CN101135469B - 在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分站中区域供暖/供冷和形成热自来水的方法及其配置。所述方法包括由区域加热管路系统提供加热介质、由区域冷却系统提供冷却介质、和由蒸汽管路系统提供蒸汽。在供暖模式中包括步骤：通过从区域加热管路系统输送的加热介质加热第一热交换级中用于建筑物供暖的介质；在回流到区域加热管路系统之前通过来自第一热交换级的回水预热用于在第二热交换级中产生热自来水的城市水；及通过由来自蒸汽管系统的蒸汽在第三热交换级中进一步加热已被预热的用于产生热自来水的城市水。配置包括与实现所述各步骤相应的热交换级。本发明可保证具有如蒸汽分配系统之类的高温分配系统的现代化生产系统的运行条件最优。

Description

在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水(hot tapwater)的方法。本发明还涉及在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的配置。

背景技术

当引进一些如热泵之类的现代化生产系统时，在某些环境下利用蒸汽进行区域供暖可能被认为是受限制的。应用蒸汽的原理传统上发展于非常低的能源价格的情况，如由廉价煤提供能源的情况。今天，我们面临具有现代化生产理念的全新的能源形势，其中，低温是极其重要的考虑因素。但我们仍应意识到，如基于蒸汽系统之类的高温系统的应用也是很普遍的，而且符合人们的传统需求。

在很多国家蒸汽是常见的用于热量分布的介质。它也常常用作一些特殊用途，如用在厨房。因为介质从气态变为液态时放出潜热，蒸汽也是分配热量的有效途径。另一方面，蒸汽不适于产生热量的现代化方式。当用热泵产生热量时或者当热电联产时，低回流温度对性能而言是关键。当然，应用蒸汽时回流温度可能较低，但流量太小，因而低温时附加的能量非常少。

发明内容

本发明的目的是提供一种整合来自两个用于运行方式不同而独立的分配系统的热量的技术方案，以使具有如蒸汽分配系统之类的高温分配系统的现代化生产系统的运行条件最优。

为实现所述目的，本发明一方面提供一种在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的方法，其包括由区域加热管路系统提供如水之类的加热介质、由区域冷却系统提供如水之类的冷却介质、由蒸汽管路系统提供蒸汽、其中，供暖模式包括以下步骤：通过从区域加热管路系统输送的加热介质加热第一热交换级中优选为水的用于建筑物供暖的介质；在回流到所述区域加热管路系统之前通过来自所述第一热交换级的回水预热在第二热交换级中用于产生热自来水的城市水；及通过由来自蒸汽管系统的蒸汽进一步加热第三热交换级中已被预热的用于产生热自来水的城市水。

为实现所述目的，本发明另一方面提供一种在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的配置，其包括设有区域加热管路系统、区域冷却管路系统和蒸汽管路系统，其中，供暖模式配置包括：第一热交换级，其用于通过输送来自区域加热管路系统的加热介质加热用于建筑物供暖的、优选为水的介质；第二热交换级，其用于通过来自第一热交换级的回流介质预热用于产生热自来水的城市水；第三热交换级，其用于通过来自所述蒸汽管路系统的蒸汽进一步加热所述被预热的城市水。

在本发明的一些优选实施方式中，供暖模式可以包括以下步骤：预热第一热交换级中的用于建筑物供暖的介质；由来自所述蒸汽管路系统的蒸汽进一步加热第四热交换级中已被预热的用于建筑物供暖的介质。

而供冷模式可以包括以下步骤：通过输送来自区域冷却管路系统的优选为水的冷却介质冷却第一热交换级中的用于向建筑物供冷的优选为水的介质。

所述第一热交换级与用于所述供暖模式中的所述一个热交换级是相同的热交换级。

还可调节流到区域加热管路系统回流管的回流介质的温度，使之达到期望的低温，并且优选调节流到区域冷却介质系统回流管的回流介质的温度，使其达到期望的高温。

可采用相同的区域管路系统用于供暖以及供冷。

可将这种常用的管路系统与分站相连，以从供暖模式切换至供冷模式，反之亦然。

也可将区域加热管路系统与区域冷却管路系统分开；同时向建筑物供暖和向建筑物供冷。

可利用产生与用于区域加热管路系统产生的热量相关联的蒸汽为区域加热管路系统添加热量。

可从蒸汽管路系统抽取蒸汽以作它用。

可提供来自管路系统的蒸汽以代替来自高温的具有冷却水的箅条的高温水，或者结合提供来自蒸汽管系统的蒸汽和来自高温的具有冷却水的箅条的高温水。

可通过预热第一和第二热交换级两者中的城市水以增进用于产生热自来水的城市水的预热。

附图说明

通过下面结合附图对本发明进行的详细描述，人们将能更好地理解本发明。全部附图中相同的附图标记表示相同的部分。附图中：

图1示意地示出了本发明分站配置的第一实施方式的用于区域供暖和产生热水的结构；

图2示意地示出了图1所示结构的用于区域供冷和产生热水的分站配置；和

图3示意地示出了本发明的分站配置的第二实施方式的区域供暖和产生热水的结构。

具体实施方式

在这些附图中本发明的分站以附图标记1表示。

设置区域供暖管路系统2以用于向分站供给加热介质和从分站流出加热介质，加热介质优选是水，该系统包括供给管2’和回流管2”。

为向建筑物供暖，设有第一热交换级3，其包括至少一个热交换器3’，其中优选为水的加热介质3”由区域供暖管路系统输送管2’输送的加热介质加热。

根据图1所示的实施方式，设有包括至少一个热交换器4’的第二热交换级4，以用于通过在将回流介质送到回流管2”之前使来自第一热交换级中的加热介质3”’回流预热城市水1’(city water)以产生热自来水1”。

为了进一步加热被预热的城市水，设有包括至少一个热交换器5’的第三热交换级5，从蒸汽管路系统6供给蒸汽，该蒸汽管路系统包括输送蒸汽管6’和回流蒸汽管6”，热自来水离开第三热交换级。

图1示出了本发明第一供暖模式的配置。

图2示出了供冷模式的配置，图中示出了区域冷却管路系统7，其被设置为用于向分站1供给冷却介质和从该分站流出冷却介质，冷却介质优选为水，该系统7包括供给管7’和回流管7”。

为了向建筑物供冷，设有第一热交换级8，其包括至少一个热交换器8’，其中优选为水的冷却介质8”由区域冷却管路系统输送管7’输送的冷却介质冷却。

为了产生热自来水，若事先设置全部部件除在第二热交换级4中不进行预热外，供冷模式配置包括和图1所示的供暖模式配置相同的配置，来自第一热交换级的回流介质被冷却。

在图3中示出了第二供暖模式的配置，为了进一步加热用于建筑物供暖的在第一热交换级3中被加热的加热介质，设置有包括至少一个热交换器9’的第四热交换级，如从图3中可看到的那样，将来自蒸汽管路系统的蒸汽提供给第四热交换级9。

第二供暖模式配置包括根据图1所示的用于产生热自来水的包括预热的配置。

根据一些优选实施方式，图1-3的三种实施方式中的第一热交换级3是相同的，也就是说，可将相同的热交换级设置为交替地用于供暖和供冷，在该热交换级中，还设有未示出的阀门系统，用于在不同模式之间进行切换，以向该热交换级交替地分别供给加热介质和冷却介质。

此外，根据一些优选实施方式，区域供暖管路系统2和区域供冷管路系统7是相同的区域管路系统，它们被用作向分站交替地供给加热介质和冷却介质，所述系统与分站相连以从供暖模式切换至供冷模式，反之亦然。

根据有时也是优选的其他实施方式，区域供暖管路系统2和区域供冷管路系统7是分开的以同时向建筑物供暖和向建筑物供冷。

通过以上的描述，本发明的方法和配置的功能应已非常且足够清楚的了。

所以，根据图1中示意地示出的第一供暖模式，用于建筑物供暖的全部热量由一个网路2分配到分站。当来自如锅炉等的附加热量基本上产自与用于产生热量的普通热泵部位相同的部位时，或者采用热电厂时，就是这种情况，此时一台/多台热泵(或发电系统中的冷凝器)首先使回流热起来。然后在被输送的流体被分配到分站前添加附加热量以达到要求的温度。

图2示意地示出的供冷模式阐明了一种原理，即在寒冷季节用于供暖的相同的分配管路也用于在温暖或炎热季节供冷。

图3示意地示出的供暖模式阐明了分站中应用蒸汽作为附加供暖时用于建筑物供暖和产生热自来水的原理，该原理适用于例如蒸汽产生时，类似于用于形成附加热量和附加蒸汽的锅炉站处于与热泵装置不同的另外位置或相应情况或者由于其它的原因选择蒸汽实现此目的时。

在供暖模式中，回流到区域加热管路系统的加热介质的温度在用于产生热自来水的城市水被预热的附加热交换级中下降，借此，使回流介质冷却。

在供暖模式以及供冷模式中，来自蒸汽管路系统的蒸汽和/或来自高温的具有冷却水的箅条(high temperature water grid)的高温水被用于分开的热交换级，以加热城市水而产生热自来水，在供暖模式中城市水被预热。

从区域供暖或冷却管路系统流至第一热交换级的大部分流体被设置为由两通阀10调节，优选将该阀设置在输送管路2’，7’上，可对二次侧的流出介质温度进行测量，并将该测量值输入被设置成用于启动执行调节作用的阀的控制单元11。借助于调节可以达到尽可能高(highest possible)(供冷模式)的尽量最低(lowest possible)(供暖模式)。

在利用来自蒸汽管路系统的蒸汽进行供暖的情况中，为了生成热自来水，分别将热交换级5、用于建筑物供暖的加热介质3”、热交换级4、两通阀10’和10”的每一个以及控制单元11’和11”设置成用于根据各热交换级中二次侧的出流介质温度调节来自热交换级的回流，使其基本达到所期望的出流介质3”、1”的温度。

本发明的方法和配置在可分别获得并利用蒸汽和所产生的新形式热量方面可将完全不同的运行方式结合起来。蒸汽可以用来提高进入如建筑物中的热自来水的输送温度。它也可以被用作提高如高峰期的建筑物供暖温度。

此外，由于本发明具有三或四个热交换级，因此在保持低回流温度和大流量介质的集中系统中可有效地利用热泵。当热自来水和/或建筑物供暖需要高温时，回流也一直保持低的温度。用于预热产生热自来水的城市水的分开的级可使加热介质的回流温度尽可能低。另外，事实上，即使要求输送温度高，本发明中应用的热泵装置也可以提供热自来水所需的大部分能量。

本发明的方法和配置使得在用于现代化生产系统时也可采用现有的蒸汽管路。对于现存管路的区域，这意味着你可以实现现代化生产方式同时兼顾传统方式。对于新的区域你可以进行更经济的设计。可将蒸汽供应给有需求的客户，同时你还具有被设计成以经济的方式应对所有可能的需求的现代化生产和分配系统。在所有情况下可由蒸汽管路系统提供用作其它用途的蒸汽6”’。

上面已结合实例和优选实施方式对本发明进行了描述。

当然，在不超出本发明的基本构思的前提下，可以设想出其他一些实施方式和局部修改及添加。

首先要指出的是，在示出了本发明原理的附图中并没有示出全部细节，例如截止阀、旁通管等，这些可以根据实际情况添加。在应用相同的总原理的情况下，可以设想在耦连方面可以略有改变。于是，在建筑物供暖需求低时，可在耦连中包括并联连接热交换级3和4，以增进城市水的预热。

如前面所提到的，本原理在用来自高温的具有冷却水的箅条的高温水代替蒸汽或与蒸汽结合时也是有效的。

附图中示出的温度仅仅是为了提供信息而列举的例子。对于每种具体情况实际温度可以变化，其取决于具体环境。事实上，在每年的不同运行条件期间都要考虑设计温度和实际温度两者。

对于区域供暖/供冷管路系统而言，给定的温度是有范围的，一年中温度水平一般较低。

就二次侧上建筑物的供暖/供冷系统而论，如在具体的一个/多个建筑物中，在某些场合下，用作加热介质3”以及冷却介质8”的内部介质3”，8”的一个/多个网路可以是相同的。也可想到分别设置分开的供暖和供冷网路的实施方式。

所以本发明不应受限于所示出的这些实施方式，而在所附权利要求的保护范围内可以作出变换。

Claims (25)

1.一种在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的方法，包括以下步骤：

由区域加热管路系统提供加热介质；

由区域冷却系统提供冷却介质；

由蒸汽管路系统提供蒸汽；

其特征在于，供暖模式包括以下步骤：

通过从所述区域加热管路系统(2)输送的加热介质加热第一热交换级(3)中用于建筑物供暖的介质；

在回流到所述区域加热管路系统(2，2”)之前通过来自所述第一热交换级的回水(3”’)预热在第二热交换级(4)中用于产生热自来水(1”)的城市水(1’)；及

通过由来自所述蒸汽管路系统(6)的蒸汽进一步加热第三热交换级(5)中已被预热的用于产生热自来水(1”)的城市水。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述供暖模式还包括以下步骤：

预热所述第一热交换级中的用于建筑物供暖的介质(3”)；

由来自所述蒸汽管路系统的蒸汽进一步加热第四热交换级(9)中已被预热的用于建筑物供暖的介质。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，供冷模式包括以下步骤：

通过输送来自区域冷却管路系统(7)的冷却介质(7’)冷却第一热交换级(8)中的用于向建筑物供冷的介质(8”)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，用于所述供冷模式中的所述第一热交换级(8)与用于所述供暖模式中的所述第一热交换级(3)是相同的热交换级。

5.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

调节流到区域加热管路系统回流管(2”)的回流介质的温度使之达到期望的低温。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：调节流到区域冷却管路系统回流管(7”)的回流介质的温度使其达到期望的高温。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用相同的区域管路系统(2，7)用于供暖以及供冷；

将所述区域管路系统(2，7)与所述分站(1)相连，以从供暖模式切换至供冷模式，反之亦然。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述区域加热管路系统(2)与所述区域冷却管路系统(7)分开；

同时向建筑物供暖和向建筑物供冷。

9.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，包括利用产生与用于所述区域加热管路系统(2)产生的热量相关联的蒸汽为所述区域加热管路系统添加热量的步骤。

10.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，包括从所述蒸汽管路系统抽取蒸汽(6”’)以作它用的步骤。

11.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供来自蒸汽管路系统(6)的蒸汽以代替来自高温水网的高温水，或者

结合提供来自蒸汽管系统(6)的蒸汽和来自高温水网的高温水。

12.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，包括通过预热第一热交换级(3)和第二热交换级(4)两者中的城市水(1’)以加强用于产生热自来水(1”)的城市水的预热的步骤。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热介质和/或冷却介质是水。

14.一种在分站中用于区域供暖/供冷和产生热自来水的装置，设有区域加热管路系统、区域冷却管路系统和蒸汽管路系统，其特征在于，供暖模式装置包括：

第一热交换级(3)，其用于通过输送来自所述区域加热管路系统(2)的加热介质加热用于建筑物供暖的介质(3”)；

第二热交换级(4)，其用于通过来自所述第一热交换级的回流介质(3”’)预热用于产生热自来水(1”)的城市水(1’)；

第三热交换级(5)，其用于通过来自所述蒸汽管路系统(6)的蒸汽进一步加热所述被预热的城市水。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述供暖模式装置还包括：

用于预热所述第一级热交换级中用于建筑物供暖的介质(3”)的装置和

第四热交换级(9)，其用于借助于来自所述蒸汽管路系统的蒸汽进一步加热用于建筑物供暖的所述被预热的介质(3”)。

16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，供冷模式装置包括

第一热交换级(8)，其用于冷却通过来自所述区域冷却管路系统(7)的输送介质冷却建筑物的介质(8”)；

热交换级(5)，其用于通过来自所述蒸汽管路系统(6)的蒸汽加热用于产生热自来水(1”)的城市水(1’)。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述供冷模式中使用的所述第一热交换级(8)与所述供暖模式中使用的第一热交换级(3)是相同的热交换级。

18.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，包括用于调节流到区域加热管路系统回流管(2”)的回流介质温度使其达到期望的低温的机构(10、10’、11、11’)。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括用于调节流到所述区域冷却管路系统(7)的回流管(7”)的回流介质温度使其达到期望的高温的机构(10、10’、11、11’)。

20.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述区域加热管路系统(2)和所述区域冷却管路系统(7)是相同的区域管路系统，该区域加热管路系统与所述分站连接，以便从供暖模式切换到供冷模式，反之亦然。

21.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，为了同时进行建筑物供暖和建筑物供冷，所述区域加热管路系统和所述区域冷却管路系统是分开的。

22.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，用于产生蒸汽和将来自所述蒸汽的热量附加到所述区域加热管路系统的机构，该机构与用于产生用于所述区域加热管路系统的热量的机构相关联。

23.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，包括用来自蒸汽管路系统的蒸汽代替来自高温水网的高温水或者将蒸汽管路系统的蒸汽与来自高温水网的高温水结合供应的机构。

24.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，包括通过利用用于预热的所述第一级热交换级(3)和所述第二级热交换级(4)两者来增强对产生热自来水的城市水进行预热的机构。

25.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述加热介质和/或冷却介质是水。

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