EA012899B1

EA012899B1 - Система централизованного теплоэлектроснабжения зданий

Info

Publication number: EA012899B1
Application number: EA200900413A
Authority: EA
Inventors: Алексей Дмитриевич Кузьмин; Вадим Васильевич Кузнецов; Сергей Вениаминович Скобелев
Original assignee: Алексей Дмитриевич Кузьмин; Вадим Васильевич Кузнецов; Сергей Вениаминович Скобелев
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2009-12-30
Also published as: EA200900413A1

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к централизованному теплоснабжению жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений. Технические результаты: снижение стоимости эксплуатации системы, повышение надежности и экологичности системы и полноты отдачи тепла теплоносителем. Система централизованного теплоэлектроснабжения зданий включает прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, создающие совместно с контурами локальных систем теплоснабжения здания, использующих как высокотемпературный, так и низкотемпературный теплоносители, систему циркуляции сетевого теплоносителя в систему циркуляции сетевого теплоносителя после контуров локальных систем отопления и вентиляции, использующих как высокотемпературный, так и низкотемпературный теплоносители, и после узла предварительного нагрева воды, поступающей из системы холодного водоснабжения, в качестве первой ступени нагрева воды системы горячего водоснабжения включён тепловой насос, в качестве основного агрегата нагрева воды до требуемой температуры в системе горячего водоснабжения за счет тепловой энергии фазового перехода циркулирующего через тепловой насос рабочего тела, при этом контур циркуляции рабочего тела выполнен с возможностью использования через теплообменник остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя напрямую или на выходе из упомянутой системы циркуляции.

Description

Область техники

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к области централизованного теплоэлектроснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений, имеющих тепловые пункты, соединенные с прямым и обратным магистральными трубопроводами централизованной системы циркуляции теплоносителя от центральной котельной или теплоцентрали.

Уровень техники

Аналогом данной системы теплоэлектроснабжения можно считать систему централизованного теплоснабжения, патент РФ № 2148211, МКИ Ρ24Ό 3/12, опубл. 27.04.2000 г., имеющую тепловые пункты зданий, в которых теплоноситель, поступающий от прямого трубопровода теплоцентрали, используется в контуре циркуляции отопительных приборов здания и возвращается из теплового пункта здания в обратный трубопровод теплоцентрали. При этом система позволяет возвратный теплоноситель из обратного трубопровода теплоцентрали с помощью подтягивающего насоса использовать в низкотемпературных системах отопления иных зданий с возвратом его в единую систему обратных трубопроводов теплоцентрали.

Недостатки аналога:

повышенная стоимость эксплуатации системы из-за необходимости прямого и, на практике, чаще всего электрического догрева воды после узла её предварительного нагрева до температуры, требуемой в системе горячего водоснабжения;

малая надежность систем отопления зданий, получающих тепловую энергию только от возвратного теплоносителя обратного трубопровода теплоцентрали, в случае техногенной аварии на сетях или понижения наружной температуры ниже климатологической температуры;

недостаточная эффективность работы самой теплоцентрали в силу незначительного общего понижения температуры возвратного теплоносителя и, как следствие, недостаточная экологичность системы.

Наиболее близким аналогом для предлагаемой системы теплоэлектроснабжения является система централизованного теплоснабжения здания, патент РФ № 2200906, МКИ Ρ24Ό 3/08, опубл.20.03.2003 г., включающая прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, создающие систему циркуляции сетевого теплоносителя совместно с последовательно подключенными по температурному разбору контурами локальных систем теплоснабжения здания: контурами, использующими высокотемпературный теплоноситель, контурами, использующими низкотемпературный теплоноситель, и контуром узла предварительного нагрева воды системы холодного водоснабжения с дальнейшим догревом её до температуры, требуемой в системе горячего водоснабжения.

Недостатками наиболее близкого аналога являются следующие:

повышенная стоимость эксплуатации системы из-за необходимости прямого догрева воды высокотемпературным теплоносителем после узла её предварительного нагрева до температуры, требуемой в системе горячего водоснабжения;

Раскрытие изобретения

Повышение коэффициента использования циркулирующего теплоносителя в системе централизованного теплоснабжения можно достигнуть уменьшением температуры обратного теплоносителя сети. В связи с повышением в последнее время КПД тепловых насосов, выражающегося в коэффициенте усиления «Вырабатываемая тепловая мощность/Потребляемая электрическая мощность», можно повысить эффективность всей системы централизованного теплоэлектроснабжения зданий, интегрировав тепловые насосы в систему централизованного теплоснабжения.

Задача изобретения - повысить эффективность использования системы централизованного теплоэлектроснабжения зданий.

Технические результаты изобретения:

1) снижение стоимости эксплуатации системы;

2) повышение надежности системы;

3) повышение полноты отдачи тепловой энергии теплоносителем;

4) повышение экологичности системы.

Технические результаты достигаются тем, что система централизованного теплоэлектроснабжения зданий, включающая прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, создающие совместно с контурами локальных систем теплоснабжения здания, использующих как высокотемпературный, так и низкотемпературный теплоносители, систему циркуляции сетевого теплоносителя в систему циркуляции сетевого теплоносителя после контуров локальных систем отопления и вентиляции, использующих как высокотемпературный, так и низкотемпературный теплоносители, и после узла предварительного нагрева воды, поступающей из системы холодного водоснабжения, в качестве первой ступени нагрева воды системы горячего водоснабжения, включен тепловой насос, в качестве основного агрегата нагрева воды до

- 1 012899 требуемой температуры в системе горячего водоснабжения за счет тепловой энергии фазового перехода циркулирующего через тепловой насос рабочего тела, при этом контур циркуляции рабочего тела выполнен с возможностью использования через теплообменник остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя на прямую или на выходе из упомянутой системы циркуляции.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема системы централизованного теплоэлектроснабжения зданий с использованием остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя на выходе из системы циркуляции.

На фиг. 2 представлена схема системы централизованного теплоэлектроснабжения зданий с использованием остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя напрямую из обратного магистрального трубопровода.

Осуществление изобретения

Система централизованного теплоэлектроснабжения зданий включает прямой 1 и обратный 2 трубопроводы тепловой сети, создающие систему циркуляции сетевого теплоносителя совместно с последовательно подключенными по температурному разбору контурами локальных систем теплоснабжения здания, а именно контурами локальных систем 3, 4, использующих прямой высокотемпературный теплоноситель, например систему теплоснабжения вентиляционных камер и высокотемпературного радиаторного отопления; контурами, использующими низкотемпературный теплоноситель, а именно контуром системы отопления 5, например систему отопления с нагревательными элементами, встроенными в полы 6; контуром узла предварительного нагрева воды 7 системы холодного водоснабжения 8, являющимся первой ступенью нагрева воды для системы горячего водоснабжения 9, а также контуром циркуляции 10 рабочего тела теплового насоса 11, поглощающего через теплообменник 12 остаточную тепловую энергию низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя, для осуществления совместно с подсистемой электроснабжения 13 теплового насоса 11 цикличных фазовых переходов рабочего тела:

1) прямого с выделением тепловой энергии, необходимой для увеличения температуры воды после контура узла предварительного нагрева 7 до температуры, требуемой в системе горячего водоснабжения 9, с одной стороны; и

2) обратного с выделением энергии холода, сбрасываемой через теплообменник 12, поглощающий остаточную тепловую энергию низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя - с другой стороны.

При работе системы централизованного теплоэлектроснабжения зданий сетевой теплоноситель, транспортируемый по прямому магистральному трубопроводу 1, имеет температуру до 150°С и поступает через тепловой пункт здания в параллельно подключенные контуры локальных систем 3 и 4, а далее в соответствии с принципом (технологией) последовательного подключения по температурному разбору контуров локальных систем теплоснабжения здания поступает в контур систем отопления 5, использующий низкотемпературный теплоноситель с температурой до 75°С, например систему отопления с нагревательными элементами, встроенными в полы 6. Затем теплоноситель с температурой до 50-40°С поступает в узел 7 предварительного нагрева воды до температуры 15-25°С системы холодного водоснабжения 8, являющегося первой ступенью нагрева воды для системы горячего водоснабжения 9. При этом предварительно нагретая до температуры 15-25°С вода поступает в тепловой насос 11, где происходит ее нагрев до требуемой СНиП температуры горячего водоснабжения не ниже 50 и не выше 75°С. При этом подсистема электроснабжения 13 приводит в действие тепловой насос 11, который совместно с теплообменником 12 из узла предварительного нагрева 7 подает в систему подачи горячего водоснабжения 9 нагретую до требуемой температуры воду. Сброс сетевого теплоносителя в обратный магистральный трубопровод тепловой сети 2 производится из теплообменника 12 через тепловой пункт здания при использовании остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя на выходе из системы циркуляции. Сброс сетевого теплоносителя в обратный магистральный трубопровод тепловой сети 2 производится из узла предварительного нагрева воды 7 через тепловой пункт здания при использовании остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя напрямую из обратного магистрального трубопровода.

Изготовление элементов низкотемпературной системы теплопотребления может быть осуществлено из известных комплектующих и материалов, например из металлов или пластиков.

Соединение гидравлических элементов системы может быть осуществлено известными способами: как неразъемными, например сварными соединениями, так и разъемными, например фланцевыми. Соединение электрических элементов системы также может быть осуществлено известными способами.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система централизованного теплоснабжения здания, включающая прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, создающие совместно с контурами локальных систем теплоснабжения здания, использующих как высокотемпературный так и низкотемпературный теплоносители, систему циркуляции сетевого теплоносителя, а также узел предварительного нагрева воды для системы горячего водоснабжения, отличающаяся тем, что система циркуляции сетевого теплоносителя после контуров локальных систем теплоснабжения здания и после узла предварительного нагрева воды содержит тепловой насос, который используется в качестве первой ступени нагрева воды и в качестве основного агрегата нагрева воды до требуемой температуры в системе горячего водоснабжения за счет тепловой энергии фазового перехода циркулирующего через тепловой насос рабочего тела, при этом контур циркуляции рабочего тела выполнен с возможностью использования через теплообменник остаточной тепловой энергии низкотемпературного возвратного сетевого теплоносителя напрямую или на выходе из упомянутой системы циркуляции.