanger fluid inlet to the low temperature coil at the bottom of the heat storage tank. The interconnection of the low temperature coil and the heat emitter creates a fourth circuit of the heat transfer fluid line.

V dalším výhodném provedení je vysokoteplotní spirála uspořádána v horní části akumulačního zásobníku tepla. Výstup teplosměnné kapaliny z vysokoteplotní spirály je připojen na vstup teplosměnné kapaliny do nízkotlaké části tepelného výměníku. Výstup teplosměnné kapaliny z nízkotlakové části tepelného výměníku je přes oběhové čerpadlo připojen zpětně na vstup teplosměnné kapaliny do vysokoteplotní spirály. Propojení vysokoteplotní spirály s nízkotlakou částí tepelného výměníku vytváří druhý okruh vedení teplosměnné kapaliny.In another preferred embodiment, the high temperature spiral is arranged in the upper part of the heat storage tank. The heat transfer fluid outlet from the high temperature coil is connected to the heat transfer fluid inlet to the low pressure portion of the heat exchanger. The heat exchanger liquid outlet from the low-pressure part of the heat exchanger is connected via a circulation pump back to the heat exchanger liquid inlet to the high-temperature coil. The interconnection of the high temperature coil with the low pressure part of the heat exchanger creates a second circuit of the heat transfer fluid line.

V jiném výhodném provedení je chladivém použitým v tepelném čerpadle oxid uhličitý. Tato konstrukce umožňuje produkovat tepelným čerpadlem teplo vyšších teplot, které je možné získat i z nízkoteplotních zdrojů.In another preferred embodiment, the refrigerant used in the heat pump is carbon dioxide. This design allows the heat pump to produce heat of higher temperatures, which can also be obtained from low-temperature sources.

-3 CZ 33472 U1-3 GB 33472 U1

V dalším výhodném provedení je generátorem elektrické energie elektrocentrála se spalovacím motorem s externí chladicí soustavou. Výstup teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu pláště motoru je přes třícestný regulační ventil přiveden do chladiče motoru a/nebo na vstup teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části tepelného výměníku. Režim průtoku teplosměnné kapaliny bude závislí na režimu funkce motoru, kdy při vypnutém motoru se tento bude ohřívat a při zapnutém naopak chladit. Výstup teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části tepelného výměníku a/nebo z chladiče je podle tohoto technického řešení přiveden zpět přes oběhové čerpadlo na vstup teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu pláště motoru.In another preferred embodiment, the electric power generator is an internal combustion engine generator with an external cooling system. The heat transfer fluid outlet from the engine coolant circuit is fed via a three-way control valve to the engine cooler and / or to the heat transfer fluid inlet to the high pressure section of the heat exchanger. The heat transfer fluid flow mode will depend on the mode of the engine function, when the engine is switched off, it will heat up and on the other hand it will cool down. According to this invention, the heat transfer fluid outlet from the high pressure part of the heat exchanger and / or the radiator is returned via a circulation pump to the heat transfer fluid inlet to the engine coolant cooling circuit.

V jiném výhodném provedení je řídicí jednotka elektricky a datově propojena s tepelným senzorem zapojeným v externí chladicí soustavě motoru, s tepelným senzorem zapojeným v prvním okruhu a s tepelným senzorem a oběhovým čerpadlem zapojenými v druhém okruhu vedení teplosměnné kapaliny. Toto zapojení zabezpečuje kontrolu a řízení chladicího a ohřívacího cyklu spalovacího motoru v závislosti na klimatických podmínkách a provozním stavu motoru. Řídicí jednotka je zároveň elektricky a datově propojena s tepelným senzorem a s oběhovým čerpadlem druhého okruhu s oběhovým čerpadlem čtvrtého okruhu, s akumulačním zásobníkem, emitorem tepla a tepelným senzorem akumulačního zásobníku. Toto zapojení zabezpečuje kontrolu a řízení tepelné výměny mezi akumulačním zásobníkem a výměníkem a akumulačním zásobníkem a emitorem tepla. Řídicí jednotka je dále elektricky a datově propojena i s tepelným senzorem a s oběhovým čerpadlem třetího okruhu a s tepelným čerpadlem, pro tepelnou výměnu mezi tepelným čerpadlem a akumulačním zásobníkem.In another preferred embodiment, the control unit is electrically and data coupled to a thermal sensor connected in an external engine cooling system, a thermal sensor connected in a first circuit, and a thermal sensor and a circulation pump connected in a second circuit of the heat transfer fluid line. This connection ensures the control and control of the cooling and heating cycle of the internal combustion engine, depending on the climatic conditions and the operating state of the engine. The control unit is also electrically and data interconnected with the heat sensor and the circulation pump of the second circuit with the circulation pump of the fourth circuit, with the storage tank, the heat emitter and the storage tank heat sensor. This connection ensures control and control of the heat exchange between the storage tank and the heat exchanger and the storage tank and the heat emitter. The control unit is also electrically and data interconnected with the heat sensor and the circulation pump of the third circuit and with the heat pump, for heat exchange between the heat pump and the storage tank.

Hlavní výhodou technického řešení je úspora v oblasti ekonomiky provozu a zvýšení ekologie provozu záložních zdrojů elektrické energie s pohonem na spalovací motor. Zatímco trvalý ohřev pomocí elektrického topného zařízení patří mezi ty ekonomicky nejnákladnější, ohřev realizovaný prostřednictvím přídavného spalovacího tělesa patří mezi nejméně ekologická řešení. Toto technické řešení využívá klasickou znalost funkce tepelného čerpadla a skutečnost, že elektrické obvody díky odporu generují značné teplo, které se musí proti přehřátí chladit a navrhuje toto teplo místo chlazení za cenu provozu chladicích zařízení, odebírat, akumulovat a zpětně využívat pro ohřev potřebných částí, tedy předehřev spalovacího motoru v době, kdy je mimo provoz, a tedy neprodukuje vlastní teplo.The main advantage of the technical solution is the savings in the field of operation economics and the increase in the ecology of operation of back-up power sources with the combustion engine drive. While continuous heating by means of an electric heating device is one of the most economically expensive, heating by means of an afterburner is one of the least environmentally friendly solutions. This technical solution uses the classical knowledge of the heat pump function and the fact that the electrical circuitry generates considerable heat due to the resistance, which must be cooled against overheating and suggests that heat instead of cooling at the expense of refrigeration equipment, removed, accumulated and reused for heating that is, the preheating of the internal combustion engine when it is out of operation and thus does not produce its own heat.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresu, který znázorňuje:The technical solution will be explained in more detail by means of a drawing which shows:

Obr. 1 schématické zapojení jednotlivých částí zařízeníGiant. 1 schematic connection of individual parts of the device

Obr. 2 schématické propojení řídicí jednotky s jednotlivými prvky zařízení a vyznačení vstupů a výstupů výměníku teplaGiant. 2 shows a schematic connection of the control unit with the individual elements of the device and an indication of the inputs and outputs of the heat exchanger

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Podle obr. 1 a 2 zařízení 1_ pro předehřev spalovacích motorů 2 ve stacionárních záložních zdrojích elektrické energie zahrnuje alespoň jeden spalovací motor 2 s generátorem 26 elektrické energie, který je připojený na rozvod teplosměnné kapaliny ohřívané externím zdrojem tepla. Spalovací motor 2 je podle tohoto technického řešení připojen na první okruh 3 teplosměnné kapaliny procházející jednou stranou tepelného výměníku 4, kdy teplosměnná kapalina prvního okruhu 3 odebírá teplo z výměníku 4 a předává jej motoru 2. Zařízení dále obsahuje alespoň jednostupňový akumulační zásobník 5 tepla akumulující ve své vnitřní struktuře teplo. Akumulačním zásobníkem 5 prochází druhý okruh 6 teplosměnné kapaliny, který je připojený na druhou stranu tepelného výměníku 4. Teplosměnná kapalina tohoto druhého okruhu 6 odebírá teplo z akumulačního zásobníku 5 a předává jej prostřednictvím výměníku 4 do prvního okruhuAccording to FIGS. 1 and 2, the device 7 for preheating internal combustion engines 2 in stationary backup power sources comprises at least one internal combustion engine 2 with an electric energy generator 26 connected to a heat exchanger fluid heated by an external heat source. The internal combustion engine 2 is connected to the first heat transfer fluid circuit 3 passing through one side of the heat exchanger 4, the heat transfer fluid of the first circuit 3 taking heat from the heat exchanger 4 and transmitting it to the engine 2. The device further comprises at least a one-stage heat storage accumulator 5 its internal structure of heat. A second heat transfer fluid circuit 6 is connected to the storage tank 5, which is connected to the other side of the heat exchanger 4. The heat transfer fluid of this second circuit 6 takes heat from the storage tank 5 and transfers it to the first circuit via the heat exchanger 4.

3.3.

-4CZ 33472 U1-4GB 33472 U1

Externím zdrojem teplaje v tomto technickém řešení soustava tepelného čerpadla 7 typu kapalina - kapalina, chladicího výměníku 32 a nízkoteplotního zdroje 10 tepla, kdy tepelné čerpadlo 7 je pátým okruhem 31 vedení teplosměnné kapaliny propojeno s chladicím výměníkem 32. Chladicí výměník 32 pohlcuje vzdušné teplo generované nízkoteplotním zdrojem 10 a prostřednictvím pátého okruhu 31 vedení teplosměnné kapaliny toto nízké teplo předává teplenému čerpadlu 7, které jej transformuje na teplo vyšších teplot. Tepelné čerpadlo 7 je propojeno svým vysokoteplotním výstupem 8 teplosměnné kapaliny se vstupem 25 teplosměnné kapaliny do akumulačního zásobníku 5. Výstup 25' teplosměnné kapaliny z akumulačního zásobníku 5 je přes oběhové čerpadlo 17 propojen se vstupem 8' teplosměnné kapaliny do tepelného čerpadla 7. Propojení tepelného čerpadla 7 s akumulačním zásobníkem 5 vytváří třetí okruh 9 vedení teplosměnné kapaliny. Nízkoteplotním zdrojem 10 tepla jsou podle tohoto technického řešení elektronické součástky a/nebo přístroje emitující teplo při svém běžném provozu. Zařízení 1 dále zahrnuje řídicí jednotku 11 pro řízení jednotlivých částí zařízení EThe external heat source in the present invention is a liquid-liquid heat pump assembly 7, a heat exchanger 32 and a low temperature heat source 10, where the heat pump 7 is coupled to a cooling heat exchanger 32 via a heat transfer fluid line 31. The cooling exchanger 32 absorbs the air heat generated by the low temperature. by means of a heat exchanger 10 and through the fifth circuit 31 of the heat transfer fluid line, this low heat is transferred to the heat pump 7, which transforms it into heat of higher temperatures. The heat pump 7 is connected by its high temperature heat transfer fluid outlet 8 to the heat transfer fluid inlet 25 to the storage tank 5. The heat transfer fluid outlet 25 'from the storage tank 5 is connected via a circulation pump 17 to the heat transfer fluid inlet 8' to the heat pump 7. 7 with accumulator 5, the third circuit 9 forms a heat transfer fluid line. The low temperature heat source 10 according to the present invention are electronic components and / or heat emitting devices in their normal operation. The device 1 further comprises a control unit 11 for controlling the individual parts of the device E

Spalovací motor 2 je podle tohoto technického řešení kapalinou chlazený. Tepelný výměník 4 má dvě části 12, 12' vysokotlakou část 12 a nízkotlakou část 12'. které jsou navzájem odděleny teplosměnnou přepážkou 13. Tato konstrukce umožňuje bezpečně oddělit od sebe dva kapalinové systémy, v nich jsou rozdílné pracovní tlaky, a přitom skrze teplosměnnou přepážku 13 bez omezení přenášet potřebné teplo. Výstup 14 teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu 29 pláště motoru 2 je připojen na vstup 16 teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části 12 tepleného výměníku 4. Výstup 16' teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části 12 tepleného výměníku 4 je přes oběhové čerpadlo 17 připojen do vstupu 14' teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu 29 pláště motoru 2. Propojení chladicího okruhu 29 pláště motoru 2 s vysokotlakou částí 12 tepelného výměníku 4 tvoří první okruh 3 vedení teplosměnné kapaliny.The internal combustion engine 2 is liquid-cooled according to this invention. The heat exchanger 4 has two parts 12, 12 'a high pressure part 12 and a low pressure part 12'. This construction makes it possible to safely separate two fluid systems from which different working pressures are present, and at the same time to transfer the necessary heat through the heat exchange baffle 13 without restriction. The heat transfer fluid outlet 14 from the engine coolant cooling circuit 29 is connected to the heat transfer fluid inlet 16 to the high pressure section 12 of the heat exchanger 4. The heat transfer fluid outlet 16 'from the high pressure section 12 of the heat exchanger 4 is connected to the heat transfer fluid inlet 14'. The cooling circuit 29 of the engine shell 2 is connected to the high pressure part 12 of the heat exchanger 4 to form the first circuit 3 of the heat transfer fluid line.

Akumulační zásobník 5 tepla je dvoustupňový umožňující generovat dvě různá výstupní teplotních rozmezí ve dvou oddělených tepelných spirálách 18, 18'. Nízkoteplotní spirála 18 generující nižší teploty je uspořádána ve spodní části akumulačního zásobníku 5 tepla. Výstup 20 teplosměnné kapaliny z nízkoteplotní spirály 18 je připojen na vstup 21 teplosměnné kapaliny do emitoru tepla 22. Toto teplo s nižší teplotou se v tomto výhodném provedení používá pro vytápění místnosti, kde je uložen záložní generátor 26 elektrické energie se spalovacím motorem 2, a může být využito i pro vytápění prostor, kde se skladuje palivo pro spalovací motor. Výstup 21' teplosměnné kapaliny z emitoru tepla 22 je přes oběhové čerpadlo 17 zpětně připojen na vstup 20' teplosměnné kapaliny do nízkoteplotní spirály 18 ve spodní části akumulačního zásobníku 5 tepla. Propojení nízkoteplotní spirály 18 a emitoru tepla 22 vytváří čtvrtý okruh 23 vedení teplosměnné kapaliny.The heat storage tank 5 is of two stages allowing two different output temperature ranges to be generated in two separate thermal coils 18, 18 '. A low temperature spiral 18 generating lower temperatures is disposed at the bottom of the heat storage tank 5. The heat transfer fluid outlet 20 from the low temperature coil 18 is connected to the heat transfer fluid inlet 21 to the heat emitter 22. This lower temperature heat is used in this preferred embodiment to heat the room where the backup power generator 26 is stored with an internal combustion engine 2. be used also for space heating, where fuel for internal combustion engine is stored. The heat transfer fluid outlet 21 'from the heat emitter 22 is recirculated via a circulation pump 17 to the heat transfer fluid inlet 20' into the low temperature spiral 18 at the bottom of the heat storage tank 5. The interconnection of the low temperature coil 18 and the heat emitter 22 forms a fourth circuit 23 for conduction of the heat transfer fluid.

Vysokoteplotní spirála 18' je uspořádána v horní části akumulačního zásobníku 5 tepla. Výstup 19 teplosměnné kapaliny z vysokoteplotní spirály 18' je připojen na vstup 24 teplosměnné kapaliny do nízkotlaké části 12' tepelného výměníku 4. Výstup 24' teplosměnné kapaliny z nízkotlakové části 12' tepelného výměníku 4 je přes oběhové čerpadlo 17 připojen zpětně na vstup 19' teplosměnné kapaliny do vysokoteplotní spirály 181- Propojení vysokoteplotní spirály 18' s nízkotlakou částí 12' tepelného výměníku 4 vytváří druhý okruh 6 vedení teplosměnné kapaliny.The high temperature spiral 18 'is arranged in the upper part of the heat storage tank 5. The heat transfer fluid outlet 19 of the high temperature coil 18 'is connected to the heat transfer fluid inlet 24 to the low pressure section 12' of the heat exchanger 4. The heat transfer fluid outlet 24 'from the low pressure section 12' of the heat exchanger 4 is reconnected via the circulation pump 17 to the heat transfer inlet 19 '. The interconnection of the high temperature coil 18 'with the low pressure portion 12' of the heat exchanger 4 forms the second circuit 6 of the heat transfer fluid conduit.

Chladivém použitým v tepelném čerpadle 7 je oxid uhličitý. Tato konstrukce umožňuje produkovat tepelným čerpadlem 7 teplo vyšších teplot, které je možné získat i z nízkoteplotních zdrojů 10.The refrigerant used in the heat pump 7 is carbon dioxide. This construction allows the heat pump 7 to produce heat of higher temperatures, which can also be obtained from low-temperature sources 10.

Generátorem 26 elektrické energie je elektrocentrála se spalovacím motorem 2 s externí chladicí soustavou 27. Výstup 14 teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu 29 pláště motoru 2 je přes třícestný regulační ventil 28 rozdělován do chladiče 15 motoru 2 a/nebo na vstup 16 teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části 12 tepelného výměníku 4. Režim průtoku teplosměnné kapaliny bude závislí na režimu funkce motoru 2, a stupni jeho ohřátí. V případě ohřátí motoru 2 na plnou provozní teplotu je pomocí třícestného regulačního ventilu 28 teplosměnná kapalina dáleThe power generator 26 is a generator with an internal combustion engine 2 with an external cooling system 27. The heat transfer fluid outlet 14 from the engine coolant circuit 29 is distributed via a three-way control valve 28 to the radiator 15 of the engine 2 and / or the heat transfer fluid inlet 16 to the high pressure section. The heat exchanger flow rate will depend on the mode of operation of the motor 2 and the degree of its heating. If the engine 2 is heated to full operating temperature, the heat transfer fluid is further provided by the three-way control valve 28

-5 CZ 33472 U1 směřována do chladiče 15 motoru 2. Při vypnutém motoru 2 se tento bude ohřívat ze záložního zařízení 1 a pň zapnutém motoru 2 se bude motor 2 naopak chladit. Výstup 16' teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části 12 tepelného výměníku 4 a/nebo z chladiče 15 je podle tohoto technického řešení přiveden zpět přes oběhové čerpadlo 17, které je trvale v provozu, aby bylo možné trvale monitorovat teplotu bloku motoru a udržovat jeho teplotu na minimální požadované startovací teplotě, na vstup 14' teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu 29 pláště motoru 2. Měření probíhá pomocí tepelného čidla 30 druhého okruhu 6 a tepelného čidla 30 externí chladicí soustavy 27. Během tohoto stavu udržuje řídicí jednotka 11 teplotu bloku motoru 2 na hodnotě, při které třícestný regulační ventil 28 udržuje průtok teplosměnné kapaliny jen v rámci prvního okruhu 3 a neotvírá průtok teplosměnné kapaliny směrem k chladiči 15.When the engine 2 is switched off, it will heat up from the standby device 1 and, when the engine 2 is switched on, the engine 2 will cool. The heat exchanger liquid outlet 16 'from the high pressure part 12 of the heat exchanger 4 and / or from the radiator 15 is brought back according to the present invention via a circulating pump 17 which is constantly in operation in order to continuously monitor the engine block temperature and keep it at a minimum the desired starting temperature, at the inlet 14 ' of the heat transfer fluid to the cooling circuit 29 of the engine housing 2. The measurement is made by the second sensor 6 thermal sensor 30 and the external cooling system thermal sensor 27. wherein the three-way control valve 28 maintains the heat transfer fluid flow only within the first circuit 3 and does not open the heat transfer fluid flow towards the radiator 15.

Podle obr. 2 je řídicí jednotka 11 elektricky a datově propojena s tepelným senzorem 30 zapojeným v externí chladicí soustavě 27 motoru 2, s tepelným senzorem 30 zapojeným v prvním okruhu 3 a s tepelným senzorem 30 a oběhovým čerpadlem 17 zapojenými v druhém okruhu 6 vedení teplosměnné kapaliny. Tato propojení zabezpečují snímání a vyhodnocování teplotních parametrů prvního okruhu 3 a řízení chladicího a ohřívacího cyklu spalovacího motoru 2 v závislosti na klimatických podmínkách a provozním stavu motoru 2. Současně je řídicí jednotka 11 elektricky a datově propojena s tepelným senzorem 30 a s oběhovým čerpadlem 17 druhého okruhu 6 s oběhovým čerpadlem 17 čtvrtého okruhu 23, s akumulačním zásobníkem 5, emitorem tepla 22 a tepelným senzorem 30 akumulačního zásobníku 5. Toto zapojení zabezpečuje kontrolu a řízení tepelné výměny mezi akumulačním zásobníkem 5 a výměníkem 4 a akumulačním zásobníkem 5 a emitorem tepla 22. Řídicí jednotka 11 je dále elektricky a datově propojena i s tepelným senzorem 30 a s oběhovým čerpadlem 17 třetího okruhu 9 a s tepelným čerpadlem 7, pro tepelnou výměnu mezi tepelným čerpadlem 7 a akumulačním zásobníkem 5. V případě, že motor 2 je v provozu, jsou všechny procesy řízené řídicí jednotkou 11 v okruzích 6, 9 a 23 vedení teplosměnné kapaliny zastaveny.According to FIG. 2, the control unit 11 is electrically and data interconnected with a thermal sensor 30 connected in the external cooling system 27 of the engine 2, a thermal sensor 30 connected in the first circuit 3 and a thermal sensor 30 and a circulation pump 17 connected in the second circuit 6 of the heat transfer fluid line. . These interfaces provide for sensing and evaluating the temperature parameters of the first circuit 3 and controlling the cooling and heating cycles of the internal combustion engine 2 depending on the climatic conditions and the operating condition of the engine 2. At the same time the control unit 11 is electrically and data connected to the temperature sensor 30 and the circulation pump 17 of the second circuit 6 with the circulation pump 17 of the fourth circuit 23, with the storage tank 5, the heat emitter 22 and the heat sensor 30 of the storage tank 5. This connection ensures control and control of the heat exchange between the storage tank 5 and the heat exchanger 4 and the storage tank 5 and the heat emitter 22. the unit 11 is further electrically and data interconnected with the heat sensor 30 and the circulation pump 17 of the third circuit 9 and with the heat pump 7, for the heat exchange between the heat pump 7 and the storage tank 5. In case the motor 2 is running, The processes controlled by the control unit 11 in the heat transfer fluid line circuits 6, 9 and 23 are stopped.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technické řešení lze využít v oblasti energetiky, informačních technologií a krizovém řízení při zabezpečení strategických a jinak důležitých elektronických center, která jsou pro případy výpadků hlavního rozvodu elektrické energie zásobovány ze záložních zdrojů, pro dlouhodobější provoz, kdy záložní generátor elektrické energie je poháněn spalovacím motorem.The technical solution can be used in the field of energy, information technology and crisis management to secure strategic and otherwise important electronic centers, which in case of main power supply failures are supplied from back-up sources, for longer operation when the back-up generator is powered by internal combustion engine.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims (7)

1. Zařízení (1) pro předehřev spalovacích motorů (2) ve stacionárních záložních zdrojích elektrické energie, zejména pro serverová centra, datová úložiště, telefonní ústředny, rozvodny a řídicí centra, zahrnující alespoň jeden spalovací motor (2) s generátorem (26) elektrické energie, připojený na rozvod teplosměnné kapaliny ohřívané externím zdrojem tepla, vyznačující se tím, že spalovací motor (2) je připojen na první okruh (3) teplosměnné kapaliny procházející jednou stranou tepelného výměníku (4), a zařízení (1) dále obsahuje alespoň jednostupňový akumulační zásobník (5) tepla, kterým prochází druhý okruh (6) teplosměnné kapaliny připojený na druhou stranu tepelného výměníku (4), přičemž externím zdrojem teplaje soustava tepelného čerpadla (7) typu kapalina - kapalina, chladicího výměníku (32) a nízkoteplotního zdroje (10) tepla, kdy tepelné čerpadlo je pátým okruhem (31) vedení teplosměnné kapaliny propojeno s chladicím výměníkem (32), a dále je tepelné čerpadlo (7) propojeno svým vysokoteplotním výstupem (8) teplosměnné kapaliny se vstupem (25) teplosměnné kapaliny do akumulačního zásobníku (5) tepla a výstup (25') teplosměnné kapaliny z akumulačního zásobníku (5) je přes oběhové čerpadlo (17) propojen se vstupem (8') teplosměnné kapaliny do tepelného čerpadla (7), které tak navzájem tvoří třetí okruh (9) Apparatus (1) for preheating internal combustion engines (2) in stationary backup power sources, in particular for server centers, data storage, telephone exchanges, substations and control centers, comprising at least one internal combustion engine (2) with an electric generator (26) energy connected to the heat transfer fluid heated by an external heat source, characterized in that the internal combustion engine (2) is connected to a first heat transfer fluid circuit (3) passing through one side of the heat exchanger (4), and the device (1) further comprises at least one stage a heat storage tank (5) passing through the second heat transfer fluid circuit (6) connected to the other side of the heat exchanger (4), wherein the external heat source is a liquid-liquid heat pump (7), cooling coil (32) and low temperature 10) heat, wherein the heat pump is the fifth heat transfer circuit (31) The heat pump (7) is coupled by its high temperature heat transfer fluid outlet (8) to the heat transfer fluid inlet (25) to the heat storage reservoir (5) and the heat transfer fluid outlet (25 ') from the heat exchanger (32). the storage tank (5) is connected via a circulation pump (17) to the heat transfer fluid inlet (8 ') to the heat pump (7), which thus form a third circuit (9) with each other -6CZ 33472 U1 teplosměnné kapaliny, a nízkoteplotním zdrojem (10) teplajsou elektronické součástky a/nebo přístroje emitující teplo při svém běžném provozu, a zařízení dále zahrnuje řídicí jednotku (11) pro řízení jednotlivých částí zařízení (1).The heat transfer fluid, and the low temperature heat source (10) are electronic components and / or heat emitting apparatus in its normal operation, and the apparatus further comprises a control unit (11) for controlling the individual parts of the apparatus (1). 2. Zařízení nároku 1, vyznačující se tím, že motorem (2) je kapalinou chlazený spalovací motor (2), a tepelný výměník (4) má vysokotlakou část (12) a nízkotlakou část (12'), které jsou navzájem odděleny teplosměnnou přepážkou (13), kdy výstup (14) teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu (29) pláště motoru (2) je připojen na vstup (16) teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části (12) tepelného výměníku (4) a výstup (16') teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části (12) tepelného výměníku (4) je přes oběhové čerpadlo (17) připojen do vstupu (14') teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu (29) pláště motoru (2).Apparatus according to claim 1, characterized in that the engine (2) is a liquid-cooled internal combustion engine (2), and the heat exchanger (4) has a high-pressure part (12) and a low-pressure part (12 ') separated from each other by a heat exchange partition. (13), wherein the heat transfer fluid outlet (14) of the engine coolant (2) cooling circuit (29) is connected to the heat transfer fluid inlet (16) to the high pressure section (12) of the heat exchanger (4) and the heat transfer fluid outlet (16 ') from the high-pressure part (12) of the heat exchanger (4) it is connected via a circulation pump (17) to the inlet (14 ') of the heat exchange fluid to the cooling circuit (29) of the motor housing (2). 3. Zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že akumulační zásobník tepla (5) je dvoustupňový, pro generování dvou různých teplotních rozmezí ve dvou oddělených tepelných spirálách (18, 18'), přičemž nízkoteplotní spirála (18) je uspořádána ve spodní části akumulačního zásobníku (5) tepla, kdy výstup (20) teplosměnné kapaliny ze spirály (18) je připojen na vstup (21) teplosměnné kapaliny do emitoru tepla (22) pro vytápění místnosti se záložním generátorem (26) elektrické energie a motorem (2), výstup (21') teplosměnné kapaliny z emitoru tepla (22) je přes oběhové čerpadlo (17) připojen na vstup (20') teplosměnné kapaliny do nízkoteplotní spirály (18) spodní části akumulačního zásobníku (5) tepla a vytváří tak čtvrtý okruh (23) teplosměnné kapaliny, přičemž vysokoteplotní spirála (18') je uspořádána v horní části akumulačního zásobníku (5) tepla, kdy výstup (19) teplosměnné kapaliny z vysokoteplotní spirály (18') z horní části akumulačního zásobníku (5) teplaje připojen na vstup (24) teplosměnné kapaliny do nízkotlaké části (12') tepelného výměníku (4) a výstup (24') teplosměnné kapaliny z nízkotlakové části (12') tepelného výměníku (4) je přes oběhové čerpadlo (17) připojen na vstup (19') teplosměnné kapaliny do vysokoteplotní spirály (18') akumulačního zásobníku (5) tepla.Device according to claims 1 and 2, characterized in that the heat storage tank (5) is of two stages for generating two different temperature ranges in two separate thermal coils (18, 18 '), the low temperature coil (18) being arranged in a a lower part of the heat storage tank (5), wherein the heat transfer fluid outlet (20) from the coil (18) is connected to the heat transfer fluid inlet (21) to the heat emitter (22) for room heating with a backup power generator (26) and motor 2), the heat transfer fluid outlet (21 ') from the heat emitter (22) is connected via a circulation pump (17) to the heat transfer fluid inlet (20') into the low temperature coil (18) of the lower heat storage reservoir (5) to form a fourth a heat transfer fluid circuit (23), the high temperature coil (18 ') being disposed at the top of the heat storage tank (5), wherein the heat transfer cap (19) The high temperature coil (18 ') from the upper part of the heat storage tank (5) is connected to the heat transfer fluid inlet (24) to the low pressure section (12') of the heat exchanger (4) and the heat transfer fluid outlet (24 ') from the low pressure section (12). 1 ') of the heat exchanger (4) is connected via a circulation pump (17) to the heat transfer fluid inlet (19') into the high temperature coil (18 ') of the heat storage tank (5). 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelné čerpadlo (7) je tepelné čerpadlo (7) s oxidem uhličitým.Device according to claim 1, characterized in that the heat pump (7) is a carbon dioxide heat pump (7). 5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že generátorem (26) elektrické energie je elektrocentrála se spalovacím motorem (2) s externí chladicí soustavou (27), kdy výstup (14) teplosměnné kapaliny z chladicího okruhu (29) pláště motoru (2) je přes třícestný regulační ventil (28) vyveden do chladiče (15) motoru (2) a/nebo na vstup (16) teplosměnné kapaliny do vysokotlaké části (12) tepelného výměníku (4), kdy výstup (16') teplosměnné kapaliny z vysokotlaké části (12) tepelného výměníku (4) a/nebo z chladiče (15) je přiveden zpět přes oběhové čerpadlo (17) na vstup (14') teplosměnné kapaliny do chladicího okruhu (29) pláště motoru (2).Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the electric energy generator (26) is a generator with an internal combustion engine (2) with an external cooling system (27), the heat transfer fluid outlet (14) from the cooling circuit (29). ) of the motor casing (2) is led through a three-way control valve (28) to the radiator (15) of the motor (2) and / or to the heat transfer fluid inlet (16) to the high pressure part (12) of the heat exchanger (4); ') the heat transfer fluid from the high pressure part (12) of the heat exchanger (4) and / or from the radiator (15) is returned via a circulation pump (17) to the heat transfer fluid inlet (14') to the cooling circuit (29) ). 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (11) je elektricky a datově propojena s tepelným senzorem (30) zapojeným v externí chladicí soustavě (27) motoru (2), s tepelným senzorem (30) zapojeným v prvním okruhu (3) a s tepelným senzorem (30) a oběhovým čerpadlem (17) zapojenými v druhém okruhu (6) vedení teplosměnné kapaliny, pro řízení chladicího a ohřívacího cyklu spalovacího motoru (2) v závislosti na klimatických podmínkách a provozním stavu motoru (2), zároveň je řídicí jednotka (11) elektricky a datově propojena s tepelným senzorem (30) a s oběhovým čerpadlem (17) druhého okruhu (6) s oběhovým čerpadlem (17) čtvrtého okruhu (23), s akumulačním zásobníkem (5), emitorem tepla (22) a tepelným senzorem (30) akumulačního zásobníku (5), pro řízení tepelné výměny mezi akumulačním zásobníkem (5) a výměníkem (4) a akumulačním zásobníkem (5) a emitorem tepla (22), přičemž je dále řídicí jednotka (11) elektricky a datově propojenaDevice according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the control unit (11) is electrically and data-connected to a thermal sensor (30) connected in the external cooling system (27) of the motor (2), to the thermal sensor (30). ) connected in the first circuit (3) and with the heat sensor (30) and the circulation pump (17) connected in the second circuit (6) of the heat transfer fluid line, to control the cooling and heating cycle of the internal combustion engine (2) motor (2), at the same time the control unit (11) is electrically and data interconnected with the temperature sensor (30) and with the circulation pump (17) of the second circuit (6) with the circulation pump (17) of the fourth circuit (23), ), a heat emitter (22) and a heat sensor (30) of the storage tank (5), for controlling the heat exchange between the storage tank (5) and the exchanger (4) and the storage tank (5) and the heat emitter (2) 2), wherein the control unit (11) is further electrically and data interconnected -7 CZ 33472 U1 i s tepelným senzorem (30) a s oběhovým čerpadlem (17) třetího okruhu (9) a s tepelným čerpadlem (7) pro tepelnou výměnu mezi tepelným čerpadlem (7) a akumulačním zásobníkem (5).With a heat sensor (30) and a circulation pump (17) of the third circuit (9) and a heat pump (7) for heat exchange between the heat pump (7) and the storage tank (5).
CZ2019-36616U 2019-09-11 2019-09-11 Engine preheating equipment in stationary backup power sources CZ33472U1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36616U CZ33472U1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Engine preheating equipment in stationary backup power sources
DE202020105053.2U DE202020105053U1 (en) 2019-09-11 2020-09-02 System for preheating the engines in stationary backup power systems
IE20200200U IES87222Y1 (en) 2019-09-11 2020-09-04 Equipment for pre-heating engines employed in stationary standby power supplies
SK500922020U SK9252Y1 (en) 2019-09-11 2020-09-09 Device for preheating engines in stationary backup power sources
DKBA202000085U DK202000085U3 (en) 2019-09-11 2020-09-10 Engine preheating equipment used in stationary emergency power supplies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36616U CZ33472U1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Engine preheating equipment in stationary backup power sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ33472U1 true CZ33472U1 (en) 2019-12-04

Family

ID=68841644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-36616U CZ33472U1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Engine preheating equipment in stationary backup power sources

Country Status (5)

Country Link
CZ (1) CZ33472U1 (en)
DE (1) DE202020105053U1 (en)
DK (1) DK202000085U3 (en)
IE (1) IES87222Y1 (en)
SK (1) SK9252Y1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
IES87222Y1 (en) 2021-04-14
SK9252Y1 (en) 2021-07-28
DK202000085U3 (en) 2020-12-14
DE202020105053U1 (en) 2020-09-14
IE20200200U1 (en) 2021-03-17
SK500922020U1 (en) 2021-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6192687B1 (en) Uninterruptible power supply utilizing thermal energy source
USRE40286E1 (en) System and method for supplying auxiliary power to a large diesel engine
CA2573557C (en) Fuel system used for cooling purposes
US11067049B2 (en) Auxiliary power system for vehicle
DE19740398A1 (en) Combined heat and power facility for energy supply
JP2009074744A (en) Gas heat pump cogeneration apparatus
CZ33472U1 (en) Engine preheating equipment in stationary backup power sources
CN109209631B (en) Generator set lubricating oil heating system based on machine room waste heat recovery
KR101366029B1 (en) Steam power plant with a cooling system
CN103398506B (en) Mining combined cold-and-heat-supplying sewage-source cold and hot water unit and controlling method thereof
RU2520796C2 (en) Cogeneration plant
Mamun et al. Waste heat recovery system by using an organic Rankine cycle (ORC)
JP3624275B2 (en) Cold and hot water generation method that does not require external power supply
CN209390561U (en) High/low temperature water cooler configuration coupling water cold storage is secondary to use system
JPH11351056A (en) Small-sized energy plant device
RU156581U1 (en) POWER INSTALLATION FOR CONNECTING TO HOME ELECTRICAL NETWORK
CN217325591U (en) Pumped storage power station technical water supply system considering living heat supply of power station
US8430157B1 (en) Thermal control system
CN214221152U (en) Oil gas field well head sled dress energy supply system
KR102205351B1 (en) Low temperature operation kit integrated water source heat pump system
KR200304447Y1 (en) A very efficient thermo-annexation generator using the regenerative heat exchanger
Shinde PERFORMANCE ASSESSMENT OF RATHI CNG FILLING STATION WITH ENERGY EFFICIENCY RECOMMENDATIONS
KR20020091009A (en) A very efficient thermo-annexation generator using the regenerative heat exchanger and the using method thereof
JP2003202155A (en) Backup system for solar cogeneration (solar heat and electricity combined supply) system
JPH03279761A (en) Cogeneration system

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20191204

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20230728