DD145659A1 - METHOD FOR GENERATING HEAT ENERGY FOR HEATING PURPOSES BY COMBINING THE POWER-HEATER COUPLING WITH THE HEAT PUMP - Google Patents
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Description
b) Anwendungsgebiet der Erfindung b) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Wärmeenergie für Heizzwecke durch Kombination der an sich bekannten optimal ausgelegten Kraft-Wärme-Kopplung mit . der an sich bekannten Wärmepumpe.The invention relates to a method for generating heat energy for heating purposes by combining the known optimally designed cogeneration with. the known heat pump.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions
Bei dem thermodynamischen Prozeß der Kraft-Wärme-Kopplung wird sowohl kinetische Energie als auch nutzbare Wärmeenergie erzeugt, weil die Wärme des Gegendruckdampfes auf einem nutzbaren Temperaturniveau abgegeben wird. Der Wirkungsgrad der Kraft-Wärme-Kopplung beträgt etwa 90 ^a. Bei dem thermodynamischen Kondensationsprozeß dagegen wird nur kinetische Energie erzeugt, und der Dampf wird bis auf einen durch die Umgebungstemperatur bestimmten Druck entspannt. Der Wirkungsgrad des Kondensationsprozesses beträgt etwa 4θ $. . . 'In the thermodynamic process of cogeneration both kinetic energy and usable heat energy is generated because the heat of the back pressure steam is delivered at a usable temperature level. The efficiency of cogeneration is about 90 ^ a. By contrast, in the thermodynamic condensation process, only kinetic energy is generated and the vapor is expanded to a pressure determined by the ambient temperature. The efficiency of the condensation process is about 4θ $. , , '
Beide Wirkungsgrade sind die nach dem derzeitigen Stand der Technik maximal erreichbaren Wirkungsgrade.Both efficiencies are the maximum achievable efficiencies according to the current state of the art.
Mit einer Wärmepumpe wird Wärmeenergie aus einer beliebigen Wärmequelle, die eine für Heizzwecke nicht mehr ohne weiteres nutzbare Temperatur hat, auf eine nutzbare Temperatur angehoben. Die Leistungszahl einer Wärmepumpe ist dann besonders günstig, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger im Wärmepumpenkreislauf nicht zu groß ist. Als Wärmepumpen kommen Vorrichtungen mit Kompressor oder mit Absorber oder mit Dampfstrahler in Betracht.With a heat pump, heat energy from any heat source that has a temperature that is no longer readily usable for heating purposes is raised to a usable temperature. The coefficient of performance of a heat pump is particularly favorable when the temperature difference between the evaporator and the condenser in the heat pump cycle is not too large. As heat pumps come devices with compressor or with absorber or with steam jet into consideration.
Die Kompressions-Wärmepumpe wird mit einem Dieselmotor, einem Ottomotor, einer Gasturbine bzw. einem Elektromotor angetrieben.The compression heat pump is powered by a diesel engine, a gasoline engine, a gas turbine or an electric motor.
^ da £ - Z - °·z ^ da £ - Z - ° ·z
Die Absorptions~Wärmepuiape wird mit Gas oder Öl bzw. elektrisch beheizt. Charakteristisch für diese Methoden ist der Einsatz relativ hochwertiger Energie (Erdölderivate, brennbare Gase bzw. elektrische Energie).The absorption heat is heated by gas or oil or electrically. Characteristic of these methods is the use of relatively high-quality energy (petroleum derivatives, combustible gases or electrical energy).
Die Wärmeerzeugung mittels Wärmepumpen wird bisher in einem nur geringen Umfang gewählt, gemessen an dem Gesamtverbrauch an Wärmeenergie, Auch die Wärmeleistung von Wärmepumpen-Anlagen ist bisher niedrig im Vergleich zur Wärmeleistung anderer Heizwerke.Heat generation by means of heat pumps has hitherto been chosen to a small extent, measured on the total consumption of heat energy, the heat output of heat pump systems is so far low compared to the heat output of other heating plants.
In der Veröffentlichung von K. Kaisersot (Brennst.-Wärme-Kraft 22., 1975, Seiten 219 bis -22*0 ist auf Seite 221 das Prinzipschaltbild für die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Kondensations-Turbine angegeben. Der Verdampfer im Wärmepumpen-Kreislauf nimmt Wärme aus dem Kondensat des Dampf/Wasser-Kreislaufs auf. Wie Kaisersot angibt, ist diese Schaltung einer unter vergleichbaren Bedingungen betriebenen Gegendruck- oder Entnahmekondensationsturbine jedoch deutlich unterlegen, da bei dieser Schaltung ein Brennstoff einsatz notwendig ist, der um 20 <$> bis 50 ^ über dem Wert für die Erzeugung der gleichgroßen Wärmemenge ohne Wärmepumpe liegt.In the publication by K. Kaisersot (Brennst.-Wärme-Kraft 22, 1975, pages 219 to -22 * 0, the schematic diagram for the combination of a heat pump with a condensation turbine is given on page 221. The evaporator in the heat pump cycle As Kaisersot indicates, however, this circuit is clearly inferior to a counter pressure or extraction condensing turbine operating under comparable conditions, since this circuit requires a fuel consumption of up to 20 <$> to 50 ^ is above the value for generating the same amount of heat without heat pump.
Der Antrieb des Wärmepumpen-Kompressors durch eine Verbrennungskraftmaschine (Ottomotor, Dieselmotor, Gasturbine) oder durch einen Elektromotor ermöglicht zwar die annähernd vollständige Ausnutzung der gesamten Verbrennungswärme des Brennstoffs oder der Verlustwärme des Elektromotors, ist aber an hochwertige Energieträger gebunden.Although the drive of the heat pump compressor by an internal combustion engine (gasoline engine, diesel engine, gas turbine) or by an electric motor allows almost complete utilization of the total heat of combustion of the fuel or the heat loss of the electric motor, but is bound to high-quality energy sources.
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, unter wesentlicher Benutzung des Wärmepumpen-Prinzips Heizwärme zu erzeugen, die zur Heizung von Gebäuden, Bädern und ähnlichen Einrichtungen, zur Bereitstellung von Brauchwasser und als Wärmequelle füi* chemische und technischeThe object of the present invention is to produce, with substantial use of the heat pump principle, thermal heat used to heat buildings, baths and similar facilities, to provide service water and as a source of heat for chemical and technical purposes
2 15-282 - * - ' °·ζ· 3Oko 2 15-282 - * - '° · ζ · 3Oko
Prozesse verwendet werden kann.Processes can be used.
e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraft-Wärme-Kopplung mit einer oder mehreren Wärmepumpen zu kombinieren, wobei die Wärmeenergie für Heizzwecke unabhängig von der Form des Brennstoffs auf wirtschaftliche, umweltfreundliche und brennstoffsparende Weise erzeugt werden soll, und zwar vorzugsweise bei Einsatz geringwertiger· Energieträger, wie beispielsweise ballastreiche Steinkohle, Braunkohle, Abfälle, Müll und schweres Heizöl.The present invention has for its object to combine the combined heat and power with one or more heat pumps, the heat energy for heating purposes, regardless of the shape of the fuel to be produced in an economical, environmentally friendly and fuel-efficient manner, preferably when using low-value · Energy sources, such as heavy coal, lignite, waste, garbage and heavy fuel oil.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den direkten Antrieb des Kompressors einer Kompressions-Wärmepumpe mittels einer Gegendruck-Dampfturbine oder einer Kolben-Dampfmaschine. Der Verdampfer des Wärmepumpen-Kreislaufs entzieht Wärme aus einer Wärmequelle auf einem für die Värmeverwendung nicht mehr ohne weiteres nutzbaren Temperaturniveau (ζ. B. Flußwasser oder Umgebungsluft). Die über die Wärmepumpe in den Heizkreislauf eingespeiste "Wärme entstammt überwiegend dieser Wärmequelle, wodurch die für die Heizung verfügbare Wärmeenergie größer wird als die bei der Verbrennung des eingesetzten Brennstoffs allein entstehende Wärmemenge.The object is achieved by the direct drive of the compressor of a compression heat pump by means of a counter-pressure steam turbine or a piston steam engine. The evaporator of the heat pump circuit removes heat from a heat source at a temperature level which is no longer readily usable for the use of heat (Fluß B. river water or ambient air). The heat fed into the heating circuit via the heat pump originates predominantly from this heat source, as a result of which the heat energy available for the heating becomes greater than the quantity of heat arising alone during the combustion of the fuel used.
Der !Wärmeträger im Heizkreislauf - vorzugsweise Wasser wird in zwei oder mehreren Stufen erwärmt durch den Wärmeträger in einem oder mehreren Wärmepumpen-Kreisläufen, durch, den Abdampf der Gegendruck-Dampfturbine, durch Anzapf—Dampf aus der Turbine oder'durch übergeströmten Dampf* aus dem Dampferzeuger. Mindestens notwendig ist als erste Stufe die Erwärmung durch den Wärmeträger im Kreislauf der Kompressions-Wärmepumpe und als .zweite Stufe die Erwärmung durch den Abdampf der Gegendruck-Dampfturbine.The heat carrier in the heating circuit - preferably water is heated in two or more stages by the heat carrier in one or more heat pump circuits, by, the exhaust steam of the counter-pressure steam turbine, by tapping steam from the turbine or'über überströmte Dampf * aus dem steam generator. At least necessary as the first stage, the heating by the heat transfer in the circuit of the compression heat pump and as. Second stage, the heating by the exhaust steam of the counter-pressure steam turbine.
ο.ζ.ο.ζ.
Die zusätzliche Erwärmung durch übergeströmten Dampf ist möglich zvecks Abdeckung des Spitzenbedarfs im Heizkreislauf und bei Reparaturen im Bereich des Wärmepumpen-Kreislaufs. Die weitere Ausgestaltung des Verfahrens mit Absorptions- oder Dampfstrahl-Värmepumpen, die mit Abdampf aus der Gegendruck-Turbine betrieben werden und deren Ver- \ dämpfer durch eine Wärmequelle erwärmt wird, deren Wärme sonst nicht mehr nutzbar· ist, erfolgt im Rahmen der Optimierung der Gesamtanlage.The additional heating by overflowed steam is possible to cover the peak demand in the heating circuit and for repairs in the area of the heat pump circuit. The further embodiment of the process with absorption or steam jet heat pumps, which are operated with exhaust steam from the counterpressure turbine and whose evaporator is heated by a heat source whose heat is otherwise no longer usable, takes place in the context of optimizing the overall system.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden im wesentlichen Dampferzeuger und Gegendruck-Dampfturbinen in verschiedenen Ausführungen und Auslegungen sowie Turboverdichter großer Leistung im Wärmepumpen-Kreislauf eingesetzt.In this process according to the invention, steam generators and counter-pressure steam turbines in various designs and designs as well as turbocompressors of great power are used in the heat pump cycle essentially.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile:The method according to the invention has the following advantages:
- Die Brennstoffe können völlig frei gewählt werden. Für alle brennbaren Stoffe einschließlich der obengenannten geringwertigen Energieträger sind geeignete Dampferzeugerkonstruktionen bekannt, und zwar sowohl bei alleiniger Verwendung eines Energieträgers als auch bei Verwendung verschiedener Energieträger in einem Dampferzeuger. Auch die Kernenergie kann zur Dampferzeugung herangezogen werden.- The fuels can be chosen completely freely. Suitable steam generator designs are known for all combustible materials, including the above-mentioned low-grade energy sources, both when using one energy source alone and when using different energy sources in a steam generator. Nuclear energy can also be used to generate steam.
- Die in den Heizkreislauf abgegebene Wärme ist wegen der Einschaltung der Wärmepumpe wesentlich größer als die gesamte im Brennstoff enthaltene Verbrennungsenergie, der Nutzungsgrad der Energie ist deutlich größer als- The heat released into the heating circuit is much greater than the total combustion energy contained in the fuel due to the activation of the heat pump, the degree of utilization of energy is much greater than
- Das Verfahren ist anpassungsfähig an den naturgemäß unterschiedlichen Wärmebedarf in Heiznetzen zwischen Sommer und Winter. - The method is adaptable to the naturally different heat demand in heating networks between summer and winter.
- Das Verfahren arbeitet nach dem vorteilhaften Prinzip- The method works on the advantageous principle
ο.ζ.ο.ζ.
der Kraft-Wärme-Kopplung ohne zwangsweise Erzeugung elektrischer Energie; es ist im Grundsatz ausgelegt für die alleinige Erzeugung von Wärmeenergie für Heizzwecke und für chemische und technische Prozesse.the cogeneration without forcibly generating electrical energy; it is designed in principle for the sole production of heat energy for heating purposes and for chemical and technical processes.
- Das Verfahren läßt wegen der mehrstufigen Erwärmung des Wärmeträgers im Heizkreislauf vielfältige Kombinationen zur Optimierung des Gesamtprozesses zu.- The process allows because of the multi-stage heating of the heat carrier in the heating circuit a variety of combinations to optimize the overall process.
- Die eingesetzten Aggregate - Dampferzeuger, Dampfturbine und Turboverdichter einschließlich der zugehörigen Hilfseinrichtungen - haben einen Entwicklungsstand, der nachweislich einen Betrieb mit hoher Verfügbarkeit zuläßt.- The units used - steam generators, steam turbines and turbocompressors, including the associated auxiliary equipment - have a development status that has been proven to allow operation with high availability.
- Das Verfahren ist bevorzugt anwendbar für Heizwerke mit relativ großer oder sehr großer Leistung. .The method is preferably applicable to relatively large or very large power plants. ,
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können also sowohl das Vorurteil der in eine andere Richtung weisenden Veröffentlichung von Kaisersot als auch die Nachteile hinsichtlich der Begrenzung auf bestimmte Brennstoffe von mit Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Wärmepumpen überwunden werden.With the method according to the invention, therefore, both the prejudice of the publication of Kaiser's Red in a different direction and the disadvantages with regard to the limitation to certain fuels of heat pumps driven by internal combustion engines can be overcome.
Die Prinzipschaltung der Kombination aus Kraft-Wärme-Kopplung mit Wärmepumpe ist in Figur 1 dargestellt. Diese besteht ausThe basic circuit of the combination of combined heat and power with heat pump is shown in Figure 1. This consists of
dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Kreislauf (Wasser/ Dampf-Kreislauf) , '· . 'the combined heat and power cycle (water / steam cycle), '·. '
dem liärmepumpen-Kreislauf und : dem Heizkreislauf. . .the heat pump circuit and: the heating circuit. , ,
Der Dampferzeuger 1 ist wärmetechnisch optimal ausgelegt und an den oder die vorgelegten Brennstoffe angepaßt. In der Gegendruckturbine 2 wird ein Teil der Enthalpie des Dampfes in kinetische Energie an der Turbinenwelle umge-The steam generator 1 is thermally optimally designed and adapted to the or the submitted fuels. In the backpressure turbine 2, part of the enthalpy of the vapor is converted into kinetic energy at the turbine shaft.
2 15 2 SZ - I- O.Z.-3O4O2 15 2 SZ - I- OZ-3O4O
setzt; ein weiterer Teil der Dampfen'thalpie wandert mit dem Gegendruckdampf in den Wärmetauscher 3 und von dort in den Heizkreislauf.puts; another part of the vapor-phase heat travels with the back-pressure steam into the heat exchanger 3 and from there into the heating circuit.
Bei der hier gezeigten Schaltung treibt die Turbine den Verdichter 11 im Wärmepumpen-Kreislauf. Der Wärmeträger im Wärmepumpen-Kreislauf strömt vom Verdichter durch den Verflüssiger 12 , durch das Drosselorgan 13 » durch den Verdampfer 14 und zurück zum Kompressor.In the circuit shown here, the turbine drives the compressor 11 in the heat pump cycle. The heat carrier in the heat pump circuit flows from the compressor through the condenser 12, through the throttle body 13 »through the evaporator 14 and back to the compressor.
Das Heizwasser wird bei dieser Schaltung im Rücklauf 23 zweistufig erwärmt, und zwar in der ersten Stufe im Verflüssiger 12 des Wärmepumpen-Kreislaufs, in der zweiten Stufe durch den Gegendruckdampf im Wärmetauscher 3 · Über die Vorlaufleitung 21 strömt das Heizwasser zum Verbraucher 22 ..The heating water is heated in this circuit in the return 23 two stages, in the first stage in the condenser 12 of the heat pump cycle, in the second stage by the back pressure steam in the heat exchanger 3 · About the feed line 21, the heating water flows to the consumer 22 ..
Der Dampferzeuger und die Gegendruckturbine mit ihren Nebenanlagen bilden den Kraft-Wärme-Kopplungs-Kreislauf. Die Turbine entnimmt diesem" Kreislauf Wärme, die als kinetische Energie an der Turbinenwelle auftritt und über den Verdichter als Wärmeenergie in den Wärmepumpen-Kreislauf wandert. Mit Hilfe dieser Schaltung wird diese Energie entsprechend der Leistungszahl der Wärmepumpe vervielfacht.The steam generator and the backpressure turbine with its ancillary facilities form the combined heat and power cycle. The turbine removes heat from this "circuit, which occurs as kinetic energy at the turbine shaft and travels through the compressor as heat energy into the heat pump cycle." With the help of this circuit, this energy is multiplied according to the coefficient of performance of the heat pump.
Wegen der mindestens zweistufigen Erwärmung des Heizwassers kann die Temperaturdifferenz, mit der der Wärmepumpen-Prozeß betrieben wird, klein gehalten werden, wodurch eine günstige Leistungszahl erzielt wird. ,Because of the at least two-stage heating of the heating water, the temperature difference with which the heat pump process is operated, can be kept small, whereby a favorable coefficient of performance is achieved. .
Dem Heizwerk nach Figur 1 werden folgende Energien zugeführt: . ' . ' - · '.- -· : . ·'. ;.;· · ·.; ..·', · ·' ·' : ; die Verbrennungswärme Q„- des im Dampferzeuger 1 verbrannten Brennstoffs und die Wärme Q__.. die der Ver-The heating plant of Figure 1, the following energies are supplied:. '. '- ·' .- - ·:. · '. ;. · · · ·; .. · ', · ·' · ':; the heat of combustion Q "- of the fuel burned in the steam generator 1 and the heat Q__.
J? 1 .J? 1 .
dämpfer 14 im Wärmepumpen-Kreislauf z. B. aus der Umgebungsluft oder aus Flußwasser entnimmt. Diese Wärme wandert zusätzlich zu der im Dampferzeuger durch Verbrennung umgewandelten Wärme in den Heizkreislauf.damper 14 in the heat pump circuit z. B. from the ambient air or from river water takes. This heat migrates into the heating circuit in addition to the heat converted by combustion in the steam generator.
^ £^ ί& - ? - O.Z. 3040^ £ ^ ί & -? - O.Z. 3040
Nach. Abzug der Wärmeverluste Q .. im Wasser/Dampf -Kreislauf ist damit bei diesem Heizwerk der Nutzungsgrad, der Primärenergie größer als 1; dieser Nutzungsgrad ist definiert als Verhältnis der im Heizkreislauf nutzbaren Wärmeenergie Q zu der Verbrennungswärme QR des dem Dairipfge s ji>rTo. Deduction of heat losses Q .. in the water / steam cycle is thus at this heating plant the degree of utilization, the primary energy greater than 1; this degree of utilization is defined as the ratio of the heat energy Q usable in the heating cycle to the heat of combustion Q R of the air gap s ji> r
erzeuger zugeführten Brennstoffs. Diese erfindungsgemäße Schaltung ist damit eine wärmetechnisch sehr günstige Alternative zum bisher bekannten Heizwerk.generator supplied fuel. This circuit according to the invention is thus a thermally very favorable alternative to the previously known heating plant.
In Figur 2 sind einige Schaltungsvarianten für die Kombination der Kraft-Wärme-Kopplung mit der Wärmepumpe angegeben. Der Heizkreislauf kann als Dreileitersystem ausgeführt werden. Dabei ist ein Vorlaufstrang 21 für die Gebäudeheizung 22 vorgesehen; in diesem Strang wird die Vorlauftemperatur im jahreszeitlichen Wechsel stark unterschiedlich eingestellt. Der zweite Vorlaufstrang 2h führt Brauchwasser zum Ort des Brauchwasserbedarfs 25 ; die Temperatur in diesem Strang wird unabhängig von der Jahreszeit annähernd konstant gehalten. Beide Vorlaufstränge haben einen gemeinsamen Rücklauf 23 .FIG. 2 shows some circuit variants for the combination of the combined heat and power generation with the heat pump. The heating circuit can be designed as a three-wire system. In this case, a flow line 21 is provided for the building heating 22; In this line, the flow temperature is set very differently in the seasonal change. The second flow line 2h leads hot water to the location of the hot water requirement 25; the temperature in this strand is kept approximately constant regardless of the season. Both flow lines have a common return 23.
Auch bei dieser Schaltung wird der Rücklauf des Heizwassers zuerst im Wärmepumpen-Kreislauf unter wesentlicher Beteiligung der Wärmeenergie Q_,_ erwärmt. Anschließend wird es in einer oder mehreren Stufen auf die gewünschte Temperatur gebracht, wobei in diesen Stufen die Wärme dem Wasser/Dampf-Kreislauf entzogen wird. .Also in this circuit, the return of the heating water is first heated in the heat pump cycle with substantial participation of the heat energy Q _, _. It is then brought to the desired temperature in one or more stages, wherein the heat is removed from the water / steam cycle in these stages. ,
Bei Überlastung des Heizkreislaufs im Winter oder in Stö-. rungsfallen kann das Heizwasser zusätzlich im Wärmetauscher h durch übergeströmten Dampf erwärmt werden, der über die Anzapfung 5 aus der Turbine oder über die "Lei" tung 6 direkt aus dem Dampferzeuger entnommen werden kann. ; ' · In case of overloading of the heating circuit in winter or in trouble. The heating water can also be heated in the heat exchanger h by overflowing steam, which can be removed via the tap 5 from the turbine or via the "line 6" directly from the steam generator. ; '·
w.£U£ _ g _ o.z.w. £ U £ _ g _ o.z.
f) Ausführungstieispiel .f) execution example.
Figur 3 zeigt als Beispiel die Ergebnisse einer quantitativen Berechnung für die Schaltung nach. Figur 1, wobei folgende Voraussetzungen gemacht wurden:FIG. 3 shows as an example the results of a quantitative calculation for the circuit according to FIG. Figure 1, wherein the following conditions were made:
- Frischdampfzustand hinter dem Dampferzeuger 100 bar bei 550 °C- live steam condition behind the steam generator 100 bar at 550 ° C
- Dampferzeugendrkungsgrad 90 $- Steam boiler efficiency 90 $
- Turbinenwirkungsgrad 71 5° wegen des sich ändernden Gegendrucks und des überwiegenden Teillastbetriebs- Turbine efficiency 71 5 ° because of the changing back pressure and the predominant part load operation
- reale Leistungszahl der Wärmepumpe 50 ^ der Carnotschen Leistungszahl : - real coefficient of performance of the heat pump 50 ^ of the Carnot coefficient of performance :
- Flachlandfluß als Wärmequelle auf niedrigem Temperaturniveau (9C)- Lowland river as heat source at low temperature level (9C)
- Heizwasser mit 2 000 t/h Umwälzmenge, 85 C Vorlauf und 52 C Rücklauf (Heizbetrieb an einem Wintertag).- Heating water with 2 000 t / h circulation rate, 85 C supply and 52 C return (heating operation on a winter day).
Im Dampferzeuger werden Q„ = 216 GJ/h durch Verbrennung umgewandelt, die Wärmeverluste werden mit Qv .. = 21 Gj/h angenommen. Die Turbine entnimmt dem Wasser/Dampf-Kreislauf 5k GJ/h, die als kinetische Energie am Verdichter ansteht und als Wärme in den Wärmepumpen-Kreislauf wandert, Der Wärmequelle auf niedrigem Temperaturniveau werden im Verdampfer des Wärmepumpen-Kreislaufs Q-, = 82 GJ/h entzogen. Der Verflüssiger des Wärmepumpen-Kreislaufs gibt damit insgesamt 13& GJ/h an den Heizkreislauf ab, wodurch das Heizwasser von 52 C auf 68 C erwärmt wird. Die Enihalpie des Dampfes wird im Wärmetauscher des Wasser/ Dampf-Kreislaufs um i4l Gj/h erniedrigt, diese Energie erwärmt das Heizwasser weiter auf 85 C.In the steam generator Q "= 216 GJ / h are converted by combustion, the heat losses are assumed to be Q v. = 21 Gj / h. The turbine draws 5k GJ / h from the water / steam circuit, which is present as kinetic energy at the compressor and migrates as heat into the heat pump cycle. The heat source at low temperature level is in the evaporator of the heat pump cycle Q-, = 82 GJ / h withdrawn. The condenser of the heat pump cycle delivers a total of 13 G / h to the heating circuit, which heats the heating water from 52 C to 68 C. The Enihalpie the steam is lowered in the heat exchanger of the water / steam cycle by i4l Gj / h, this energy heats the heating water further to 85 C.
Für die Wärmeverbraucher stehen also Q = 277 GJ/h zurFor the heat consumers Q = 277 GJ / h
ge sge s
Verfugung, obwohl in den Dampferzeuger nur QR = 216 Gj/h eingespeist werden. In diesem Falle beträgt der Nutzungsgrad der Energie also 128 $.Grouting, although in the steam generator only Q R = 21 6 Gj / h are fed. In this case, the energy usage is $ 128.
Wie die Rechnung für weitere Betriebspunkte zeigt, steigtAs the bill shows for further operating points, increases
o.z.o.z.
z. B. für das Schaltungsbeispiel nach. Figur 1 der Nutzungsgrad der Energie in der wärmeren Jahreszeit an und erreicht etwa 150 $·z. B. for the circuit example. Figure 1, the degree of utilization of energy in the warmer season, reaching about $ 150
Auch wenn zur kältesten Jahreszeit die Rücklauftemperatur des Heizwassers bei 65 C und die Vorlauftemperatur bei 120 C liegt, beträgt der Nutzungsgrad der Energie immer noch 105 bis 110 $.Even if the return temperature of the heating water is 65 C and the flow temperature is 120 C during the coldest season, the energy efficiency is still 105 to 110 $.
Will man gemäß dem Zahlenbeispiel nach Figur 3 die Wärmeenergie von 277 Gj/h mit einem Heizwerk ohne Wärmepumpe bereitstellen, dann müssen im Dampferzeuger dieses konventionellen Heizwerkes unter Zuschlag von 11 $ für Wärmeverluste also 308 Gj/h durch Verbrennung erzeugt werden. Das konventionelle Heizwerk benötigt also für die im Beispiel nach Figur 3 bereitgestellte Heizwärme das 1,k2-fache der Primärenergie, die für die Kombination von Kraft-Wärme-Kopplung mit Wärmepumpe notwendig ist.If you want to provide according to the numerical example of Figure 3, the heat energy of 277 Gj / h with a heating plant without heat pump, then 308 Gj / h must be generated by combustion in the steam generator of this conventional heating plant with a supplement of $ 11 for heat losses. Thus, for the heating heat provided in the example according to FIG. 3, the conventional heating plant requires 1, 2 times the primary energy required for the combination of combined heat and power with a heat pump.
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Families Citing this family (18)
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|---|---|---|---|---|
| US4347711A (en) * | 1980-07-25 | 1982-09-07 | The Garrett Corporation | Heat-actuated space conditioning unit with bottoming cycle |
| US4407131A (en) * | 1980-08-13 | 1983-10-04 | Battelle Development Corporation | Cogeneration energy balancing system |
| DE3201339A1 (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-28 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | PLANT FOR ENERGY CONVERSION |
| EP0093826A1 (en) * | 1982-05-07 | 1983-11-16 | Shell Austria Aktiengesellschaft | Plant for performing a heat pump process for heating purposes |
| DE3226429C2 (en) * | 1982-07-15 | 1986-06-12 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Process for generating electrical energy and heating as well as combined heat pump cogeneration plant for carrying out the process |
| DE3407438A1 (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-12 | Hans-Jürgen 8391 Tittling Dietrich | Heating installation with fossil fuels combined with heat pump operated by heat |
| DK355184A (en) * | 1984-07-20 | 1986-01-21 | Krueger As I | PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR USE OF CONDENSATION HEAT FROM WATER CONTENTS IN POWERS |
| US4873840A (en) * | 1988-02-11 | 1989-10-17 | Swedsteam Ab | Energy co-generation system |
| FI107183B (en) | 1999-02-24 | 2001-06-15 | Goeran Vilhelm Vikstroem | Optimized regional thermal power generation method for combined heat and power and optimized regional thermal power plant |
| US8707701B2 (en) * | 2008-10-20 | 2014-04-29 | Burkhart Technologies, Llc | Ultra-high-efficiency engines and corresponding thermodynamic system |
| CN102200315A (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 杨铁君 | Urban heating method in conformity with low-carbon energy policy |
| CN101865567A (en) * | 2010-04-30 | 2010-10-20 | 张军 | System for combined heat supply by using steam boiler and steam-driven water source heat pump |
| CN102444436A (en) * | 2010-10-08 | 2012-05-09 | 益科博能源科技（上海）有限公司 | Method for exhausting low-pressure water vapor of turbine |
| CN102359739B (en) * | 2011-09-14 | 2013-06-12 | 北京中科华誉能源技术发展有限责任公司 | Gas-steam circulation heating-electricity-cooling combined supply system and method for thermal power plant with zero energy loss rate |
| FR3024998B1 (en) * | 2014-08-25 | 2019-06-14 | Soten | COGENERATION DEVICE |
| CN104234758A (en) * | 2014-09-22 | 2014-12-24 | 陆永达 | Energy-saving power generation steam supply device and method applicable to thermal power plant |
| CN104234759A (en) * | 2014-09-22 | 2014-12-24 | 陆永达 | Energy-saving power generation steam supply device applicable to thermal power plant |
| US11041631B2 (en) * | 2019-01-15 | 2021-06-22 | Averill Partners, Llc | Installation of combined heat and power systems |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2219815A (en) * | 1939-01-18 | 1940-10-29 | Carrier Corp | Refrigerating and heating system |
| CH221241A (en) * | 1941-12-24 | 1942-05-31 | Escher Wyss Maschf Ag | System for heating a heat carrier. |
| US2721728A (en) * | 1951-10-12 | 1955-10-25 | Henry B Higgins | Heat concentrator |
| CH304499A (en) * | 1952-04-10 | 1955-01-15 | Melan Herbert Ing Dr | Combined system for power and heat generation. |
| DE1014135B (en) * | 1954-07-27 | 1957-08-22 | Richard Schiel Dipl Ing | Heat pump |
| US3400554A (en) * | 1967-03-17 | 1968-09-10 | Swenson Res Inc | Fuel-fired heat pump system |
| US3519066A (en) * | 1968-02-05 | 1970-07-07 | James H Anderson | Heat pump |
| FR2309806A1 (en) * | 1974-12-20 | 1976-11-26 | Chausson Usines Sa | Heat pump air conditioning system - has cooling circuit of engine driving first pump connected to second pump |
| DE2545609A1 (en) * | 1975-10-11 | 1977-04-21 | Bbc York Kaelte Klima | Combined air conditioning and heating plant - utilises waste heat and has units acting as refrigerators or heat pumps |
| DE2726924A1 (en) * | 1977-06-15 | 1978-12-21 | Bbc Brown Boveri & Cie | PLANT FOR CENTRAL GENERATION OF USEFUL THERMAL ENERGY |
-
1978
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-
1979
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