CZ2000499A3

CZ2000499A3 - Způsob realizace chlazení

Info

Publication number: CZ2000499A3
Application number: CZ2000499A
Authority: CZ
Inventors: Seppo Leskinen
Original assignee: Alstom Power Finland Oy
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2002-01-16
Also published as: AU8544098A; FI102565B1; WO1999008055A1; EP1005622A1; FI973310A0; PL338609A1; FI102565B

Description

Způsob realizace chlazení

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu chlazení pro jednu nebo více budov, a to pomocí horké vody dálkového topení, dále se týká absorpčního agregátu, který získává energii ze sítě dálkového topení.

Dosavadní stav techniky

Budovy se dnes obvykle chladí chladicími kompresorovými agregáty, které se rozmísťují do míst určení. Schopnost chlazení (chladivost) agregát získává z elektrické energie. Míra chlazení budov pomocí spotřebované elektrické energie se stává důležitým problémem. Země nacházející se v jižní části Evropy dosahují špičkové spotřeby v létě.

Pokud jde o výrobu, spotřeba se zde rovněž projevuje v nevhodnou dobu. Teplo generované při výrobě elektrické energie se nedá využít jinak než pro ohřev vody, která se musí nechat zkondenzovat a odvést do potrubí pomocí například solankových srážníků, nebo do vzduchu pomocí chladicích věží.

Chlazení se může rovněž realizovat odpadovým teplem získaným pří výrobě elektrické energie v absorpčních agregátech, z nich nejznámější jsou agregáty používající bromid lithný/vodu a čpavek/vodu. Spotřeba elektrické energie, a rovněž například emise CO₂ , se může použitím uvedených agregátů snížit a odpadní teplo, které je v tomto případě zcela odpadním teplem, se může použít ke chlazení.

Způsob generace chladu, kterému se dává přednost, se může realizovat pomocí tzv. dálkového chladicího systému, kde se chladicí výkon generuje soustředěně v elektrárnách a uživatelům se dodává dálkovým potrubním, a to stejným způsobem jako teplo. Tento druh systému se buduje nejlépe v nově budovaných komunitách, ve kterých všechny budovy , které potřebují chlazení, se mohou na systém napojit. Množství takových budov je v industrializovaných zemích menší a jejich poměr vůči všem budovám klesá. Stavební aktivity se dnes týkají rozšiřování nebo renovací již existujících komunit. Proto je velmi obtížné současně napojit významnější množství budov na dálkový chladicí systém, pokud je takový systém v oblasti budován. Malý počet napojených budov nestačí pokrýt náklady na • · • · · ·· · · · · · · ···· · · · · · » · 9 9 · · » · · · « « budování dálkového systému chlazení a na výrobu chladivá,což je, pro budování dálkového systému v existujících komunitách, na závadu.

S podobným problémem se lze setkat tehdy, když se dálková teplárenská síť právě dobudovala. Problém se řeší mobilními topnými stanicemi, ve kterých se teplo vyrábí pouze pro omezenou oblast, přičemž náklady na distribuční systém zůstávají nízké a potřeba se může pokrýt okamžitě. Pokud se propojí dostatečné množství oblastí, vytvoří se hlavní síť, která zmíněné oblasti, přes tuto síť, spojí s elektrárnou. Mobilní stanice se do nových oblastí přemístí, nebo se zde ponechávají jako topné stanice vykrývající maximální spotřebu tepla. Tato myšlenka se však nedá snadno aplikovat u chladicích systémů. Pravdou je, že náklady na budování hlavní sítě jsou eliminovány, ale využiti vratné vody jako kondenzační vody není v tomto případě možné. Proto se musí používat chladicí věže a spodní voda. Často není možné, a to například z architektonického hlediska, nebo z nedostatku prostoru, použít chladicí věže

Jisté provozy používající absorpční agregáty, které již byly postaveny a z technického hlediska si vedou velmi dobře, ale jejich konkurenceschopnost vůči kompresorovému chlazení je diskutabilní., přičemž čím méně hodin se využívají (v oblastech s mírným a studeným počasím, kde se běžně používá dálkové topení) tím více jejich konkurenceschopnost klesá. Důvodem je, že náklady na tepelné čerpadlo, chladicí věž a distribuční systém jsou vyšší, než náklady na odpovídající kompresorový agregát. Dokonce ani tehdy, když je energie (tepelná) k dispozici téměř zdarma a elektrický proud pro provoz kompresorového agregátu je drahý, není snížení nákladu na činnost dostačující, aby pokrylo rozdíl v nákladech, jestliže doba používání není dostatečně dlouhá. Situace se zhoršuje, jestliže jsou požadavky na špičkové zatížení při chlazení krátkodobé, přičemž špičkové zatížení dosahuje dvojnásobku průměrného zatížení v průběhu chlazení. Je to způsobeno tím, že v oblastech s mírným a studeným počasím se venkovní teplota plánovaná pro chlazení vyskytuje většinou pouze odpoledne, a to jen několik dní v roce Průměrná zátěž chlazení je rovněž krátkodobou zátěží. Chlazení oproti vytápění netrvá celý den, ale je omezeno pouze na několik hodin okolo poledne a odpoledne. Jelikož spotřeba elektrické energie v oblastech s mírným a studeným počasím kulminuje v zimě, vysoké investiční náklady nemohou být omluvitelné tím, že dochází ke snížení nákladů na výrobu elektrické energie, tak jak je tomu v teplých oblastech. Pouze několik takových provozů bylo postaveno ve střední a severní Evropě, a to z výzkumných důvodů, na rozdíl od teplých oblastí, kde jsou zcela běžné.

Kromě toho, investiční náklady na výrobu a rozvod tepla jsou závislé na špičkové spotřebě, která je v prvé řadě závislá na venkovní teplotě. Plánovaná venkovní teplota se měří • ·

zřídka. Tak například plánovaná venkovní teplota pro Helsinky má hodnotu - 26°C.

V průměru taková teplota trvá méně jak 18 hodin /rok. Kromě toho, teplota -20°C a nižší se vyskytuje v průměru 88hodin, zatímco celková délka topné sezóny trvá od 5000 do 6500 hodin /rok, a to v závislosti na druhu budovy. Křivka teploty v závislosti na dobu jejího trvání vykazuje krátkodobou špičkovou hodnotu.

Pokud jde o výrobu a rozvod tepla, situace se zhoršuje denní změnou spotřeby. Polovina budov je obsazena pouze v pracovní době. Ventilační systém těchto budov je o víkendech a v noci obvykle vypnut, nebo je nastaven na minimum. Má-li poměr ventilace a spotřeby hodnotu okolo jedné poloviny, potom se denní spotřeba tepla v těchto budovách mění v rozmezí 50 % a 100%. Tato skutečnost dále zvyšuje rozdíl mezi průměrnou a špičkovou spotřebou tepla. Kromě toho, vnitřní teplota v těchto budovách často poklesne v době, kdy se budovy nepoužívají, což situaci ještě více zhoršuje.

Jenom v poslední době bylo zaznamenáno, že operace šetření s elektřinou v budovách tuto situaci ještě zhoršuje. V posledních dvaceti létech spotřeba tepla drasticky poklesla. Špičková spotřeba však z různých důvodu tak mnoho nepoklesla. Prvním důvod spočívá v tom, že se teplo nedá, během špičkového zatížení ,s maximální účinností z vyčerpaného vzduchu obnovit, a to z důvodu rizika mrznutí. Dalším hlavním důvodem je skutečnost, že v nevyužívaných budovách vnitřní teplota klesá.

Co se týče výroby a rozvodu tepla, situace je vážná. Teplárny (a celý systém rozvodu) by měly být navrženy s ohledem na špičkovou spotřebu, ale přitom průměrný stupeň používání není větší jak 25 až 35%. Situace se stále zhoršuje.

V praxi se drahá teplárna a systém rozvodu nenavrhuje z hlediska špičkového zatížení, ale pro mnohem menší výkon. Výkon pro špičkovou spotřebu tepla se generuje v topných stanicích, které se používají v době nejvyšší poptávky po teple, a které se nachází v různých Částech rozvodné sítě. Přitom tyto stanice mohou generovat značnou část celkového tepelného výkonu. Například v Helsinkách je stupeň používání topných stanic během maximálního požadavku na teplo nízký, v nejhorším případě se používají pouze několik tuctů hodin za rok Tím je cena tepla na jednotku, vlivem vysokých investičních nákladů, příliš vysoká.

Finská patentová přihláška 954,949 uvádí uspořádání, u kterého jsou investiční náklady na chlazení podstatně sníženy při současném zlepšení spolehlivosti, pokud toto uspořádání porovnáváme s dříve používanými aplikacemi. Těchto výhod se dosáhlo likvidaci špičkové zátěže použitím systému odpařovacího chlazení v jednotkách vzduchové klimatizace budovy, a dále srovnáním denních změn spotřeby zařazením nádrže do systému, ze které se • · 9 9 • · • ·

-49 · · 9 9 99 9

9· 99 99 99 v noci akumulované teplo (v době nízké spotřeby) použije v době denní špičkové spotřeby. Odpařovací chlazení, a zvláště pak zmíněná nádoba, vyžaduje další vedlejší náklady, i když vzrůst těchto nákladů je menší než to, co se ušetří snížením velikosti absorpčního tepelného čerpadla, chladicí věže a potrubního systému. Přesto vedlejší náklady zhoršují konkurenceschopnost systému vůči kompresorovému chlazení.

Finská patentová přihláška 954,950 uvádí uspořádání u kterého lze denní změny spotřeby tepla srovnat tak, že budovy napojené na systém vůbec nevyužívají teplo ze sítě dálkového topení, ale v některých případech mohou do sítě dálkového topení dodávat energii, a to v době výskytu špičkové spotřeby v jiných budovách. U tohoto uspořádání se obdobně energie odebírá ze sítě v době, kdy je spotřeba v jiných budovách nízká. Systém je založen na využívání nádrže chlazení pro skladování tepla při teplotě, která je větší než teplota jednotek konzumujících teplo. Špičkovou zátěž způsobenou jinými budovami lze srovnat pomocí systému, a neekonomické výtopny, které se používají v době maximální poptávky po teple, se mohou zmenšit, nebo se jich lze i zbavit.

Finská patentová přihláška 954,951 uvádí způsob, u kterého se alespoň část vratné vody, přicházející ze vzduchové klimatizace nebo jiného zařízení konzumujícího chladicí energii, se zavádí do absorpčního agregátu, nebo jiného agregátu, který generuje teplo, které se má zkondenzovat, a kde vratná voda absorbuje kondenzační teplo generované v agregátu. Hlavní výhoda spočívá v tom, že se buďto kondenzory v systému nepoužijí vůbec, nebo se jejich velikost a/nebo počet značně sníží vzhledem k dosud známým řešením. Značně se snížily náklady na absorpční agregáty, což zlepšilo konkurenceschopnost chladicí energie generované odpadním teplem při srovnání s kompresorovým chlazením.

Zmíněná opatření činí chladicí energii, vyráběnou dálkovým topením v absorpčním agregátu, schopnou konkurovat kompresorovému chlazení. U vybudovaného systému může maximální výkon chlazení poklesnout z 2 MW na 1 MW a maximální tepelný výkon ze 4 MW na 3 MW, přičemž špičkový výkon může poklesnout tak, že se vyskytne v noci a kondenzační výkon může klesnout ze 4,8 MW na 2 MW. Předběžná srovnání nákladů vypadají rovněž dobře.

Používání nádrží však představuje problém. Ačkoliv se umístění nádob v městské zástavbě jeví, vzhledem k umístění kondenzoru, jako snadnější způsob, není pro ně obvykle volné místo. Nádrže s čistým objemem 300 m³ mohou odstranit až okolo poloviny výkonu přesahujícího 1 MW. Hrubý objem je o něco vyšší vzhledem k možnosti míšení. Jelikož systém potrubí atd., vyžaduje prostor, potřebný objem dosahuje hodnoty okolo 600 m³.

-5• * ···· • 9

Získání takového prostoru je v hustě osídlené městské zástavě mnohdy nemožné, a nebo velmi nákladné.

Pokud nelze nádrž umístit kamkoliv, nedosáhne se výhod , které jsou uvedeny ve zmíněných finských patentových přihláškách 954,950 a 954,951. U finském patentové přihlášky 954,949 se výhod dosahuje pouze částečně. U uvedeného příkladu maximální výkon chlazení proto poklesne ze 2 MW na 1,5 MW a kondenzační výkon z 4,8 MW na 3,6MW. Plánovaný výkon vytápění nepoklesne vůbec.

Jiným problémem je nízká teplota v síti délkovém topení v letním období. Teplota obvykle nedosahuje vyšší hodnoty jak 80°C, která představuje nejnižší teplotu, při které se ještě může realizovat absorpční proces se známými absorbenty a absorpčními agregáty, a přitom se může vyrábět chladicí voda s teplotou okolo 10°C. Zvláštní problém vytváří kondenzační voda, jejíž teplota se velmi těžko udržuje na dostatečně nízké hodnotě, zvláště při špičkovém zatížení. Za této situace jsou kondenzory příliš velké a nákladné a velmi těžko se pro ně hledá místo.

Nejjednodušším řešením zmíněného problému je zvýšení teploty v síti dálkového topení, přičemž se může zvýšit i kondenzační teplota, čímž se zvýší i výkon absorpčního agregátu. Toto řešení se realizovalo v Gothenburgu, kde se odpadní teplo získává z průmyslových podniků. Nefunguje to v obvyklých elektrárnách se zpětným tlakem, u kterých jednotka dodávky elektřiny roste pomaleji, jestliže se teplota vody v dálkovém topení zvyšuje. Tím se elektřina, ušetřená nahrazením kompresorového chlazení za absorpční chlazení, několikanásobně ztrácí.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je poskytnut způsob, který by eliminoval většinu nevýhod dosavadního stavu techniky, a pomocí kterého by se mohly odstranit výkonové špičky všude tam, kde nelze pro nedostatek místa umístit zmíněné nádrže, a to jak u systému vytápění tak i u systému chlazení. Cíle je dosaženo pomocí vynálezu, který je charakteristický tím, že absorpční agregát je navržen pro výkon, který je nižší než špičková spotřeba, přičemž jestliže spotřeba převýší plánovaný výkon, teplota vody, převedené do části boileru absorpčního agregátu, se zvýší vnějšími zdroji tepla.

Jednoduchá základní myšlenka tohoto vynálezu spočívá v tom, že teplota vody v dálkovém topení se zvyšuje místně, například v plynem vyhřívaném boileru , nebo v jiném topném zařízení, používaném hlavně v zimě jako topná stanice, a to v době maximálního • » • · *

-6požadavku na teplo. Teplota v celé síti dálkového topení se nemusí zvyšovat, a přesto lze takto dosáhnout všech výhod tím, že se zvýší teplota v síti, to znamená, že se zvýší výkon absorpčního agregátu a teplota kondenzační vody přitom může zvolna klesat atd. Kromě toho se může výkonová špička snížit dokonce i v zimě. Do prostoru, který je k dispozici po zmenšení velikosti absorpčního agregátu, lze zařadit malý boiler, a to zvláště tehdy, když se zjistí, že účinnost boileru není vzhledem k malému počtu provozních hodin relevantní. Celkový průtok vody do absorpčního agregátu se nemusí ohřívat, zahřívá se pouze malé dílčí průtokové množství, a to na teplotu, která je mnohem vyšší než plánovaná teploty vody zasílané do absorpčního agregátu. Plánovaná teplota odcházející vody se získá míšením horké vody z boileru s chladnější vodou dálkového topení.

Vzhledem k malému počtu provozních hodin nemá smysl vystupující plyny chladit na nízkou teplotu. Aby se mohl použit malý, a tím i levný boiler, může se vybavit konvekční částí zapojenou sériově s výměníkem tepla pece, a to známým způsobem. Teplota vycházejícího plynuje nízká,, což může být významnou výhodou, jestliže boiler vykazuje více provozních hodin z jiných důvodů, než pro nutnost snížení špičkové zátěže chlazení.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní popsán mnohem podrobněji pomocí zobrazených provedení na připojeném výkrese, na kterém:

obr. 1 schematicky znázorňuje řešení podle dosavadního stavu techniky, obr. 2 schematicky znázorňuje první provedení tohoto vynálezu, obr. 3 schematicky znázorňuje druhé provedení tohoto vynálezu, obr.4 schematicky znázorňuje třetí provedení tohoto vynálezu, obr. 5 schematicky znázorňuje čtvrté provedení tohoto vynálezu, obr . 6 schematicky znázorňuje pohled na páté provedení tohoto vynálezu, obr. 7 schematicky znázorňuje šesté provedení tohoto vynálezu,

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje příklad provedení podle dosavadního stavu techniky. Řešení podle obr. 1 pracuje na základě následujícího principu. Horká voda je vedena ze zásobovacího potrubí i systému dálkového topení potrubím 2 do části boileru 5 absorpčního agregátu,

-7·* ··· · • · · · · · · ♦ * · » · · w * 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 odkud se vrací potrubím 4 do vratného potrubí 3 systému dálkového topení. Z důvodu ovládání je boiler 5 obvykle opatřen oběhovým čerpadlem 6 a ovládacím ventilem 7. Chladicí látka je z absorpční látky v boileru 5 odpařována horkou vodou dálkového topení. Chladicí látka je dodávaná do kondenzoru 8, kde se chladí tak, že zkapalní. Z kondenzoru 8 je chladicí látka vedena do výparníku 9, přičemž dochází ke snížení tlaku, což vede k odpařování chladicí látky a k poklesu teploty a k chlazení cirkulující vody v chladicím systému budovy.

Z výparníku 9 je chladicí látka vedena do absorpčního zařízení 10 do kterého je rovněž vedena absorpční látka z boileru 5 přes výměník tepla Π. Chladicí látka vstupuje do absorpční látky v absorpčním zařízení 10, přitom se uvolní reakční teplo. Roztok absorpční látky a chladicí látky se předehřívá ve výměníku tepla 11 a přečerpává se do boileru 5 pomocí čerpadla 12 při zvýšeném tlaku.

Teplo se do boileru 5 a výparníku 9 absorpčního agregátu přivádí zvenčí a musí se odvádět, aby agregát mohl pracovat plynule. Chlazení se obvykle realizuje vodou, která se po ohřátí vede z absorpčního zařízení 10 trubkou 13 do chladicí věže 14. kde se odpařováním ochladí. Může se například použít solankové nebo jiné kondenzační zařízení. Z chladicí věže 14 se voda čerpá potrubím 15 do kondenzoru 8 absorpčního agregátu a odtud, poněkud ohřátá, potrubím 16 do absorpčního zařízení 10 , a odtud zpět do chladicí věže 14. Ve výparníku 9 je ochlazená chladicí voda budovy vedena potrubím 33 do sítě chladicí vody budovy, odkud se ohřátá vrací potrubím 32 do výparníku 9.

Budova má obvykle mnoho zařízení, která využívají chladicí vodu, ale z důvodu srozumitelnosti je na obr. 1 znázorněna jedna klimatizační jednotka. Chladicí voda protéká ovládacím ventilem 18 do výměníku tepla 23, kde je chladicí voda převáděna do obvodu převaděče tepla klimatizační jednotky, odkud se pomocí čerpadla 20 vrací buďto přes ovládací ventil 18 do výměníku tepla 23, nebo do kondenzoru 9. Výměník tepla 23 se nemusí použít, jelikož se chladicí voda může rovněž dodávat přímo do cirkulačního vodního potrubí 21, nebo dokonce přímo do chladicího radiátoru 19, jestliže klimatizační jednotka nezahrnuje regenerační radiátor 22, a tím i cirkulační obvod vody.

Uvedené řešení má nedostatky, které byly uvedeny v obecné části popisující dosavadní stav techniky.

Obr 2 znázorňuje první provedení tohoto vynálezu. Stejné referenční číslice označují stejné díly znázorněné na obr. 1

Absorpční agregát je zde konstruován tak, že funguje uvedeným způsobem až do určitého zatížení. Tak například v již uvedeném příkladu agregát funguje obvykle až do ·

• 9

-8• · 9 · 9 9 * · * 9 ·

• 9 · 9

9 9 9 • 9 9

9·

9 9 dosažení výkonu 1,0 MW, to znamená od 90 až 95 % celkového počtu provozních hodin. Dosahuje se zde typických hodnot teplot:

dálkové topení	vypouštěná voda v potrubí 2 vratná voda v potrubí 4	80°C 70 °C
chlazení	vypouštěná voda v potrubí 33	10°C
	vratná voda v potrubí 32	20 °C
kondenzace	vypouštěná voda v potrubí 15	22 °C
	vratná voda v potrubí 13	35 °C

Při zvyšování zátěže přestane výkon absorpčního agregátu stačit. Z tohoto důvodu se nastartuje hořák boileru 26 a čerpadlo 6, přitom ventil 7 umožní vodě dálkového topení procházet zmíněným boilerem, kde se voda zahřívá a následně se vrací do zásobovacího potrubí 2 dálkového topení. Teplota v boileru se zvyšuje, přičemž i výkon absorpčního agregátu stoupá, a rovněž teplota v kondenzoru se mírně zvyšuje. Pokud se zátěž dále zvyšuje, ventil 7 se více otvírá až do okamžiku, kdy v případě špičkové zátěže všechna voda žádaná boilerem 5 projde boilerem 26. Přitom se vyskytují typické hodnoty teplot:

dálkové topení	vypouštěná voda v potrubí 2 vratná voda v potrubí 4	90°C 80 °C
chlazení	vypouštěná voda v potrubí 33	10 °C
	vratná voda v potrubí 32	20 °C
kondenzace	vypouštěná voda v potrubí 15	26 °C
	vratná voda v potrubí 13	38 °C

Ventil 7 může být vyrobený tak, aby zásoboval pouze část vody dálkového topení, která je potřebná pro přechod z boileru 5 do boileru 26, kde se voda zahřívá na vyšší teplotu. Pokud se voda v boileru 26 ohřeje na teplotu až do 170°C, potom pouze 12,5% množství vody, která se má dostat do boileru 5 se musí dodat do boileru 26

U příkladu na obr.2 voda dálkového topení cirkuluje boilerem 26. Jiné alternativní řešení je znázorněno na obr.3 . teplota vody dálkového topení je zvýšena ve výměníku tepla 27, přitom ovládací ventil 28 a čerpadlo 22 může být umístěno do cirkulačního okruhu vody boileru, tak jak je to znázorněno na obr.3. Toto uspořádání je konkrétně použitelné, jestliže

-99 99 9 9 9 9 >

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 · 9 9999 • 99 · 9 99 9 9 9 9 zdrojem tepla není boiler, ale například solární buňky, tepelné Čerpadlo apod., přičemž tekutinou přenášející teplo nemusí být voda.

Výměník tepla může být konstruován z hlediska většího teplotního rozdílu a menšího průtoku, přitom výměník může být připojen způsobem znázorněným na obr.2, kde je boiler 26 nahrazen výměníkem tepla 27, ke kterému je přirozeně připojen i ovládací ventil 28 a čerpadlo 29, tak jak je to znázorněno na obr.3.

Obr.4 znázorňuje provedení, u kterého může být teplota v boileru zvýšena více, v případě špičkové zátěže, než je tomu u příkladů znázorněných na obr.2 a 3, a to bez zvýšení spotřeby energie. Zařízení pracuje tak, že při vysoké zátěži ventil 7 uzavírá vtok vody dálkového topení ze zásobovacího potrubí 2, přičemž boiler je zásobovaný tepelnou energií pouze z výměníku tepla 27. Teplota potom závisí pouze na teplotě tekutině přenášející teplo, která cirkuluje pomocí čerpadla 29. Následující teploty se mohou snadno získat:

vypouštěná voda za výměníkem tepla 27 105°C vratná voda před čerpadlem 6 95°C

Teplota vratné vody tak může být vyšší než poskytovaná teplota 80°C vody dálkového topení v potrubí 2. Rozdíl teploty vody ve výši 10°C nemusí nutně narůstat, jestliže může například značně stoupat teplota kondenzoru 8 . Teplota boileru 5 se obvykle zvedá, aby se tím zvýšil výkon absorpčního agregátu, čímž se teplotní rozdíl mezi teplotou dodávané vody a vratné vody boileru 5, nebo protékající vody čerpadlem 6, zvyšuje.

Obr. 5 znázorňuje provedení, u kterého se pouze část vodního toku vede čerpadlem 6 přes ventil 30 do výměníku tepla 27. Konkrétně platí, že je-li zdrojem tepla boiler, celkové náklady lze minimalizovat.

Provedení zobrazená na obr. 2 až 5 znázorňují pouze příklady týkající se chlazení. U všech těchto provedení lze, pro použití v zimě, vytvořit obtok v souladu s principy zobrazenými na obr.6. Čerpadlo 6 na tomto obrázku čerpá vodu z vratného potrubí 3 sítě dálkového topení potrubím 4, a to při teplotě 40 až 55°C. Voda je vedena ventily 7 a 30 do výměníku tepla 27, kde se ohřívá například na hodnotu 100°C, a odtud proudí ventilem 31 a potrubím 2 do zásobovacího potrubí Isítě dálkového topení.

U provedení na obr.2 a 3 se výkon chlazení a zahřívání může značně snížit, přitom kondenzační výkon lze omezit jen do jisté míry. Naproti tomu u provedení na obr.4 až 6 není teplota v boileru 5 nijak omezena. Tím může více narůstat teplota kondenzoru 8, což samo o sobě zvyšuje výkon chladicí věže 14. Někdy může být výhodné zvyšovat průtok kondenzorem

999 · 9 9 • 9 • 9 9

9 a absorpčním zařízením JO, aby se tím snížily náklady na potrubí a umožnilo se zařazení ventilu obtoku 34, tak jak je to znázorněno na obr. 7, a rovněž vést část vody za chladicí věž

14.

Vynález tak umožňuje dosáhnout stejného snížení nákladu na chlazení, ohřívání a kondenzaci, tak jak toho bylo dosaženo pomocí nádrží u dříve popsaného příkladu. Pro tento účel je nutné zahrnout 2,1 MW zdroj tepla, čímž maximální výkon ohřevu poklesne ze 4 MW na 1,9 MW. Teplo se obvykle generuje spalováním uhlí, ale jelikož se maximálního výkonu u chlazení a ohřevu využívá pouze po krátkou dobu, tzn. méně jak 100 h/rok, nejsou provozní náklady příliš vysoké.2 MW boiler má obvykle rozměry 4 x 2,2 x 2,5 m (1, š, v) a vejde se do prostoru, který je k dispozici po tom, co se omezí velikost absorpčního agregátu. V každém případě jsou požadavky na velikost prostoru menší jak jedna desetina prostoru požadovaného pro zmíněnou nádrž.

Výkonové charakteristiky, které lze získat řešením, které je popsáno ve finské patentové přihlášce 954,949, 954,950 a 954,951, lze získat i způsobem podle tohoto vynálezu, a to s jistou výhodou vyplývající z toho, že se na rozdíl od zmíněných přihlášek nepožaduje zvláštní prostor pro nádrž. Spotřeba paliva a obsluha boileru nebo jiného zdroje tepla přináší požadavky na další náklady. Jelikož počet provozních hodin je malý, nejsou náklady vyšší než to, co se ušetří při zmenšení prostoru. Investiční náklady na pořízení boileru jsou nižší, než náklady na pořízení nádrže. Celkové náklady dosahují nanejvýš stejného řádu jako náklady při řešení podle uvedených patentových přihlášek, přitom výhod u tohoto řešení, uvedeného v těchto přihláškách, lze dosáhnout tím, že se nepožaduje prostor zabíraný nádrží. Hlavní výhody jsou následující:

investiční náklady u absorpčního chlazení jsou podstatně sníženy snížením špičkového zatížení při chlazení, čehož výsledkem je skutečnost, že absorpční tepelné čerpadlo, kondenzor, potrubí apod., může být podstatně menší než u dřívějších řešení, špičkové zatížení je sníženo na polovinu, což znamená, že potřebné investiční náklady jsou u výtopen a u sítí dálkového topení, používaných při maximální spotřebě tepla, menší.

Jestliže je jmenovitý výkon absorpčního agregátu snížený, je spodní limit rozsahu nastavení mnohem nižší, než je tomu u obvyklých systémů.

Vynález byl popsán pomocí několika příkladů. Je nutné poznamenat, že zmíněné příklady v žádném případě neomezují možnosti uplatnění tohoto vynálezu, aleje naopak možné tento vynález volně aplikovat v rámci rozsahu přiložených nároků. Například na výkresech je vždy uveden jen jeden absorpční agregát a jeden boiler. Je přirozené, že lze, pro zajištění spolehlivosti a usnadnění umístění atd., použít několik takových zařízení. Kromě φφ φφ φφφφ φφ φ φ φ φ φφφ φφ φ

ΠΦΦΦ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ 9 * ΦΦ ΦΦΦ φφ φφ φφ «φ toho, obtokové připojení chladicí věže 14 na obr. 7 je provedeno umístěním ventilu 34 v potrubí 13 za absorpčním zařízením 10. kde ventil vede vodu za chladicí věží 14 do potrubí 15. V některých případech může být ventil 34 umístěn v potrubí 16, kde vede část vody za absorpční zařízení 10 a chladicí věž 14 do potrubí 15. Podobně, u uspořádání léto/zima na obr.6, může být ventil 31 například nahrazen uzavíracími ventily v odtokových a vratných potrubích boileru 5, přičemž ventily 7 a 30 mohou být použity v zimním provozu atd. Obecně platí, že se ve všech uvedených příkladech mohou trojcestné ventily nahradit dvojcestnými ventily, a dále se mohou mezi všemi odtokovými a vratnými potrubími realizovat bočníky atd. Kombinace u které je špičkový výkon snížen jednak odpařovacím chlazením, které je součástí klimatizačních jednotek v budovách, a dále zvýšením teploty v boileru absorpčního agregátu, rovněž spadá do rozsahu tohoto vynálezu, stejně jako použití nádrže ke snížení špičky výkonu při zvýšení teploty v boileru.

Podobně i ochrana vratného potrubí dálkového topení 3, jestliže teplota vratné vody dosahuje povolené maximální hodnoty vlivem tepelné expanze, nebo z jiného důvodu, rovněž spadá do rozsahu tohoto vynálezu. Realizovat se to dá mnoha způsoby, například vedením vody,, která se vrací z boileru 5 absorpčního agregátu, do zásobovacího potrubí dálkového topení, nebo zastavením vtoku vody dálkového topení, tak jak je to popsáno v souvislosti s obr.4, a to tehdy, když teplota vratné vody přesáhne maximální povolenou hodnotu. Vratná voda se může například rovněž chladit umístěním výměníku tepla vody z vodovodu do vratného potrubí 4, nebo jiným vhodným způsobem. Všechna spojení a uspořádání tohoto druhu tak spadají do rozsahu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1 Způsob generování výkonu chlazení pro jednu nebo více budov pomocí horké vody dálkového topení a absorpčního agregátu /5, 8,9,10/, který získává energii ze sítě dálkového topení. Kdy zmíněný způsob je charakteristický tím, že absorpční agregát /5, 8,

9, 10/ je konstruován z hlediska výkonu, který je menší než špičková spotřeba, a dále tím, že když spotřeba převýší plánovaný výkon, teplota vody odtékající do boileru /5/ absorpčního agregátu se zvedá, a to pomocí vnějšího zdroje tepla /26, 27/.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že pouze část vody odváděné do boileru /5/ absorpčního agregátu je odváděna do vnějšího zdroje tepla /26, 27/, kde se ohřívá na teplotu, která je vyšší než plánovaná teplota vody odtékající do boileru /5/, přičemž je odváděna zpět a míšena s neohřátou částí vody.
3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že když se spotřeba blíží ke špičkové hodnotě, uzavírá se vtok do dálkového topení a voda, vracející se z boileru /5/ absorpčního agregátu, se ohřívá pomocí vnějšího zdroje tepla /26, 27/, odkud je po ohřátí vedena zpět do boileru /5/.
4. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 3, vyznačující se tím, že když je plánovaná hodnota absorpčního agregátu překročena, teplota kondenzační vody, dodávané do kondenzačního zařízení /8/, se rovněž zvedá.
5. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 4, vyznačující se tím, že část špičkové spotřeby je kryta odpařovacím chlazením v klimatizační jednotce budovy nebo budov.
6. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 6, vyznačující se tím, že část špičkové spotřeby je kryta nádrží spojené s absorpčním agregátem.
7. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 6, vyznačující se tím, že část vody, potřebné ke chlazení kondenzačního zařízení /8/ absorpčního zařízení /8, 10/, je vedena za kondenzační zařízení /8/, nebo absorpční zařízení /10/ do zásobovacího potrubí /15/ umístěného za chladicí věží /14/ apod.

V ♦

- 13* » ♦ « · ♦ * fc 9
8. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 7, vyznačující se tím, že vnější zdroj tepla /26,27/ se používá k vytápění budovy/budov a/nebo vzduchu potřebného k ventilaci budov.
9. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že po ohřátí vody vnějším zdrojem /26, 27/, která odtéká do boileru /5/ absorpčního agregátu, voda vracející se z boileru /5/ je vedena k zásobovací straně /1/ sítě dálkového topení.