EA022321B1 - Система энергоснабжения - Google Patents
Система энергоснабжения Download PDFInfo
- Publication number
- EA022321B1 EA022321B1 EA201270008A EA201270008A EA022321B1 EA 022321 B1 EA022321 B1 EA 022321B1 EA 201270008 A EA201270008 A EA 201270008A EA 201270008 A EA201270008 A EA 201270008A EA 022321 B1 EA022321 B1 EA 022321B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- water
- heat
- circuit
- thermal energy
- warm
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 303
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 60
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 60
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 31
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 21
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 230000035622 drinking Effects 0.000 claims description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 64
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 32
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 5
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 4
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000009931 pascalization Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
- F24D10/003—Domestic delivery stations having a heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
- F24D11/0207—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps district heating system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
- F24D19/1039—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses a heat pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/12—Heat pump
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/17—District heating
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
Abstract
В изобретении описана система энергоснабжения, содержащая контур термальной энергии, которая поглощается и переносится водой, по меньшей мере одно здание потребителя, связанное термически с контуром, которое отбирает некоторое количество термальной энергии из контура и/или выделяет некоторое количество термальной энергии в контур, и по меньшей мере одну установку снабжения термальной энергией, которая может быть связана термически с внешними источниками и/или поглотителями термальной энергии (например, подземный источник геотермальной энергии), и назначением которой является поддержание теплового баланса в системе.
Description
Настоящее изобретение относится к районным системам распределения термальной энергии между центральной установкой энергоснабжения и потребителями в районе.
Предпосылки создания изобретения
В традиционных системах отопления и охлаждения зданий используются первичные источники высокотемпературной энергии, такие как электричество или ископаемые топлива, для обеспечения отопления и/или охлаждения помещений, а также для нагрева или охлаждения воды, используемой в зданиях. Процесс нагрева или охлаждений помещений здания или воды представляет собой преобразование высокотемпературной энергии в низкотемпературную энергию отходящего тепла с высокой энтропией, которая уходит из здания и возвращается в окружающую среду. Например, нагретая вода из душа или из раковины сливается в канализацию, а тепловая энергия нагретого воздуха будет излучаться и передаваться через внешние стены в атмосферу.
Системы отопления и охлаждения зданий потребляют большую часть невозобновляемых ресурсов и вносят существенный вклад в глобальное потепление. Кроме того, многие промышленные процессы выделяют большие количества низкотемпературной тепловой энергии, которая вызывает дополнительный нагрев водоемов и атмосферы.
Предпринимались попытки использовать природные источники тепла или холода для обеспечения эффективного и экологичного отопления и охлаждения зданий; например, как показано на фиг. 1 (предшествующий уровень), каждое здание в районе может обеспечиваться независимо системами тепловых насосов, использующих теплоту грунта. К сожалению, такой подход требует значительных расходов на создание инфраструктуры, поскольку каждому собственнику жилого дома потребуется устанавливать систему тепловых насосов, использующих подземный змеевик для извлечения геотермальной энергии.
На фиг. 2 (предшествующий уровень) показан схематически типичный район жилой застройки, в состав которого входят дома потребителей, каждый из которых подсоединен к однотрубному распределительному контуру теплой воды. В этой схеме источник тепла (например, механическая установка с подземным змеевиком для извлечения геотермальной энергии) связан термически с контуром через теплообменник; другой теплообменник используется для термальной связи с контуром другой распределительной сети подачи теплой воды в соседнем районе. Каждое здание может быть снабжено тепловым насосом, который связан термически с контуром и обеспечивает преобразование тепловой энергии контура в полезное тепло для отопления здания или для нагрева воды. Недостаток такой схемы заключается в том, что каждое здание подсоединяется последовательно к контуру, и поэтому общая эффективность работы тепловых насосов зданий ухудшается, поскольку тепловые насосы, расположенные ниже по потоку в контуре, будут работать интенсивнее, когда тепловые насосы, расположенные выше по потоку, отбирают тепло из контура. Эффективность работы будет также ухудшаться, когда некоторые тепловые насосы осуществляют нагрев, а другие - охлаждение, поскольку в этом случае будут большие изменения температуры вдоль контура, и необходимо предпринимать дополнительные меры для поддержания температуры контура в расчетном диапазоне температур.
Поэтому существует потребность в улучшенной, более экономичной системе отопления и/или охлаждения зданий, в которой повторно используется по меньшей мере некоторая часть низкотемпературного отходящего тепла, возникающего в результате нагрева и охлаждения помещений и воды.
Краткое описание изобретения
В настоящем изобретении предлагается районная система энергоснабжения, содержащая контур термальной энергии (далее просто контур) и узел теплового насоса. Контур термальной энергии содержит трубопровод теплой жидкости для потока жидкого теплоносителя, имеющего первую температуру; и трубопровод холодной жидкости для потока жидкого теплоносителя, имеющего вторую температуру, которая ниже первой температуры. Узел теплового насоса содержит реверсивный тепловой насос; теплообменник здания, связанный термически с тепловым насосом и связанный термически со зданием потребителя; теплообменник контура, связывающий термически тепловой насос с контуром термальной энергии; систему труб, соединяющих теплообменник контура с трубопроводами теплой и холодной жидкости; по меньшей мере один циркуляционный насос, связанный с системой труб; и клапанный узел, содержащий по меньшей мере один клапан управления, связанный с системой труб, с возможностью его переключения между режимом отопления, в котором в системе труб формируется сквозной проход для потока жидкого теплоносителя из трубопровода теплой жидкости через теплообменник контура и затем в трубопровод холодной жидкости, и режимом охлаждения, в котором в системе труб формируется сквозной проход для потока жидкого теплоносителя из трубопровода холодной жидкости через теплообменник и затем в трубопровод теплой жидкости. Клапанный узел может быть выполнен также с возможностью переключения в режим выключения, в котором трубопроводы теплой и холодной жидкостей не сообщаются через систему труб с теплообменником.
Клапанный узел может содержать два трехходовых клапана управления, причем первый трехходовой клапан управления сообщается с трубопроводом теплой жидкости, с трубопроводом холодной жидкости и с входным отверстием теплообменника контура, а второй трехходовой клапан управления сообщается с трубопроводом теплой жидкости, с трубопроводом холодной жидкости и с выходным отверсти- 1 022321 ем теплообменника контура. Когда клапанный узел находится в режиме отопления, первый трехходовой клапан управления закрывает проход в трубопровод холодной жидкости и открывает проход в трубопровод теплой жидкости и во впускное отверстие теплообменника контура, а второй трехходовой клапан закрывает проход в трубопровод теплой жидкости и открывает проход в трубопровод холодной жидкости и в выпускное отверстие теплообменника контура.
В другом варианте клапанный узел может содержать один четырехходовой клапан управления, имеющий четыре отверстия и поворотный исполнительный орган. Из этих четырех отверстий первое отверстие сообщается с трубопроводом теплой жидкости, второе отверстие сообщается с входным отверстием теплообменника контура, третье отверстие сообщается с трубопроводом холодной жидкости, и четвертое отверстие сообщается с выходным отверстием теплообменника контура.
Поворотный исполнительный орган соединяет первое отверстие со вторым отверстием, а также соединяет третье отверстие с четвертым отверстием в режиме отопления, и соединяет первое отверстие с четвертым отверстием, а также соединяет второе отверстие с третьим отверстием в режиме охлаждения.
В соответствии с другим вариантом районная система энергоснабжения содержит контур термальной энергии и узел подачи технической воды. Узел подачи технической воды содержит трубопровод подачи технической воды, сообщающийся с трубопроводом теплой воды или холодной воды и сообщающийся с источником технической воды, так что техническая вода подается в трубопровод теплой или холодной воды; устройство регулирования давления, сообщающееся с трубопроводом подачи технической воды или с контуром термальной энергии с возможностью регулирования давления воды внутри контура термальной энергии; устройство теплопередачи здания потребителя, сообщающееся с трубопроводами теплой и холодной воды и связанное термически со зданием потребителя, так что термальная энергия может передаваться между контуром термальной энергии и зданием потребителя; и трубопровод отбора технической воды, сообщающийся с трубопроводом теплой воды и сообщающийся со зданием потребителя, так что техническая вода может подаваться в здание для различных нужд, кроме питья.
Узел подачи технической воды может также содержать фильтрующее устройство, сообщающееся с трубопроводом подачи технической воды выше по потоку устройства регулирования давления. Устройство регулирования давления может содержать по меньшей мере один насос для повышения давления технической воды выше уровня давления воды в контуре термальной энергии. Устройство регулирования давления может также содержать по меньшей мере один регулирующий клапан и буферный резервуар, сообщающийся с насосом и позволяющий варьировать интенсивность потока технической воды, подаваемой в трубопровод теплой воды.
В соответствии с еще одним вариантом районная система энергоснабжения содержит первый и второй контуры термальной энергии и станцию передачи термальной энергии для обеспечения термальной связи между первым и вторым контурами термальной энергии. Каждый контур термальной энергии содержит трубопровод теплой жидкости для потока жидкого теплоносителя, имеющего первую температуру; трубопровод холодной жидкости для потока жидкого теплоносителя, имеющего вторую температуру, которая ниже первой температуры; и насос контура, связанный с трубопроводом теплой жидкости и/или с трубопроводом холодной жидкости для перекачивания через них жидкого теплоносителя. Станция передачи термальной энергии содержит узел передачи жидкости, сообщающийся с первым и вторым контурами термальной энергии, и содержащий насос, с возможностью обеспечения потока жидкого теплоносителя между этими контурами; и/или узел теплообменника, связывающий термически, но не соединяющий первый и второй контуры термальной энергии.
В другом варианте станция передачи термальной энергии содержит только узел передачи жидкости, который содержит также трубопровод передачи теплой жидкости, соединяющий трубопроводы теплой жидкости первого и второго контуров термальной энергии; трубопровод передачи холодной жидкости, соединяющий трубопроводы холодной жидкости первого и второго контуров термальной энергии; и переключающий узел, содержащий систему труб, сообщающихся с контурами передачи теплой или холодной жидкости и с насосом, и по меньшей мере один клапан управления, сообщающийся с системой труб, с возможностью работы в первом режиме, в котором в системе труб формируется сквозной проход для передачи жидкости из первого контура термальной энергии во второй контур термальной энергии, и во втором режиме, в котором в системе труб формируется сквозной проход для передачи жидкости из второго контура термальной энергии в первый контур термальной энергии.
В другом варианте станция передачи термальной энергии содержит только узел теплообменника, который содержит также теплообменник жидкость-жидкость, имеющий первую зону теплопередачи и вторую зону теплопередачи, связанную термически, но не сообщающуюся с первой зоной теплопередачи; первую систему труб передачи жидкости, соединяющую первую зону теплопередачи с трубопроводами теплой и холодной жидкости первого контура термальной энергии, и вторую систему труб передачи жидкости, соединяющую вторую зону теплопередачи с трубопроводами теплой и холодной жидкости второго контура термальной энергии; и два перекачивающих насоса, сообщающихся, соответственно, с первой и второй системами труб передачи жидкости, с возможностью обеспечения потока жидкости из первого контура термальной энергии через первую зону теплопередачи и потока жидкости из второго контура термальной энергии через вторую зону теплопередачи.
- 2 022321
Станция передачи термальной энергии может содержать также устройство регулирования давления и трубопровод, сообщающийся с первым и вторым трубопроводами передачи жидкости, с возможностью регулирования давления между первым и вторым контурами термальной энергии. Устройство регулирования давления в этом случае содержит клапан управления, обеспечивающий снижение давления, и/или насос, обеспечивающий повышение давления.
Станция передачи термальной энергии может содержать также по меньшей мере одну установку энергоснабжения. Каждая установка энергоснабжения содержит узел теплового насоса, связывающий термически первый или второй трубопровод передачи жидкости с источником и/или с поглотителем тепла.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема, в которой здания обслуживаются индивидуально независимыми системами тепловых насосов, использующих теплоту грунта (предшествующий уровень).
Фиг. 2 - схема, в которой каждое здание подсоединено к однотрубному контуру подачи теплой воды (предшествующий уровень).
Фиг. 3 - схема районной системы энергоснабжения по одному из вариантов осуществления изобретения, которая включает трубопровод теплой воды и трубопровод холодной воды, термически соединенные с домами потребителей и с районной установкой снабжения термальной энергией.
Фиг. 4 - схема районной системы энергоснабжения по другому варианту осуществления изобретения, который включает контур термальной энергии, связанный термически со зданиями потребителей и районная установка снабжения термальной энергией, причем на схеме показаны теплопередающие устройства каждого здания и районной установки снабжения термальной энергией.
Фиг. 5(а)-5(1) - схемы узла теплового насоса в одном здании потребителя, причем на фиг. 5(а)-5(с) показана схема узла теплового насоса по одному из вариантов с реверсивным тепловым насосом и двумя трехходовыми клапанами управления, обеспечивающими работу в режиме отопления (фиг. 5(а)), в режиме охлаждения (фиг. 5(Ь)) и в режиме выключения (фиг. 5(с)), на фиг. 5(6)-5(1) показана схема теплового насоса по другому варианту с реверсивным тепловым насосом и одним четырехходовым клапаном управления, обеспечивающим работу в режиме нагрева (фиг. 5(6)), в режиме охлаждения (фиг. 5(е)) и в режиме выключения (фиг. 5(1)), и на фиг. 5(§)-5(ί) показана схема блока теплового насоса еще по одному варианту, в котором используется реверсивный тепловой насос и четыре двухходовых клапана управления.
Фиг. 6 - схема районной системы энергоснабжения по другому варианту, который включает установку снабжения термальной энергией, соединенную с контуром термальной энергии, и местную многоблочную теплопередающую установку, обслуживающую здания потребителей района, также соединенную термически с контуром термальной энергии.
Фиг. 7 - схема районной системы энергоснабжения по другому варианту, который включает установку снабжения термальной энергией и здания потребителей, каждое из которых снабжено теплопередающим устройством и связано термически непосредственно с трубопроводами теплой и холодной воды контура термальной энергии.
Фиг. 8 - схема районной системы энергоснабжения еще по одному варианту, который включает комбинированную многоблочную местную теплопередающую установку, обслуживающую множество зданий потребителей в районе и установки снабжения термальной энергией.
Фиг. 9(а)-9(Ь) - схемы районной системы энергоснабжения по другим вариантам осуществления изобретения, включающим два контура термальной энергии, связанных через станцию передачи термальной энергии, где на фиг. 9(а) показано, что каждый контур термически связан со зданиями потребителей и с установкой снабжения термальной энергией, на фиг. 9(Ь) приведен подробный вид станции передачи термальной энергии по одному из вариантов для обеспечения контуров, имеющих зоны с одинаковыми давлениями, на фиг. 9(с) приведен детальный вид станции передачи термальной энергии по другому варианту для обеспечения контуров, имеющих зоны с разными давлениями, на фиг. 9(6) приведен детальный вид станции передачи термальной энергии по другому варианту для обеспечения контуров, имеющих зоны с разными давлениями, в состав которой входят две установки снабжения термальной энергией, и на фиг. 9(е)-9(Н) иллюстрируются различные варианты работы для передачи тепла между контурами станции передачи термальной энергии, показанной на фиг. 9(Ь).
Фиг. 10 - фотография района, иллюстрирующая один из вариантов системы энергоснабжения, развернутой в сфотографированном районе.
Фиг. 11 - блок-схема процесса распределения термальной энергии в одном из вариантов районной системы энергоснабжения.
Фиг. 12 - схема районной системы энергоснабжения, содержащей блок подачи технической воды в соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 3 представлена схема одного из вариантов осуществления изобретения, в котором районная система энергоснабжения (РСЭ) 10 содержит контур 12 термальной энергии (далее просто контур), в котором циркулирует и сохраняется в воде термальная энергия, по меньшей мере одно здание 20 потребителя, связанное термически с контуром 12, которое отбирает часть термальной энергии у контура 12
- 3 022321 и/или вносит некоторую термальную энергию в контур 12 (следует отметить, что здания 20 потребителей, показанные на фиг. 3, только отбирают термальную энергию у контура 12, и, соответственно, действуют в качестве теплопоглощающих устройств), и по меньшей мере одну установку 21 снабжения термальной энергией, которая может быть термически связана с внешними источниками и/или поглотителями термальной энергии (например, геотермальный подземный источник), и функция которой заключается в поддержании теплового баланса в системе РСЭ 10. Система РСЭ 10 может также содержать устройство контроля и управления контуром (не показано) для регулирования, измерения и оптимизации передачи термальной энергии в процессе работы системы.
Контур 12 содержит два трубопровода 14, 16, по которым протекает вода с разной температурой и которые служат для сохранения термальной энергии и передачи ее между источниками и поглотителями термального тепла (соответственно, трубопроводы теплой и холодной воды). В каждом здании 20 имеется устройство 30 теплопередачи, которое сообщается с трубопроводами 14, 16 теплой и холодной воды соответственно, так что теплая вода может протекать из трубопровода 14 теплой воды через устройство 30 теплопередачи и затем в трубопровод 16 холодной воды или наоборот. В первом случае устройство 30 теплопередачи осуществляет отбор тепла из трубопровода 14 теплой воды для отопления здания 20 и затем передает охлажденную воду в трубопровод 16 холодной воды, а во втором случае устройство 30 теплопередачи осуществляет отбор тепла от здания 20 для его охлаждения и подает это отобранное тепло в трубопровод 14 теплой воды.
Трубопровод 14 теплой воды и теплопровод 16 холодной воды представляют собой раздельные закрытые контуры, проходящие параллельно, которые сообщаются только в зданиях 20 потребителей и в установке 21 снабжения термальной энергией. В этом варианте в системе трубопроводов в качестве жидкого теплоносителя используется обычная чистая вода, и в качестве труб используются трубы из полиэтилена высокой плотности без теплоизоляции. Однако в других вариантах в качестве жидкого теплоносителя могут использоваться и другие жидкости, поскольку в системе используется закрытый контур 12.
Для обеспечения циркуляции теплой и холодной воды по трубопроводам 14, 16 используются циркуляционные насосы 22, связанные с этими трубопроводами. В частности, по трубопроводу 14 теплой воды прокачивается вода с первой температурой, и по трубопроводу 16 холодной воды прокачивается вода со второй температурой, которая ниже температуры теплой воды. Подходящим диапазоном температур для теплой воды является диапазон 10-30°С, и подходящим диапазоном температур для холодной воды является диапазон 5-20°С. Такое устройство из двух трубопроводов обеспечивает получение во всех зданиях 20 потребителей воды с одной и той же температурой для подачи в тепловые насосы.
Хотя на фиг. 3 показаны два циркуляционных насоса 22, по одному на каждый из трубопроводов 14, 16 теплой и холодной воды соответственно, однако вместо этих насосов могут использоваться (или их работу могут поддерживать) циркуляционные насосы 24 в одном или в нескольких зданиях 20 (насосы потребителей) или в установке 21 снабжения термальной энергией (насосы системы энергоснабжения) для перекачивания воды по контуру 12.
В нормальном режиме работы любое здание 20 потребителя, которое имеет потребность в полезном тепле для отопления, отбирает теплую воду из трубопровода 14 теплой воды и возвращает ее в трубопровод 16 холодной воды, и любое здание 20 потребителя, которое имеет потребность в охлаждении, отбирает холодную воду из трубопровода 16 холодной воды и возвращает ее в трубопровод 14 теплой воды. Передача воды из трубопровода теплой воды в трубопровод холодной воды, или наоборот, увеличивает давление в принимающем трубопроводе, в результате чего обеспечивается вытеснение воды обратно в другой трубопровод в установке 21 снабжения термальной энергией, где тепло добавляется или отнимается. Эта передача происходит естественным образом или с использованием циркуляционных насосов 22, 24.
Установка 12 снабжения термальной энергией устроена таким образом, чтобы она поддерживала максимально низкую разницу давлений в трубопроводах 14, 16 теплой и холодной воды, чтобы насосам 24 потребителей не нужно было преодолевать большой гидростатический напор, что могло бы приводить к ограничению потока в здание потребителя и к необходимости использования мощных насосов. Это обеспечивается путем поддержания низких скоростей потоков воды в трубопроводах 14, 16 с соответствующими низкими потерями на трение и обеспечением течения воды в трубопроводах 14, 16 в одном направлении так, что падение давления, вызываемое трением, будет одинаковым в обоих трубопроводах по контуру 12.
Контур 12 термальной энергии также служит аккумулятором термальной энергии, емкость которого увеличивается при увеличении размеров трубопроводов 14, 16 и при соответствующем изменении температуры циркулирующей в них воды. Второй уровень аккумулирования термальной энергии может обеспечиваться грунтом, окружающим трубопровод, в результате чего снижаются изменения температуры в условиях высоких нагрузок. Увеличение размеров трубопроводов 14, 16 также уменьшает потери на трение и снижает мощность, необходимую для перекачивания воды в трубопроводах.
Когда из контура 12 термальной энергии отбирается энергия для отопления одного или нескольких зданий 20 потребителей в районе и тепло, отбираемое из одного или из нескольких зданий 20 в районе,
- 4 022321 передается в контур 12 термальной энергии, то все эти здания 20 потребителей совместно используют термальную энергию, содержащуюся в контуре 12, для целей охлаждения и отопления, что является более эффективным использованием энергии, чем выпуск тепла из зданий 20 потребителей в атмосферу, как это происходит при независимо осуществляемых процессах отопления и охлаждения. Хотя уровень термальной энергии в контуре 12 может поддерживаться практически постоянным путем построения системы РСЭ 10 таким образом, чтобы здания 20 потребителей совместно отбирали и возвращали примерно одинаковое количество тепловой энергии, однако для надежного обеспечения теплового баланса в системе РСЭ 10 используется установка 21 снабжения термальной энергией. А именно, полезное количество тепловой энергии, отобранной из контура 12 зданиями 20 потребителей, возвращается в контур 12 установкой 21 путем отбора термальной энергии от связанного внешнего источника 23; аналогичным образом, полезное количество энергии, передаваемое в контур 12 зданиями 20 потребителей, отбирается установкой 21 снабжения термальной энергией и накапливается в связанном внешнем поглотителе 23 термальной энергии. Источником тепла или его поглотителем 23 для установки 21 снабжения термальной энергией может служить подземный пласт, подземная вода, океан, озеро, канализация, промышленные отходы, рефрижераторные (холодильные) установки, солнечные коллекторы, ледовые катки или промышленные процессы. Указанные альтернативные варианты для установки снабжения термальной энергией включают любой источник, который может производить или поглощать тепло, и передавать тепло трубопроводу с теплой водой или отбирать тепло от трубопровода с холодной водой.
Выбор подходящих источников тепла установки снабжения термальной энергией будет зависеть, по меньшей мере, от профилей температуры и мощности, а также от формы тепла, обеспечиваемого источником тепла. Некоторые источники обеспечивают постоянный уровень тепла, в то время как другие обеспечивают переменный поток тепла, зависящий от погодных условий, времени года, времени дня и от других условий. Выбор источников тепла зависит от способности соответствовать профилям нагрузок потребителей, и для разработки системы, которая может удовлетворительно функционировать при любой ожидаемой нагрузке, может выполняться компьютерное моделирование профилей мощности потоков тепла.
Выбор подходящих поглотителей тепла для установки снабжения термальной энергией будет зависеть, по меньшей мере, от способности поглотителя сохранять термальную энергию в течение небольшого или продолжительного времени. Способность сохранять энергию зависит от массы и удельной теплоемкости среды, используемой для хранения энергии, а также от интенсивности потерь или притока тепла. Реализуемая на практике система с высокой емкостью может содержать среду с изменяемой фазой, в которой теплота расплавления может использоваться для сохранения больших количеств энергии в сравнительно небольшом объеме и без больших изменений температуры. Могут использоваться эвтектические смеси, которые изменяют фазу при определенной температуре.
Кратковременное хранение обычно относится к хранению энергии в течение нескольких часов и может использоваться для внутрисуточных изменений в потреблении термальной энергии. Долговременное хранение относится к сезонным изменениям и зависит от способности среды сохранять тепло. Постепенное ухудшение термических характеристик имеет меньшее значение для кратковременного хранения по сравнению с долговременным хранением. Даже если характеристики хранения энергии ухудшаются, все равно его использование может быть целесообразным, если хранится энергия, которая в противном случае была бы просто выброшена.
Как показано на фиг. 4, устройство 30 теплопередачи в каждом здании 20 может содержать один или несколько узлов тепловых насосов, которые могут быть устроены таким образом, чтобы они преобразовывали низкотемпературную энергию из трубопровода 14 теплой воды в энергию с более высокой температурой, которая может использоваться для отопления здания 20. Для обеспечения охлаждения здания 20 и передачи отходящего тепла в теплопровод 16 холодной воды используются другие узлы тепловых насосов. Также и некоторые другие узлы тепловых насосов с переключающим клапанным узлом (как показано на фиг. 4 и будет подробно описано ниже) могут быть выборочно сконфигурированы для обеспечения отопления или охлаждения здания 20 путем отбора тепла от трубопровода 14 теплой воды или отдачи тепла в трубопровод 16 холодной воды.
Могут использоваться узлы тепловых насосов типов вода-воздух или вода-вода. Узлы тепловых насосов вода-воздух обычно представляют собой небольшие устройства, которые обслуживают одну комнату и подсоединяются к системе РСЭ 10 напрямую или через теплообменник контура. Тепловые насосы в зданиях 20 могут использоваться в режиме отопления и/или охлаждения, так передача тепла в контур 12 представляет собой чистую разницу между нагрузками, создаваемыми отоплением и охлаждением. Таким образом, система РСЭ может заменить бойлер и башню охлаждения, традиционно используемые в зданиях.
Каждый узел теплового насоса содержит два теплообменника (соответственно, теплообменник 32 контура и теплообменник 33 здания) и тепловой насос 34, термически связанный с обоими теплообменниками 32, 33, при этом теплоносители устройств разделены. Теплообменник 32 контура сообщается как трубопроводом 14 теплой воды, так и с трубопроводом 16 холодной воды. Более конкретно, теплообменник 32 контура имеет впускное отверстие, сообщающееся с трубопроводом 14 теплой воды, и выпускное
- 5 022321 отверстие, сообщающееся с трубопроводом 16 холодной воды так, что вода протекает из трубопровода 14 теплой воды через теплообменник 32 и затем поступает в трубопровод 16 холодной воды. Тепловой насос 34 устроен таким образом, что его испаритель термически связан с теплообменником 32 контура, так что часть термальной энергии, заключенной в теплой воде, протекающей через теплообменник 32, поглощается рабочим веществом теплового насоса, в результате чего вода охлаждается и поступает в трубопровод 16 холодной воды. Кроме того, тепловой насос 34 устроен таким образом, что его охладитель термически связан с теплообменником 33 здания, так что термальная энергия, отобранная у воды контура, передается в здание 20.
В варианте, представленном на фиг. 4, охлаждение необходимо ледовому катку 20(а), и поэтому он является источником тепла, а в других зданиях необходимо отопление, и они являются поглотителями тепла, в частности жилой дом 20(Ь), малоэтажное жилое здание 20(с) и многоэтажное жилое здание 20(й). В жилом доме 20(Ь) необходимо отопление помещений, и они нагреваются за счет радиационного нагрева; система 36 радиационного нагрева в каждом из зданий 20(а), 20(Ь) термически связана с теплообменником 33 здания каждого устройства 30 теплообмена и с помещениями каждого из зданий 20(а), 20(Ь), в которых требуется отопление. В малоэтажном жилом здании 20(с) также требуется отопление помещений, которые нагреваются как системой 40 принудительной воздушной вентиляции, так и системой 42 радиационного нагрева, которые термически связаны с теплообменником 33 здания в этом жилом здании 20(с); система 40 принудительной воздушной вентиляции содержит узел теплового насоса водавоздух, который передает тепло от змеевика с горячей водой, соединенного с теплообменником 33 здания, в вентиляционные воздуховоды здания 20(с). Многоэтажное жилое здание 20(й) содержит ряд устройств 30 теплообмена для обеспечения отопления помещений и получения в здании 20(0.) горячей воды для бытовых нужд. Устройства 30 теплопередачи, обеспечивающие отопление помещений, содержат тепловые насосы вода-воздух и теплообменники 33 здания, которые термические связаны с воздуховодами в здании 20(й); устройство 30 теплообмена, которое обеспечивает получение горячей воды для бытовых нужд, содержит теплообменник здания, связанный системой водоснабжения здания 20(й).
Установка 21 снабжения термальной энергией в варианте, представленном на фиг. 4, представляет собой насосную станцию 44, которая термически связана со змеевиком 23(а), расположенным под землей, и с коллектором 23(Ь) канализации. Подземный змеевик может действовать в качестве источника и поглотителя тепла, а коллектор 23(Ь) может служить в качестве источника тепла. Насосная станция 44 содержит узел 46 теплового насоса, в состав которого входят два теплообменника и тепловой насос, термически связанный с обоими теплообменниками, но при этом их теплоносители разделены: теплообменник контура сообщается с контуром 12 термальной энергии, и теплообменник подземного змеевика сообщается со змеевиком, который входит в землю и выходит из нее. Более конкретно, теплообменник контура имеет впускное отверстие, сообщающееся с трубопроводом 16 холодной воды, и выпускное отверстие, сообщающееся с трубопроводом 14 теплой воды. Когда подземный змеевик используется в качестве источника тепла, геотермальная энергия поглощается теплоносителем, прокачиваемым через змеевик; эта энергия передается воде, протекающей из трубопровода 16 холодной воды через теплообменник контура. Дополнительная термальная энергия может быть получена от теплых стоков, проходящих через коллектор 23(Ь) канализации; устройство 48 теплопередачи коллектора канализации содержит теплообменник, который связан термически со сточными водами, и который имеет впускное отверстие, сообщающееся с трубопроводом 16 холодной воды, и выпускное отверстие, сообщающееся с трубопроводом 14 теплой воды.
Для управления работой теплового насоса узла 46 может использоваться программируемый контроллер (не показан), который программируется таким образом, чтобы достаточное количество геотермальной энергии передавалось в контур 12 термальной энергии для поддержания температуры теплой воды в пределах требуемого диапазона температур.
На фиг. 5(а)-5(1) представлен другой вариант, в котором одно или несколько зданий 20 потребителей в районе могут обеспечиваться узлом 50 реверсивного теплового насоса, который может отбирать тепло из контура 12 или отдавать тепло в контур 12. Узел 50 теплового насоса содержит реверсивный тепловой насос 52, теплообменник 56 контура, связывающий термически тепловой насос 52 с контуром 12, теплообменник 58 здания, связывающий термически тепловой насос 52 со зданием 20 потребителя, клапанный узел и циркуляционный насос 55, которые сообщаются с трубопроводами 14, 16 теплой и холодной воды соответственно, по системе 54 труб, и которые могут быть устроены таким образом, чтобы направлять холодную воду из трубопровода 16 или теплую воду из трубопровода 14 через теплообменник 56 контура. Тепловой насос 52 связан термически с теплообменником 56 контура и с теплообменником 58 здания, но их теплоносители разделены. Узел 50 теплового насоса может работать в режиме отопления, когда клапанный узел включается таким образом, чтобы теплая воды из трубопровода 14 направлялась через теплообменник 56 контура в трубопровод 16 холодной воды, и задавался режим работы теплового насоса 52, в котором он поглощает тепло из воды, протекающей через теплообменник 56 контура, и отдает тепло в теплообменник 58 здания (который, как показано на чертежах, связан с системой принудительной воздушной вентиляции, но может быть также связан с любой системой распределения тепла в здании, как это известно в технике). И наоборот, узел 50 теплового насоса может работать в ре- 6 022321 жиме охлаждения, в котором клапанный узел включается таким образом, чтобы холодная вода из трубопровода 16 подавалась через теплообменник 56 контура в трубопровод 14 теплой воды, и задавался режим работы теплового насоса 52, в котором он поглощает тепло из теплообменника 58 здания и отдает поглощенное тепло воде, протекающей через теплообменник 56 контура.
На фиг. 5(а)-5(с) иллюстрируется один из вариантов клапанного узла, содержащий два трехходовых клапана 60, 62. Первый трехходовой клапан 60 связан системой 54 труб с трубопроводом 14 теплой воды, с трубопроводом 16 холодной воды и с впускным отверстием теплообменника 56 контура, а второй трехходовой клапан 62 связан с трубопроводом 14 теплой воды, с трубопроводом 16 холодной воды и с выпускным отверстием теплообменника 56 контура. Когда узел 50 теплового насоса установлен в режим отопления, как показано на фиг. 5(а), первый трехходовой клапан 60 управления закрывает проход в трубопровод 16 холодной воды и открывает проход в трубопровод 14 теплой воды и во впускное отверстие теплообменника 56 контура, а второй трехходовой клапан 62 управления закрывает проход в трубопровод 14 теплой воды и открывает проход в трубопровод 16 холодной воды и в выпускное отверстие теплообменника 56 контура. В результате в системе 54 труб формируется сквозной проход, по которому поступает теплая вода из трубопровода 14, проходящая через теплообменник 56 контура и поступающая в трубопровод 16 холодной воды. Когда узел 50 теплового насоса установлен в режим охлаждения, как показано на фиг. 5(Ь), первый трехходовой клапан 60 закрывает проход в трубопровод 14 теплой воды и открывает проход в трубопровод 16 холодной воды и во впускное отверстие теплообменника 56 контура, а второй трехходовой клапан 62 закрывает проход в трубопровод 16 холодной воды и открывает проход в трубопровод 14 теплой воды и в выпускное отверстие теплообменника 56 контура. В результате в системе 54 труб формируется сквозной проход, по которому поступает холодная вода из трубопровода 16, проходящая через теплообменник 56 контура и поступающая в трубопровод 14 теплой воды. Циркуляционный насос 55 подсоединен к системе 54 труб на входе теплообменника 56 контура и обеспечивает подачу в него потока воды.
Два трехходовых клапана 60, 62 управления могут быть электромагнитными клапанами, соединенными с контроллером, запрограммированным для установки клапанов 60, 62 в положения, соответствующие режимам отопления и охлаждения. В другом варианте управление клапанами 60, 62 для задания режимов отопления и охлаждения может осуществляться вручную.
Когда тепловой насос отключен, как показано на фиг. 5(с), оба клапана 60, 62 управления закрывают одно из своих отверстий для прекращения потока теплой воды и, соответственно, потока холодной воды по трубам 54. В другом варианте оба клапана 60, 62 закрывают одно из своих отверстий для прекращения потока холодной воды и, соответственно, потока теплой воды. В любом положении вода может все же циркулировать по трубам 54 через отверстия, остающиеся открытыми.
Клапаны 60, 62 управления могут быть регулирующими клапанами, управление которыми осуществляется датчиком температуры (не показан), установленным в подающем трубопроводе теплового насоса 52, или контроллером давления теплоносителя, для смешивания холодной воды, выходящей из теплового насоса 52 с теплой водой из трубопровода 14 теплой воды для поддержания максимальной температуры входящей воды или максимального давления теплоносителя.
Как показано на фиг. 5(6)-5(1), в соответствии с другим вариантом вместо двух трехходовых клапанов управления может использоваться один четырехходовой клапан 63 управления, обеспечивающий аналогичные функциональные возможности. Четырехходовой клапан 63 управления имеет четыре отверстия А, В, С и Ό и поворотный исполнительный орган, который переключает поток таким образом, что в одном положении он соединяет отверстие А с отверстием В и отверстие С с отверстием Ό. Когда клапан переключается в другое положение, поворотный исполнительный орган соединяет отверстие А с отверстием С и отверстие В с отверстием Ό. Система 54 труб обеспечивает соединение впускного отверстия теплообменника 56 контура с отверстием А, при этом трубопровод 14 теплой воды подсоединяется к отверстию В, трубопровод 16 холодной воды подсоединяется к отверстию С, и выпускное отверстие теплообменника 56 контура подсоединяется к отверстию Ό. В первом положении клапана 63 управления теплая вода протекает по системе 54 труб и поступает в теплообменник 56 контура, а холодная вода выходит из теплообменника 56 контура в трубопровод 16 холодной воды. Во втором положении клапана 63 управления холодная вода направляется в теплообменник 56 контура, а нагретая вода направляется в трубопровод 14 теплой воды.
Для прекращения потока через тепловой насос в каждой из труб подачи теплой или холодной воды устанавливаются двухходовые клапаны 65 управления, которые закрываются при выключении теплового насоса.
Как можно видеть на фиг. 5(§)-5(ί), две пары двухходовых клапанов 64, 66 управления, так же как и два трехходовых клапана 60, 62 управления, могут обеспечивать работу устройства теплопередачи в режимах охлаждения и отопления. На этих чертежах открытые клапаны 64, 66 показаны контурными линиями, а закрытые клапаны показаны заливкой контуров черным цветом. Как показано стрелками на фиг. 5(д), открытые и закрытые клапаны 64, 66 формируют сквозной проход по трубам 54, по которому теплая вода будет протекать из трубопровода 14 через теплообменник 56 контура и поступать в трубопровод 16 холодной воды. Аналогичным образом на фиг. 5(й) показан сквозной проход, по которому хо- 7 022321 лодная вода будет протекать из трубопровода 16 через теплообменник 56 контура и поступать в трубопровод 14 теплой воды. На фиг. 5(ί) все клапаны 64, 66 показаны закрытыми, так что поток в трубах 54 отсутствует.
На фиг. 6 представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором система РСЭ содержит одно устройство 30 теплопередачи, обеспечивающее несколько зданий 20 потребителей (далее указывается как местная установка 70 теплопередачи). Местная установка 70 теплопередачи содержит узел 72 теплового насоса, содержащий два теплообменника 74, 76 и тепловой насос 78, связанный термически с этими теплообменниками. Теплообменник 74 является теплообменником контура, который соединяет трубопроводы 14, 16 теплой и холодной воды соответственно, как это уже описывалось, т.е. его впускное отверстие связано с трубопроводом 14 теплой воды, а выпускное отверстие связано с трубопроводом 16 холодной воды. Другой теплообменник 76 является теплообменником здания, который связан с отдельным контуром циркуляции воды (далее указывается как водяной контур 80 здания). Испаритель теплового насоса 78 связан термически с теплообменником 76 контура, а охладитель теплового насоса 78 связан термически с теплообменником 76 здания, так что тепловой насос 78 может обеспечивать передачу тепла из контура 12 термальной энергии в водяной контур 80 здания. Вода в водяном контуре 80 здания прокачивается насосами в местной установке 70 теплопередачи через систему отопления помещений в каждом из зданий 20(е), 20(1), 20(§), в качестве которой может использоваться, например, система нагрева воздуха, содержащая змеевик с вентиляторным обдувом, как показано в здании 20(е), или система радиационного отопления, как показано в зданиях 20(1), 20(д). С водяным контуром 80 здания связан буферный резервуар 84, который обеспечивает достаточно длительную работу теплового насоса для предотвращения коротких циклов, когда имеется лишь небольшая нагрузка. Водяной контур 80 здания также соединен с теплообменником 86 горячей воды, который, в свою очередь, связан с системой 88 обеспечения горячей водой для бытовых нужд. Система 88 обеспечения горячей водой для бытовых нужд содержит резервуар 90 горячей воды и систему труб, по которым обеспечивается подача нагретой воды в каждое из зданий 20(е), 20(1), 20(д). Можно видеть, что термальная энергия из контура 12 передается в водяной контур 80 зданий и затем в системы отопления зданий для обеспечения отопления помещений и из водяного контура 80 в систему получения горячей воды для бытовых нужд.
Установка снабжения термальной энергией в рассматриваемом варианте представляет собой установку 94 обмена геотермальной энергией, которая аналогична насосной станции 44, показанной на фиг. 4, за исключением того, что установка 94 связана термически только с подземным источником.
На фиг. 7 представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором система РСЭ 10 может быть устроена таким образом, что каждое из зданий 20(1ι). 20(ί), 200) в районе снабжено своим собственным устройством 30 теплопередачи, и установка снабжения термальной энергией представляет собой геотермальную установку 94 обмена энергией, показанную и описанную со ссылками на фиг. 6. Устройства 30 теплопередачи в каждом из зданий 20(1ι). 20(ί), 200) могут представлять собой разные типы систем отопления помещений, такие как, например, узел теплового насоса вода-воздух в здании 20(1ι). используемого в системе отопления с принудительной вентиляцией воздуха, и узел теплового насоса вода-вода в зданиях 20(ί) и 200), используемый в системе (водяного) радиационного отопления. В другом варианте (не показан) устройства 30 теплопередачи могут также содержать одну или несколько систем охлаждения (не показана), содержащих теплообменник контура, выполненный с возможностью поглощения тепла из здания и вывода поглощенного тепла в контур 12 термальной энергии. Еще в одном варианте (не показан) система РСЭ может включать местную установку 70 теплопередачи, показанную в варианте фиг. 6, которая обслуживает другие здания в районе, так что некоторые здания в районе совместно обслуживаются местной установкой теплопередачи, а другие здания снабжены своими собственными устройствами теплопередачи.
На фиг. 8 представлен другой вариант осуществления изобретения, в котором местная установка 70 теплопередачи и установка 94 обмена геотермальной энергией, показанные на фиг. 6, могут быть объединены в одной комбинированной установке 100, которая обслуживает здания 20(к), 20(1), 20(т) потребителей. Каждое из этих зданий потребителей снабжено системой 102 отопления помещений, связанной термически с комбинированной установкой 100 и с трубопроводом горячей воды для бытовых нужд, также связанной термически с комбинированной установкой 100, как это описано для установки 70 теплопередачи, используемой в варианте, представленном на фиг. 6. За счет объединения установки 70 теплопередачи и установки 94 обмена геотермальной энергией узел 72 теплового насоса становится связанным термически с водяным змеевиком узла теплового насоса вместо контура 12 термальной энергии. Установка снабжения термальной энергией поддерживает свой теплообменник контура, который сообщается с контуром 12 термальной энергии и с водяным змеевиком установки снабжения термальной энергией. Таким образом, тепло, передаваемое из контура 12 термальной энергии в водяной змеевик установки снабжения термальной энергией через теплообменник или из водяного змеевика подземного источника через устройство теплопередачи источника подземного тепла, может использоваться для обеспечения отопления помещений и получения горячей воды для бытовых нужд в зданиях 20(к), 20(1), 20(т).
На фиг. 9(а) представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором две системы
- 8 022321
РСЭ 10(а), 10(Ь) (первая и вторая системы РСЭ, А и В) связаны термически и/или могут быть связаны вместе станцией 110 передачи термальной энергии, варианты которой показаны на фиг. 9(Ь)-9(6).
Трубопроводы 14, 16 теплой и холодной воды соответственно, в каждом контуре 12 (контур А и контур В) устроены таким образом, что вода протекает в одном направлении в трубопроводах 14, 16 для поддержания одинакового давления в каждой точке каждого трубопровода 14, 16. Каждый из контуров 12 обычно содержит одну или несколько установок 21 снабжения термальной энергией, мощность которых рассчитывается таким образом, чтобы обеспечивались потребности зданий 20, подсоединенных к контуру 12. Однако мощность установки снабжения термальной энергией и нагрузки, создаваемые зданиями потребителей, могут подвергаться кратковременным и долговременным (сезонным) изменениям, так что работа любого из контуров 12 может быть нарушена дисбалансом потребляемой и отдаваемой энергии, в результате чего температуры трубопроводов теплой и холодной воды могут выйти за установленные пределы. И наоборот, для повышения эффективности работы оператору может потребоваться изменить температуру одного контура с целью накопления энергии для последующего использования. Другая причина для обеспечения передачи термальной энергии из одного контура 12 в другой контур 12 заключается в необходимости сохранения излишков энергии одной из установок снабжения термальной энергией, такой как установка обработки сточных вод, в установке обмена геотермальной энергией, которая может использоваться как аккумулятор термальной энергии.
Если возникает дисбаланс термальной энергии, то необходимо передавать термальную энергию из одного контура 12(а) в другой контур 12(Ь) или распределять ее по нескольким контурам 12. Для этого станцией 110 передачи термальной энергии обеспечивается связь между контурами 12 для передачи тепла из одного контура 12 в другой контур 12.
Ниже описываются три различных варианта станции 110 передачи энергии.
1. Передача тепла между контурами 12(а), 12(Ь) внутри зоны одного давления (фиг. 9(Ь)).
2. Передача тепла между контурами 12(а), 12(Ь) в зонах разного давления (фиг. 9(с)).
3. Передача тепла между контурами 12(а), 12(Ь) в зонах разного давления с использованием по меньшей мере одной установки снабжения термальной энергией в станции 110 передачи энергии (фиг. 9(6)).
1. Передача тепла между контурами внутри зоны одного давления.
На фиг. 9(Ь) и 9(е)-9(й) станция 110 передачи тепла содержит трубопроводы 120, 122 передачи теплой и холодной воды соответственно, которые соединяют соответствующие трубопроводы теплой и холодной воды двух контуров 12(а) и 12(Ь) термальной энергии. С трубопроводом 120 передачи теплой воды связан насос 124, который может обеспечивать поток теплой воды из первого контура 12(а) во второй контур 12(Ь). Насос 124 снабжен приводом с регулируемой скоростью вращения, так что интенсивность потока может регулироваться.
Направление потока воды может изменяться на обратное с помощью переключающего узла 125, содержащего два трехходовых клапана 126 управления с соответствующей системой труб и запорных клапанов, связанных с трубопроводом 120 передачи теплой воды. Возможны четыре режима работы, определяемые положениями трехходовых клапанов 126 управления (открытые клапаны 126 показаны контурными линиями, а закрытые клапаны показаны заливкой контуров черным цветом). В режиме 1 вода перекачивается из первого контура 12(а) во второй контур 12(Ь) (фиг. 9(е)). В режиме 2 вода перекачивается из второго контура 12(Ь) в первый контур 12(а) (фиг. 9(Т)). В режиме 3 насос выключен, и обеспечивается свободное протекание жидкости в любом направлении (фиг. 9(д)); в режиме 4 потока нет (фиг. 9(й)). В режиме 4 контуры 12(а), 12(Ь) могут работать независимо друг от друга, и передача термальной энергии в этом случае отсутствует.
При передаче воды через несколько контуров 12 (не показаны) может работать только один насос 124 в режимах 1 или 2 на одной станции 110 передачи термальной энергии, а другие станции 110 передачи находятся при этом в режиме 3.
На трубопроводе 122 передачи холодной воды обеспечивается запорный клапан 128 управления для отсечки потока воды между контурами 12(а), 12(Ь). Запорный клапан 128 представляет собой вспомогательное разделительное средство, которое перекрывает поток в режиме 4 для надежной отсечки потока через трубопровод 122 передачи холодной воды из-за разности давлений между контурами, которые соединяются и с другими контурами. Запорный клапан 128 управления является регулирующим клапаном, который может регулировать поток в зависимости от относительных давлений в двух контурах 12(а), 12(Ь).
2. Передача тепла между двумя зонами с разными давлениями.
На фиг. 9(с), относящейся к контурам 12(а), 12(Ь), в которых используется разное рабочее давление, станция 110 передает термальную энергию между контурами 12(а), 12(Ь) без передачи воды. Станция 110 передачи термальной энергии содержит теплообменник 112 типа жидкость-жидкость с первой и второй зонами передачи, которые связаны термически, но жидкости в них не сообщаются, и систему труб, которые соединяют трубопроводы теплой и холодной воды контуров 12(а), 12(Ь) с первой и второй зонами теплопередачи теплообменника 112. На трубопроводах, соединяющих контуры 12(а), 12(Ь) с теплообменником 112, устанавливаются насосы 114, 116 передачи, которые могут обеспечивать поток воды из
- 9 022321 контуров 12(а), 12(Ь) соответственно через теплообменник так, чтобы тепло могло передаваться в теплообменнике 112 из контура с более теплой водой в контур с более холодной водой.
Теплообменник 112 изготавливается из нержавеющей стали и представляет собой теплообменник с встречным потоком, который способен работать при разнице в 1°С.
То есть одна текучая среда выходит из теплообменника 112 с температурой, не превышающей температуру другой текучей среды, поступающей в теплообменник, более чем на 1°С. Насосы 114, 116 перекачивают текучую среду из трубопровода 16 холодной воды в трубопровод 14 теплой воды контуров 12(а), 12(Ь). Этот поток может быть направлен в обратную сторону, так что насосы 114, 116 будут перекачивать воду из трубопровода 14 теплой воды в трубопровод 16 холодной воды с помощью переключающего узла для насосов, используемых для варианта 1 (не показан).
Поскольку регулирование давления может осуществляться в одном контуре, но не в другом, дополнительно используется насос 118 второй ступени и соответствующая система труб для повышения давления или клапан сброса давления, если необходимо снизить давление.
3. Передача тепла между зонами разного давления с использованием установки снабжения термальной энергией в одной станции передачи энергии.
На фиг. 9(6) показана станция 110 передачи термальной энергии, аналогичная показанной на фиг. 9(с), за исключением того, что она дополнительно содержит две установки 130 снабжения термальной энергией, каждая из которых связана с соответствующей системой труб подачи с каждой стороны теплообменника 112. В этом варианте теплообменник 112 установлен в здании установки снабжения термальной энергией, что может упрощать процессы перекачки и управления за счет совместного использования оборудования для обеспечения теплообмена и работы источника или поглотителя тепла. Хотя каждая установка 130 снабжения термальной энергией показана с источником 131 подземного тепла и подземным поглотителем тепла, однако такая установка может быть термически связана с другими источниками и поглотителями тепла, как это уже было описано.
В типичной установке используется один или несколько источников/поглотителей энергии, таких как тепловые насосы обмена геотермальной энергией, подсоединенных непосредственно к контуру А высокого давления, и другой комплект подсоединен непосредственно к контуру В низкого давления. Теплообменники между контурами А и В высокого и низкого давлений, соответственно, с одним комплектом тепловых насосов позволяют использовать все тепловые насосы для обеспечения работы любого из контуров А или В. При таком устройстве также обеспечивается независимая работа двух контуров, или же тепло может передаваться из одного контура в другой без использования тепловых насосов.
На фиг. 10 приведена фотография района со схемой системы РСЭ 10. Система РСЭ 10 включает источник 23, извлекающий тепло сточных вод, жилые дома 20 (теплопоглотители потребителей), ледовый каток 20 (теплопоглотитель потребителя) и другие нагрузки 20 в форме школы, бассейна и теплицы. Сплошные линии показывают трубопроводы теплой и холодной воды контура термальной энергии. Пунктирные линии показывают трубопроводы высокой температуры.
На фиг. 11 приведена блок-схема, иллюстрирующая управление энергией и обеспечение ее баланса при получении энергии от различных источников с использованием системы РСЭ 10, и регенерацию воды, когда она используется в качестве теплоносителя в системе РСЭ 10.
В соответствии с другим вариантом, показанным на фиг. 12, система РСЭ содержит узел 150 подачи технической воды из источника 152 технической воды в контур 12 термальной энергии и передачи, по меньшей мере, некоторой части этой воды в здания потребителей для некоторых бытовых нужд.
Термин техническая вода относится к воде, которая не отвечает стандартам для питьевой воды, однако может использоваться в зданиях потребителей для некоторых целей, например для смыва в туалете, для мытья или для полива.
В этом варианте контур 12 термальной энергии кроме доставки термальной энергии в здания 20 потребителей может обеспечивать подачу в здания 20 технической воды. Техническая вода может использоваться для смыва в туалете или для полива, что позволяет существенно снизить потребление питьевой воды. Хотя обычно система РСЭ 10 представляет собой замкнутый контур, узел 150 подачи технической воды делает систему РСЭ 10 частично открытой, и поэтому необходимо, чтобы трубы в контуре 12 были подходящими для использования в открытой системе, т.е. чтобы в них использовались подходящие материалы, такие как пластмассы, цветные металлы и нержавеющая сталь.
Техническая вода, представляющая собой очищенные стоки, поступающие из установки очистки сточных (канализационных) вод, должны отвечать определенным стандартам для предотвращения формирования отложений грязи в контуре 12 и особенно в теплообменниках. Кроме того, такая вода должна соответствовать определенным санитарно-гигиеническим стандартам. Однако требования этих стандартов существенно ниже требований стандартов для питьевой воды.
Подача технической воды увеличивает скорость потока воды в системе РСЭ, однако потребность в технической воде существенно ниже количества воды, необходимой для передачи энергии. Поэтому обычно нет необходимости в увеличении размеров труб в связи с поступающим потоком технической воды.
- 10 022321
Ниже описываются компоненты устройства 150 подачи технической воды.
Трубопровод 153 подачи технической воды связывает источник 152 технической воды с системой труб установки 21 снабжения термальной энергией; в рассматриваемом варианте трубопровод 153 подачи технической воды соединяется с трубопроводом 154 подачи теплой воды, поскольку техническая вода теплая и может добавлять некоторую термальную энергию в контур 12; однако в другом варианте трубопровод 153 подачи технической воды может соединяться с трубопроводом 155 подачи холодной воды, в частности, когда техническая вода имеет пониженную температуру.
Техническая вода, поступающая по трубопроводу 153, сначала проходит через фильтрующее устройство (не показано), чтобы обеспечить соблюдение санитарно-гигиенических требований стандартов, а также требований в отношении содержания твердых частиц и показателя биологического обрастания. С трубопроводом 153 подачи технической воды связано устройство 156 регулирования давления, которое расположено ниже по потоку фильтрующего устройства и обеспечивает регулирование давления воды в контуре 12. В частности устройство 156 регулирования давления содержит стандартную насосную систему повышения давления, которая повышает давление технической воды до уровня, превышающего давление в системе РСЭ 10. Насосная система содержит клапаны управления насосами и буферный резервуар, который обеспечивает переменный поток воды для установленного давления. Установленное давление насосной системы является требуемым давлением для системы РСЭ 10. Устройство 156 регулирования давления может также содержать один или несколько клапанов сброса давления для уменьшения давления в контуре. Устройство регулирования давления может также содержать по меньшей мере один регулирующий клапан и буферный резервуар, соединенный с насосом и позволяющий варьировать интенсивность потока технической воды, подаваемой в трубопровод теплой воды.
Трубопровод 14 теплой воды, соединенный со зданиями 20 потребителей, имеет такие размеры, которые обеспечивают поток, необходимый для тепловых насосов, и одновременно поток технической воды, используемой потребителями. Для типичного дома трубы системы РСЭ имеют диаметр 1 дюйм, а в случае одновременной подачи технической воды диаметр труб может увеличиваться до 1,25 дюйма. Подземный трубопровод 158 отбора из трубопровода 159 подачи теплой воды в здание обеспечивает подачу воды через счетчик 160 для измерения количества используемой технической воды, и затем вода подается в системы полива и смыва в туалетах (не показаны) здания 20.
Использование технической воды в зданиях 20 потребителей может снижать давление в контуре 12, и устройство 156 регулирования давления будет измерять падение давления и подавать дополнительную техническую воды в систему РСЭ 10 для поддержания установленного давления.
Как уже указывалось, система РСЭ 10 представляет собой модульную сеть низкотемпературной термальной энергии, связывающую различные источники тепла и потребителей с помощью системы труб с циркулирующей водой и обеспечивающую отопление и охлаждение зданий в районе. Система РСЭ 10 может применяться в жилых, промышленных, торговых и в деловых районах. Любой источник тепла, которое может быть передано воде с невысокой температурой, может быть интегрирован в систему РСЭ 10, включая такие разные источники как геотермальные, обмена теплом с геологическими пластами, подземные воды, наземные источники воды, сточные воды, рефрижераторные (холодильные) установки, ледовые катки, солнечные коллекторы, потоки отработавших газов, дизельные генераторы и дымовые трубы. Система РСЭ 10 поглощает низкотемпературное тепло из таких источников тепла и распределяет его среди своих потребителей, которые с помощью тепловых насосов в устройствах теплопередачи осуществляют преобразование низкотемпературной термальной энергии в энергию с более высокой температурой для отопления зданий и обеспечения водой или передают тепло в низкотемпературную систему для кондиционирования воздуха.
Контур 12 термальной энергии обеспечивает передачу энергии, а также ее хранение, и эти две функции позволяют совместно использовать ресурсы термальной энергии и, соответственно, уменьшать размеры необходимых тепловых источников. Температура труб, используемых в контуре 12 термальной энергии системы РСЭ 10, лишь немногим отличается от температуры почвы, и поэтому термоизоляция не требуется. Трубы могут быть изготовлены из полиэтилена высокой плотности, которые очень дешевы по сравнению с другими трубопроводными системами, и могут быть использованы в связи с низкой рабочей температурой.
Интегрирование традиционных технических решений, обеспечивающих энергоснабжение, в инфраструктуру районов (дороги, здания) может быть достаточно сложной задачей, которая зачастую требует серьезных капитальных затрат. Достоинством предлагаемой системы РСЭ 10 является ее модульный характер и сравнительная простота установки, и подключения к трубам из полиэтилена высокой плотности позволяет осуществлять постепенное расширение системы, причем в этом случае обеспечивается быстрый возврат капитальных затрат.
Система РСЭ 10 может характеризоваться использованием энергетических резервов, которые представляют собой источники и/или поглотители энергии, из которых энергия может отбираться или в которых энергия может аккумулироваться для последующего использования, такие как земля (стационарные), водоносные пласты, озера и океаны. Другие источники включают такие источники, которые имеют ограниченный срок хранения энергии, переменную выходную мощность и должны снова использоваться
- 11 022321 через достаточно непродолжительное время. Они могут включать источники, которые способны содержать большие количества возвращаемой энергии, в тех случаях, когда энергия должна извлекаться для отопления и охлаждения в других областях, таких как очистка сточных вод, кондиционирование воздуха, ледовые катки, промышленные процессы и процессы совместного производства тепла и электроэнергии. После получения характеристик имеющихся источников нагрузки согласовывались с этими источниками, и многоконтурные гибридные системы разрабатывались для применения в районах с жилыми зданиями, торговыми и промышленными предприятиями, с оптимизацией эффективности использования энергии в зданиях, подсоединенных к системе РСЭ 10, минимизируя отходящее тепло, выбрасываемое в окружающую среду, и снижая пиковые нагрузки путем предварительной адаптации системы РСЭ 10. Тепло, отбираемое от источников 23 тепла, может также аккумулироваться, причем для хранения могут использоваться самые разные варианты, включая подземные источники, хранение в термальных резервуарах, в инфраструктуре системы или в прудах. Трубопроводы 14, 16 теплой и холодной воды, соответственно, обеспечивают разность температур для существенного повышения эффективности работы тепловых насосов в системе РСЭ 10. За счет отбора теплой воды из трубопровода 14 для отопления помещений и возврата охлажденной воды в трубопровод 16 холодной воды обеспечивается возможность компенсации нагрузок на систему. Некоторые потребители работают большей частью в режиме отопления, а другие в режиме охлаждения, и в результате система РСЭ 10 позволяет осуществлять взаимное покрытие нагрузок, в результате чего снижаются требования к общей мощности энергетической системы района. Вместо использования первичных источников, таких как подземные системы теплообмена, в основном как источников или поглотителей тепла, они в большей степени используются в качестве средств обеспечения взаимного покрытия требований в энергии, предъявляемых к системе РСЭ 10, и в качестве больших аккумуляторов для сезонных нагрузок.
Как показано на фиг. 12, система РСЭ 10 может также использоваться как средство передачи технической воды от установки очистки сточных вод или из другого процесса, в котором осуществляется регенерация воды. В этом случае повышается эффективность регенерации тепла из этих источников, и при условии соответствия качества воды местным нормативам, определяющим санитарно-гигиенические требования и требования в части воздействия на окружающую среду, техническая вода может использоваться для снижения потребности в питьевой воде за счет использования этой технической воды для смыва в туалетах, для полива, для интенсификации потока и для других функций, не требующих использования чистой питьевой воды.
Система РСЭ 10 может быть также использована для содействия в регулировании ливневых вод, осуществляя их фильтрацию и, в зависимости от их температуры, направление по трубопроводу 14 или 16 теплой или холодной воды соответственно. При очень сильном ливне система РСЭ 10 может также содействовать направлению ливневых вод из одной городской зоны в другую, в результате чего улучшается регулирование ливневых вод. Система РСЭ 10 направлена на решение проблем систем поддержания требуемой температуры и предлагает эффективную модель для расширяемой районной системы. В ней используется теплая и холодная вода, имеющая сравнительно невысокую температуру, которая протекает по трубопроводам 14, 16 соответственно, формирующим контур в качестве основной распределительной системы. К этой системе могут быть подсоединены различные контуры с различной температурой и компенсирующие друг друга для обеспечения максимально эффективной передачи энергии от одного контура или сети к другому контуру или сети. В дополнение к большим централизованным системам снабжения термальной энергией могут использоваться местные станции передачи термальной энергии меньших размеров, как показано на фиг. 9 (мини-установки) для добавления новых источников термальной энергии, а также для управления и сбалансированного распределения термальной энергии между различными контурами или сегментами контуров. Эта последняя функция помогает обеспечить соответствие капитальных затрат на систему РСЭ 10 текущей стадии разработки или налогооблагаемой базе, обеспечивая в то же время более масштабируемую систему РСЭ 10, которая может быть легко расширена с ростом и расширением района. Используя небольшие мини-установки на больших источниках или поглотителях энергии, можно обеспечивать поглощение низкотемпературного тепла из окружающей среды или из оборудования и осуществлять сбалансированную работу трубопроводов 14, 16 теплой и холодной воды. В этом случае также обеспечивается легкость расширения системы РСЭ 10, и каждая установка может направлять энергию в другие части системы. Взаимосвязанность системы РСЭ 10 повышает ее устойчивость и обеспечивает легкость расширения.
Мини-установки могут содержать любое количество тепловых насосов, насосов, теплообменников и резервуаров хранения энергии для обеспечения баланса и управления эффективным отбором, хранением и передачей термальной энергии из одного контура в другой. Такие мини-установки также помогают при осуществлении предварительной адаптации контура 12 и обеспечении максимальной эффективности доставки излишней термальной энергии к местам хранения по контуру 12. Этими местами хранения могут быть резервуары хранения энергии, выполненные из пластмассы, стекловолокна или металла, которые могут быть расположены внутри мини-установки или снаружи под землей. Использование нескольких тепловых насосов позволяет расширять установку при росте потребной мощности. Мини-установки могут быть модульными устройствами, изготавливаемыми и испытываемыми на заводе, и оборудование
- 12 022321 может устанавливаться в бетонных блоках, заглубленных в землю, или в маловысотных металлических кожухах заводского изготовления со съемными панелями. В случае зданий увеличенных размеров, таких как многоквартирные жилые дома или здания коммерческого назначения, мини-установки могут быть встроены в здания.
Имеющиеся источники энергии оцениваются на месте с точки зрения оптимизации, и система РСЭ 10 разрабатывается таким образом, чтобы ее оборудование располагалось возле этих источников для минимизации затрат и обеспечения устойчивого развития системы. Система РСЭ 10 также может использоваться для снижения общего количества энергии, необходимой для отопления, охлаждения и получения горячей воды в зданиях для бытовых нужд, путем компенсации энергии, необходимой для отопления, энергией, отдаваемой при охлаждении, в результате чего снижается общая стоимость инфраструктуры. Энергия, отдаваемая из зданий в одной зоне или накопленная от одного или нескольких источников, может передаваться в зоны, в которых требуется отопление. В этом случае нагрузка распределяется по району. Аналогично, холодная вода, отдаваемая из зданий при работе в режиме отопления или накопленная от одного или нескольких источников, будет более эффективно использоваться для охлаждения зданий. Это перераспределение энергии, используемой для целей отопления и охлаждения, обеспечивает снижение общего потребления энергии в сети и снижает количество требующихся дополнительных источников.
Ряд нижеуказанных специальных компонентов и суб-блоков может формировать часть системы РСЭ 10:
высокопроизводительные рядные насосы с малым напором, тройниковые соединительные элементы (с эффектом Вентури) из полиэтилена высокой плотности для подсоединения источников или потребителей, которые обеспечивают придание кинетической энергии потоку воды в основных трубопроводах системы РСЭ и работу в одно- или в двухтрубном режимах. Однотрубный режим обеспечивает работу системы при отключении одного из двух трубопроводов, хотя и с пониженной эффективностью, двух- или четырехтрубные соединители для подсоединения зданий и клапанные узлы для использования преимуществ одно- или двухтрубного режимов работы системы РСЭ, подземные многослойные резервуары (без давления) для хранения тепла, с водой или с водой и гравийной засыпкой, мини-установки для подключения к различным нагрузкам, источникам и к системе РСЭ, которые предназначены для доставки, отбора и хранения энергии, а также для управления обменом энергией с другими мини-установками и зонами в сети РСЭ, устройство измерения энергопотребления и программное обеспечение для расхода воды, отопления и охлаждения, программное обеспечение для системы регулирования температуры и расхода воды в системе РСЭ, доступные устройства дистанционного контроля температуры и давления в трубопроводах.
В Северной Америке большая часть источников термальной энергии обычно обеспечивает низкотемпературную энергию и для них необходимы тепловые насосы для повышения степени отопления или охлаждения. Многие тепловые насосы при их работе в составе системы РСЭ 10 могут обеспечивать коэффициент энергоэффективности, превышающий 5,5. В результате общее потребление энергии, расходуемой на отопление и охлаждение здания, снижается более чем на 80%, и общее потребление энергии в здании снижается более чем на 45%. За счет минимизации общего потребления электрической энергии в районе становятся более осуществимыми другие альтернативные виды энергии, в результате чего также повышается устойчивость развития проекта. При рассмотрении возможности организации распределенных источников энергии и обслуживания гибких механических систем имеются два варианта: преобразование энергии всех источников в высокотемпературную энергию (может быть неосуществимо для небольших низкотемпературных источников энергии) или распределение энергии при температурах окружающей среды. При модернизации системы энергоснабжения района в вышеуказанном втором варианте могут использоваться мини-установки снабжения энергией, содержащие тепловые насосы, которые могут обеспечивать повышение температуры до 135-180°Р, в зависимости от требований оптимальной интеграции системы.
В этом варианте обеспечивается максимум эффективности системы распределения при температурах окружающей среды при низкой стоимости и малых потерях энергии с системой доставки высокотемпературной энергии, что упрощает интеграцию, когда в существующем техническом помещении нет дополнительного места. Поскольку высокие температуры присутствуют лишь на небольших расстояниях, то потери в линии могут быть ограничены, и улучшается управление доставляемой энергией, в результате чего снижаются общие эксплуатационные расходы для системы РСЭ 10 на протяжении срока ее службы и снижаются требования к интеграции.
Контур 12 термальной энергии представляет собой систему, которая может потенциально вмещать большое количество термальной энергии, и, соответственно, избыточная энергия может храниться в контуре 12 за счет изменения средней температуры воды в одном из трубопроводов 14, 16. Эта возможность хранить энергию и регулировать температуру воды может обеспечивать ряд потенциальных преиму- 13 022321 ществ, включая снижение пиковых нагрузок и согласование нагрузки с возможностями системы. Согласование нагрузки осуществляется путем контроля температуры внешнего воздуха и температуры конструкций здания и повышения/понижения температуры воды в контуре 12 для лучшего соответствия ожидаемым нагрузкам, создаваемым отоплением и/или охлаждением, в результате чего оборудование будет работать более эффективно и будут улучшаться характеристики работы тепловых насосов. Снижение пиковых нагрузок осуществляется путем предварительной адаптации контура 12 для обеспечения соответствия ожидаемым нагрузкам, прежде чем будет достигнуто пороговое значение для цен на электричество для зданий жилого или делового назначения, в результате чего система РСЭ 10 может обеспечивать снижение пиковых расходов электричества или пиковых нагрузок. За счет предварительной адаптации контура 12 к пиковым расходам на электрическую энергию необходимо меньшее количество работающих насосов и тепловых насосов в эти часы, и то оборудование, которое будет работать в это время, будет использоваться более эффективно. При этом будут снижаться расходы по потребным пиковым нагрузкам для зданий с начислениями за потребные нагрузки и потенциально будет снижаться стоимость эксплуатации.
Хотя контур 12 представляет собой хранилище для термальной энергии, однако могут быть добавлены дополнительные емкости в форме резервуаров, устанавливаемых на территории района, или предварительно подогреваемые резервуары в здании. Например, предварительно нагреваемый резервуар может обеспечиваться как часть системы РСЭ 10.
Другим ключевым преимуществом системы РСЭ 10 является ее модульная структура. Система РСЭ 10 обеспечивает интеграцию инфраструктуры, при которой могут интегрироваться различные источники (как возобновляемые, так и работающие на ископаемом топливе), осуществляться управление общим энергопотреблением и требованиями к хранению энергию по всему району; и, кроме того, возможно объединение нескольких районов и управление энергопотреблением и возможностями хранения энергии во всей сети или во всем регионе. Система распределения и доставки энергии объединяет передачу низкотемпературной энергии с требованиями высокотемпературных подключений зданий для минимизации расходов на модернизацию существующих систем зданий, обеспечивает преимущества передачи низкотемпературной энергии с потребностью существующих систем зданий в интеграции высокотемпературной энергии, а также обеспечивает такие подключения зданий, при которых, в зависимости от потребности, может передаваться низкотемпературная или высокотемпературная энергия.
Система РСЭ 10 обеспечивает высокую надежность работы, которая связана с тем, что при совместном использовании мини-установок и трубопроводов теплой и холодной воды в конфигурации сети отдельные мини-установки могут быть отключены для осуществления технического обслуживания без нарушения работы всей системы РСЭ 10. Возможность комплексирования модулей внутри системы РСЭ 10 повышает надежность работы и снижает затраты на переоборудование за счет возможности согласования типа подключения здания и его потребностей в энергии. В системе РСЭ 10 может использоваться несколько зон давления и зон передачи термальной энергии. Мини-установки обеспечивают идеальные средства для интеграции зон с разными давлениями в пределах обслуживаемого района или в рамках сети РСЭ. Соседние зоны сети имеют свои контуры, перекрестно включаемые с насосами передачи или между двумя или более зонами. Для поддержания давления в трубах на приемлемом уровне, который позволяет использовать облегченные трубы, в условиях, когда возвышения соседних контуров существенно различаются, перекрестные подключения могут выполняться через теплообменники. Как уже указывалось, мини-установки также позволяют осуществлять равномерное распределение, управление и передачу энергии из одной зоны в другую, и можно осуществлять задание и управление потоками термальной энергии между различными зонами. Такое равномерное распределение может обеспечиваться, когда различные источники энергии имеют как внутрисуточные, так и сезонные колебания, в результате чего очень трудно как по техническим, так и по экономическим соображениям построить всю районную систему энергоснабжения лишь на одном источнике энергии. Модульное построение системы РСЭ и ее способность к интеграции различных источников снижает стоимость любого такого источника за счет обеспечения общей потребности района в энергии, причем подаваемая потребителям энергия обеспечивает учет будущих потребностей, и такие устойчиво развивающиеся источники могут использоваться для дальнейшего развития района, связанного с увеличением плотности застройки.
Поскольку высокие температуры присутствуют лишь на небольших расстояниях, то потери в линии могут быть ограничены, и улучшается управление доставляемой энергией, в результате чего снижаются общие эксплуатационные расходы для системы РСЭ 10 на протяжении срока ее службы, и снижаются требования к интеграции. Для обеспечении максимальной эффективности тепловых насосов, обеспечивающих повышенную температуру на выходе, может понадобиться предварительная адаптация температур трубопроводов системы РСЭ для обеспечения немного повышенной температуры на входе таких тепловых насосов. Это особенно важно в случае встраивания системы РСЭ в существующую застройку района, когда уже имеются здания, имеющие специфические ограничения в части энергоснабжения, и когда необходимо максимально использовать существующие системы отопления и охлаждения зданий. Это также означает, что может осуществляться более динамичное управление температурой по всему контуру для обеспечения требований отдельных зданий по отоплению и охлаждению, в результате чего
- 14 022321 снижаются затраты на подачу энергии и обеспечивается максимальная эффективность передачи энергии в каждое здание, подключенное к сети. Возможно более точное управление температурами в контуре для учета потребностей зданий в части отопления и охлаждения. Управление оборудованием здания может осуществляться с учетом возможности получения от сети всего, что необходимо этому оборудованию.
Claims (6)
1. Система энергоснабжения, содержащая контур термальной энергии, содержащий трубопровод теплой воды для потока воды, имеющей первую температуру; трубопровод холодной воды для потока воды, имеющей вторую температуру, которая ниже первой температуры; и по меньшей мере один насос, связанный с трубопроводом теплой воды и/или с трубопроводом холодной воды, для перекачивания через них воды;
узел подачи технической воды, содержащий трубопровод подачи технической воды, сообщающийся с трубопроводом теплой воды или с трубопроводом холодной воды и сообщающийся с источником технической воды, так что техническая вода подается в трубопровод теплой или холодной воды; и устройство регулирования давления, сообщающееся с трубопроводом подачи технической воды или с контуром термальной энергии с возможностью регулирования давления воды внутри контура термальной энергии;
устройство теплопередачи здания потребителя, сообщающееся с трубопроводами теплой и холодной воды и связанное термически со зданием потребителя, так что термальная энергия может передаваться между контуром термальной энергии и зданием потребителя; и трубопровод отбора технической воды, сообщающийся с трубопроводом теплой воды и сообщающийся со зданием потребителя, так что техническая вода может подаваться в здание для различных нужд, кроме питья.
2. Система по п.1, в которой узел подачи технической воды содержит также фильтрующее устройство, сообщающееся с трубопроводом подачи технической воды выше по потоку устройства регулирования давления.
3. Система по п.1, в которой устройство регулирования давления содержит по меньшей мере один насос для повышения давления технической воды выше уровня давления воды в контуре термальной энергии.
4. Система по п.3, в которой устройство регулирования давления может также содержать по меньшей мере один клапан управления и буферный резервуар, сообщающийся с насосом, с возможностью варьирования интенсивности потока технической воды, подаваемой в трубопровод теплой воды.
5. Система по п.1, содержащая также установку энергоснабжения, содержащую теплообменник контура, связанный термически с контуром термальной энергии и связанный термически с источником и/или с поглотителем тепла; систему труб, соединяющих теплообменник контура с трубопроводами теплой и холодной воды; и насос, связанный с системой труб, причем трубопровод подачи технической воды сообщается с системой труб.
6. Система по п.1, в которой температура технической воды выше второй температуры и трубопровод подачи технической воды сообщается с трубопроводом теплой воды.
(предшествующий уровень)
- 15 022321
Фаза 2
Фиг. 2 (предшествующий уровень)
Фиг. 3
Фиг. 4
- 16 022321
Фиг. 5(с)
- 17 022321
- 18 022321
Фиг. 5(ί)
- 19 022321
Фиг. 6
Фиг. 7
- 20 022321
Фиг. 8
Фиг. 9(а)
- 21 022321
Фиг. 9(Ь)
Фиг. 9(с)
Фиг. 9(ά)
- 22 022321
Фиг. 10
- 23 022321
Фиг. 11
Фиг. 12
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18762609P | 2009-06-16 | 2009-06-16 | |
| PCT/CA2010/000969 WO2010145040A1 (en) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | District energy sharing system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201270008A1 EA201270008A1 (ru) | 2012-06-29 |
| EA022321B1 true EA022321B1 (ru) | 2015-12-30 |
Family
ID=43355655
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201270008A EA022321B1 (ru) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | Система энергоснабжения |
| EA201491806A EA201491806A1 (ru) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | Система энергоснабжения |
| EA201491807A EA201491807A1 (ru) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | Система энергоснабжения |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201491806A EA201491806A1 (ru) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | Система энергоснабжения |
| EA201491807A EA201491807A1 (ru) | 2009-06-16 | 2010-06-16 | Система энергоснабжения |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120279681A1 (ru) |
| EP (2) | EP2443395A4 (ru) |
| JP (1) | JP2012530237A (ru) |
| KR (1) | KR20120033330A (ru) |
| CN (3) | CN104456687A (ru) |
| AU (1) | AU2010262686B2 (ru) |
| CA (1) | CA2765065A1 (ru) |
| EA (3) | EA022321B1 (ru) |
| MX (1) | MX2011013530A (ru) |
| WO (1) | WO2010145040A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201200245B (ru) |
Families Citing this family (92)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0801107L (sv) * | 2008-05-15 | 2009-11-10 | Scandinavian Energy Efficiency | Förfarande samt anordning för uppvärmning och kylning av flera småhus |
| US20110185730A1 (en) | 2010-02-03 | 2011-08-04 | Gebaeude Service GmbH | Three-conductor and four-conductor system for saving energy in connection with district heat |
| US20120211195A1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Heise Lorne R | Control for Geothermal Heating System |
| US20120298328A1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-11-29 | Hidden Fuels, Llc | Methods and apparatus for transferring thermal energy |
| JP5696005B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2015-04-08 | 三菱重工業株式会社 | 熱売買支援装置および熱売買支援システム |
| KR101297761B1 (ko) * | 2011-10-27 | 2013-08-20 | 한국에너지기술연구원 | 광대역 열펌프 시스템 |
| KR101319975B1 (ko) * | 2011-10-27 | 2013-10-22 | 한국에너지기술연구원 | 열에너지 네트워크 시스템 |
| JP5909684B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2016-04-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 暖房システム及び暖房システムの制御方法 |
| WO2013110396A1 (de) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Blockheizkraftwerk und verfahren zu dessen betrieb |
| JP5801214B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2015-10-28 | 株式会社日立製作所 | 地域熱エネルギー供給網の制御装置 |
| CN102654244B (zh) * | 2012-03-13 | 2013-12-25 | 哈尔滨工业大学 | 可再生能源的城市大热容水环系统 |
| EP2645005A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-02 | VGE bvba | A heat pump system using latent heat |
| FR2988814B1 (fr) * | 2012-03-28 | 2017-12-01 | Ifp Energies Now | Methode de mutualisation de l'energie thermique et systeme de boucle d'echange thermique entre sites industriels et tertiaires |
| GB2502341A (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Kensa Heat Pumps Ltd | System arranged to provide thermal energy to multiple consumers using heat pumps for heating and/or cooling |
| US9127851B2 (en) * | 2012-06-28 | 2015-09-08 | Yixin Yang | Heating and cooling system including a heat pump and a heat storage tank |
| CN103061381A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-24 | 刘定国 | 区域地源热泵系统源侧水和中水供水管网用户端给水系统 |
| DE202012103891U1 (de) | 2012-10-11 | 2012-12-10 | Bürger-Energie Fischerbach eG i. Gr. | Versorgungsnetz |
| JP5994130B2 (ja) * | 2012-11-19 | 2016-09-21 | 公立大学法人大阪市立大学 | 熱エネルギー搬送システム、熱融通システム及び熱エネルギー搬送方法 |
| US9562708B2 (en) * | 2012-12-03 | 2017-02-07 | Waterfurnace International, Inc. | Conduit module coupled with heating or cooling module |
| CN104048451A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 苏州风格机电安装工程有限公司 | 地源热泵系统及地源热泵空调 |
| DE102013214891A1 (de) * | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Wärmetechnische Verschaltung einer Geothermiequelle mit einem Fernwärmenetz |
| ITGE20130073A1 (it) * | 2013-07-30 | 2015-01-31 | Mario Luigi Ferrari | Rete termica multi-direzionale per impianti multi-energia |
| KR101541098B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-07-31 | 한국에너지기술연구원 | 열전용기기로 구축된 개별 열에너지 및 중앙 열에너지 공급 연계 시스템, 및 이를 운용하는 방법 |
| KR101515374B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-05-04 | 한국에너지기술연구원 | 열병합발전 시스템으로 구축된 개별 열/전기 에너지 및 중앙 열/전기 에너지 공급 연계 시스템, 및 이를 운용하는 방법 |
| JP6277513B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2018-02-14 | 公立大学法人大阪市立大学 | 熱エネルギー搬送システム及び熱融通システム |
| GB2542222B (en) * | 2014-01-09 | 2018-04-25 | Erda Master Ipco Ltd | Thermal energy network |
| EP3134685B1 (en) * | 2014-04-22 | 2024-01-10 | Vito | Broad band district heating and cooling system |
| JP6257450B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2018-01-10 | 株式会社日立製作所 | 熱源設備の運転計画作成装置及び運転計画作成方法 |
| US9937990B2 (en) | 2014-08-01 | 2018-04-10 | Circor Pumps North America, Llc | Intelligent sea water cooling system |
| JP6060463B2 (ja) * | 2014-10-23 | 2017-01-18 | クラフトワーク株式会社 | ヒートポンプシステム |
| ES2700748T3 (es) * | 2014-12-15 | 2019-02-19 | Watergy Gmbh | Sistema de transporte, almacenaje y uso de potenciales energéticos térmicos y termoquímicos |
| US9809083B2 (en) * | 2015-02-27 | 2017-11-07 | Mahle International Gmbh | HVAC system for electric vehicle with driving range extension |
| GB2544063B (en) * | 2015-11-03 | 2018-04-11 | Basic Holdings | Distributed heat pump network |
| GB2555762B (en) * | 2015-11-03 | 2018-11-28 | Basic Holdings | Distributed heat pump network |
| EP3165831A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | E.ON Sverige AB | A district thermal energy distribution system |
| WO2017076866A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-11 | E.On Sverige Ab | A local thermal energy consumer assembly and a local thermal energy generator assembly for a district thermal energy distibution system |
| EP3184914A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-28 | E.ON Sverige AB | A thermal server plant and a method for controlling the same |
| BE1023347B1 (fr) * | 2016-01-08 | 2017-02-10 | Elax Developpement Scs | Unité de contrôle pour contrôler une température d'un premier liquide caloporteur en entrée d'une pompe à chaleur eau/eau |
| JP6697891B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2020-05-27 | 株式会社竹中工務店 | 熱利用システム |
| JP6663740B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2020-03-13 | 株式会社竹中工務店 | 熱利用システム |
| EP3267118A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-10 | E.ON Sverige AB | Heating system |
| EP3267119A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-10 | E.ON Sverige AB | Combined heating and cooling system |
| CH712665B1 (fr) * | 2016-07-13 | 2023-02-28 | Geinoz Francois Ignace | Dispositif de distribution d'énergie thermique pour site urbain ou industriel. |
| EP3273169A1 (en) | 2016-07-19 | 2018-01-24 | E.ON Sverige AB | Heat transfer system |
| EP3273168A1 (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-24 | E.ON Sverige AB | Method for controlling heat transfer between a local cooling system and a local heating system |
| CN109564438B (zh) * | 2016-07-20 | 2022-02-22 | 威拓股份有限公司 | 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加 |
| EP3296647A1 (en) * | 2016-09-20 | 2018-03-21 | E.ON Sverige AB | Energy distributing system |
| JP6913449B2 (ja) * | 2016-11-04 | 2021-08-04 | 株式会社竹中工務店 | 地中熱利用システム |
| EP3372903A1 (en) * | 2017-03-07 | 2018-09-12 | E.ON Sverige AB | A local thermal energy consumer assembly and a local thermal energy generator assembly for a district thermal energy distribution system |
| EP3399247A1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-11-07 | E.ON Sverige AB | District energy distributing system |
| EP3399246A1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-11-07 | E.ON Sverige AB | District energy distributing system and method of providing mechanical work and heating heat transfer fluid of a district thermal energy circuit |
| CN106989430B (zh) * | 2017-05-17 | 2022-07-19 | 清华大学 | 一种集成利用工业余热的集中供热系统及其使用方法 |
| EP3673218A4 (en) * | 2017-08-21 | 2021-01-27 | Optimum Energy, LLC | SYSTEMS AND METHODS TO REDUCE THE ENERGY CONSUMPTION OF A SYSTEM FOR DISTRIBUTION OF CHILLED WATER |
| EP3505833A1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-03 | Brunnshög Energi AB | Method for improved utilization of energy grids |
| EP3505831A1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-03 | Brunnshög Energi AB | Control unit and method for controlling a local distribution system's outtake of heat or cold from a thermal energy distribution grid |
| EP3569935B1 (en) * | 2018-05-17 | 2020-09-16 | E.ON Sverige AB | Reversible heat pump assembly and district thermal energy distribution system comprising such a reversible heat pump assembly |
| EP3803217A4 (en) | 2018-05-30 | 2022-03-02 | Kymi-Solar Oy | HEATING AND COOLING SYSTEM, METHOD AND USE OF THE RELATED SYSTEM |
| US10754357B2 (en) * | 2018-06-19 | 2020-08-25 | International Business Machines Corporation | Optimizing a water recovery system |
| EP3587949A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-01 | E.ON Sverige AB | Method and controller for controlling a reversible heat pump assembly |
| GB2575310B (en) | 2018-07-06 | 2020-10-07 | Basic Holdings | Distributed heating and cooling network |
| GB2575858B (en) * | 2018-07-26 | 2023-03-15 | Icax Ltd | Balanced energy network |
| WO2020024050A1 (en) | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Natural Resources | Single-pipe thermal energy system |
| EP3608596A1 (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-12 | E.ON Sverige AB | Loal heat extracting assembly having passive and active elements and a local energy distributing system comprising a plurality of such local heat extracting assemblies |
| US11359597B2 (en) * | 2018-10-04 | 2022-06-14 | Gaylord Olson | Combined pumped hydro and thermal energy storage |
| EP3663651A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | E.ON Sverige AB | Controlling of a thermal energy distribution system |
| EP3702683A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-02 | E.ON Sverige AB | Heat pump assembly and method of controlling the same |
| EP3705788A1 (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-09 | E.ON Sverige AB | A method and a server for verifying a physical connection of an unverified thermal device to a specific combined district heating and cooling system |
| FI129736B (fi) * | 2019-03-11 | 2022-08-15 | Hoegforsgst Oy | Kaukolämpöjärjestelmä |
| EP3751205A1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-16 | E.ON Sverige AB | Method and control server for controlling a district thermal energy distribution system |
| EP3792556A1 (fr) * | 2019-09-10 | 2021-03-17 | Apterix SA | Systeme d'appoint pour un reseau de distribution d'energie thermique basse temperature |
| US11680736B2 (en) * | 2019-11-19 | 2023-06-20 | Melink Solar & Geo, Inc. | Heat pump system utilizing domestic water |
| EP3865778A1 (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-18 | E.ON Sverige AB | Thermal energy assembly |
| HRP20240330T1 (hr) * | 2020-03-05 | 2024-05-24 | E.On Sverige Ab | Sustav i postupak za smanjenje temperature tekućine za prijenos topline u sustavu grijanja |
| EP3879187A1 (en) * | 2020-03-12 | 2021-09-15 | E.ON Sverige AB | Improved efficiency for a heat extracting system and/or a heat depositing system |
| KR102343585B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2021-12-29 | 한국에너지기술연구원 | 양방향 계간 축열 시스템 |
| EP3916309A1 (en) * | 2020-05-26 | 2021-12-01 | E.ON Sverige AB | Controlling of a district thermal energy distribution system |
| CN113776138A (zh) * | 2020-06-10 | 2021-12-10 | 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 | 制冷制热节能系统及应用其进行节能的方法 |
| EP3933283A1 (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-05 | E.ON Sverige AB | Thermal energy extraction assembly |
| EP3933280A1 (en) * | 2020-07-03 | 2022-01-05 | E.ON Sverige AB | A local heat extracting assembly |
| AU2020459543B2 (en) * | 2020-07-23 | 2024-02-22 | Bechtel Energy Technologies & Solutions, Inc. | Systems and methods for utilizing boil-off gas for supplemental cooling in natural gas liquefaction plants |
| CN111998574B (zh) * | 2020-08-25 | 2021-11-26 | 广州天萌建筑设计有限公司 | 商业综合体空调能源回收方法及系统 |
| CN112378125A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-19 | 浙江省海洋科学院 | 一种热泵式海水处理系统 |
| EP4008969A1 (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-08 | E.ON Sverige AB | Thermal energy balancing device |
| EP4019853A1 (en) * | 2020-12-22 | 2022-06-29 | E.ON Sverige AB | Thermal energy balancing device |
| HU5373U (hu) * | 2021-05-03 | 2022-01-28 | Laszlo Szentgyoergyi | Hûtési-fûtési energia betároló és felhasználó rendszer |
| DE202022101249U1 (de) | 2022-03-08 | 2022-03-14 | Projekt Kastanienallee am Teich GmbH & Co. KG | Wärmepumpensystem und Quartier |
| JPWO2023181091A1 (ru) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | ||
| DE102022209850A1 (de) * | 2022-09-19 | 2024-03-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Wärmepumpenanordnung, Verfahren zu deren Betrieb und damit ausgestattetes Gebäude |
| FI20225870A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-03-31 | Fortum Oyj | Controlling the heating system |
| SI26426A (sl) * | 2022-10-28 | 2024-04-30 | Dravske Elektrarne Maribor D.O.O. | Metoda in naprava za proizvodnjo toplote in /ali električne energije z geotermično gravitacijsko toplotno cevjo |
| DE102022132759A1 (de) | 2022-12-09 | 2024-06-20 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | System zur Wärme- und Kälteversorgung mehrerer Verbraucher |
| FR3144268A1 (fr) | 2022-12-27 | 2024-06-28 | Watinyoo | Système d’échange thermique par boucle d’échange géothermique associé a à des sources de chaleur additionnelles |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3176759A (en) * | 1960-06-03 | 1965-04-06 | Elwood A Windham | Air conditioning systems |
| US3283808A (en) * | 1962-07-13 | 1966-11-08 | Luwa Ag | Air conditioning system |
| DE1269318B (de) * | 1964-02-20 | 1968-05-30 | Meyer Fa Rud Otto | Hochdruck-Klima- oder Lueftungsanlage mit einem in mehrere Zonen unterteilten Dreileiter-Wassernetz und gemeinsamen Waerme- und Kaelteerzeugern fuer alle Zonen |
| US3838813A (en) * | 1973-03-15 | 1974-10-01 | K Brosenius | Heating system for one-family houses |
| DE3123875A1 (de) * | 1980-06-18 | 1982-03-18 | AGA-CTC Värmeväxlare AB, 37201 Ronneby | "abnehmerzentrum fuer bereichsheizsysteme" |
| EP0048518A1 (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | AWB Apparatenfabriek Warmtebouw B.V. | A district or block heating system |
| CA2044448A1 (en) * | 1990-06-13 | 1991-12-14 | Gregory A. S. Allen | Integrated heating, cooling and ventilation system |
| WO1995020133A1 (en) * | 1994-01-24 | 1995-07-27 | Abb Installaatiot Oy | A method concerning a thermal energy distribution system, and a thermal energy distribution system |
| WO2005075894A1 (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Svend Frederiksen | Thermal energy distribution system |
| CA2541378A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-09-25 | Richard Laroche | Geothermal aqueduct network |
| CA2577224A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-30 | Peter J. Beaini | Central grey water heat recovery system |
| DE202007017967U1 (de) * | 2007-12-20 | 2009-02-12 | Karsch, Hans-Ulrich | System zur Errichtung und Anzahl von im Erdreich errichteten Erdwärmevorrichtungen |
| WO2009139699A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Scandinavian Energy Efficiency Co Seec Ab | Heating and cooling network for buildings |
| WO2010094737A1 (fr) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | Fonciere De L'europe S.A. | Système de récupération et de réutilisation des eaux usées et pluviales d'un ensemble d'habitations |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1425508A (en) * | 1973-03-02 | 1976-02-18 | Brosenius K H | Heating system for single dwelling houses |
| GB1584872A (en) * | 1976-07-09 | 1981-02-18 | Laing Nikolaus | Heating circuits supplied from district heating grids |
| GB2076524B (en) * | 1980-05-23 | 1985-03-13 | Bell George Malcolm | District heating |
| DE3038579C2 (de) * | 1980-10-13 | 1984-09-20 | Franz Karl 8500 Nürnberg Krieb | Speichersystem für Raumheizungsanlage |
| DE3613671A1 (de) * | 1986-04-23 | 1987-10-29 | Franz Dr Ing Maly | Fernheizungssystem fuer weitverzweigte versorgungsnetze |
| JPS63294425A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-12-01 | Ohbayashigumi Ltd | 水再生利用システムの一部をエネルギ−バスとして使用するシステム |
| JPH04103932A (ja) * | 1990-08-21 | 1992-04-06 | Ebara Corp | 空気調和装置とその運転方法 |
| JPH05280771A (ja) * | 1991-12-13 | 1993-10-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 空調システム |
| FI98857C (fi) * | 1994-01-24 | 1997-08-25 | Abb Installaatiot Oy | Menetelmä ja järjestelmä lämmitys- ja/tai jäähdytystehon siirtämiseksi |
| SE506568C2 (sv) * | 1996-12-20 | 1998-01-12 | Split Vision Dev Ab | Anordning vid ett avloppsystem samt ett förfarande för transport av avloppsvatten |
| US6132138A (en) * | 1997-10-24 | 2000-10-17 | Haese; Larry Wayne | Gray water recycling system |
| US6604376B1 (en) * | 1999-01-08 | 2003-08-12 | Victor M. Demarco | Heat pump using treated water effluent |
| JP2001153381A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-06-08 | Kobe Steel Ltd | 地域熱供給システム |
| US6889520B2 (en) * | 2001-02-16 | 2005-05-10 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Inter-region thermal complementary system by distributed cryogenic and thermal devices |
| US6688129B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-02-10 | Ronald S Ace | Geothermal space conditioning |
| JP2005233475A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Ebara Refrigeration Equipment & Systems Co Ltd | ヒートポンプシステム |
| CA2526321A1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-14 | Free Energy Solutions Inc. | Geothermal exchange system using a thermally superconducting medium |
| GR1005315B (el) * | 2005-09-22 | 2006-10-06 | Αριστειδης Αφεντουλιδης | Νεο τρισωληνιο συστημα |
| SE530417C2 (sv) * | 2005-11-02 | 2008-05-27 | Kimmo Yliniemi | En anordning för mätning av energiåtgång fär att värma upp tappvatten |
| US20080175668A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Larry Wayne Haese | Graywater recycling system including rainwater recovery |
| US20100018668A1 (en) * | 2007-02-19 | 2010-01-28 | Daniel Favrat | Co2 based district energy system |
| DE102007022950A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Weiss, Dieter | Verfahren zum Transport von Wärmeenergie und Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens |
| US20140262998A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Chris Wagner | Water System |
-
2010
- 2010-06-16 US US13/378,035 patent/US20120279681A1/en not_active Abandoned
- 2010-06-16 EA EA201270008A patent/EA022321B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-06-16 KR KR1020127000801A patent/KR20120033330A/ko not_active Application Discontinuation
- 2010-06-16 CN CN201410581588.4A patent/CN104456687A/zh active Pending
- 2010-06-16 CA CA2765065A patent/CA2765065A1/en not_active Abandoned
- 2010-06-16 MX MX2011013530A patent/MX2011013530A/es unknown
- 2010-06-16 EA EA201491806A patent/EA201491806A1/ru unknown
- 2010-06-16 EP EP10788581.6A patent/EP2443395A4/en not_active Withdrawn
- 2010-06-16 EA EA201491807A patent/EA201491807A1/ru unknown
- 2010-06-16 WO PCT/CA2010/000969 patent/WO2010145040A1/en active Application Filing
- 2010-06-16 CN CN201410581565.3A patent/CN104501276A/zh active Pending
- 2010-06-16 CN CN201080032874.5A patent/CN102460024B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-06-16 EP EP14181201.6A patent/EP2837895A3/en not_active Withdrawn
- 2010-06-16 AU AU2010262686A patent/AU2010262686B2/en not_active Ceased
- 2010-06-16 JP JP2012515305A patent/JP2012530237A/ja active Pending
-
2012
- 2012-01-12 ZA ZA2012/00245A patent/ZA201200245B/en unknown
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3176759A (en) * | 1960-06-03 | 1965-04-06 | Elwood A Windham | Air conditioning systems |
| US3283808A (en) * | 1962-07-13 | 1966-11-08 | Luwa Ag | Air conditioning system |
| DE1269318B (de) * | 1964-02-20 | 1968-05-30 | Meyer Fa Rud Otto | Hochdruck-Klima- oder Lueftungsanlage mit einem in mehrere Zonen unterteilten Dreileiter-Wassernetz und gemeinsamen Waerme- und Kaelteerzeugern fuer alle Zonen |
| US3838813A (en) * | 1973-03-15 | 1974-10-01 | K Brosenius | Heating system for one-family houses |
| DE3123875A1 (de) * | 1980-06-18 | 1982-03-18 | AGA-CTC Värmeväxlare AB, 37201 Ronneby | "abnehmerzentrum fuer bereichsheizsysteme" |
| EP0048518A1 (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | AWB Apparatenfabriek Warmtebouw B.V. | A district or block heating system |
| CA2044448A1 (en) * | 1990-06-13 | 1991-12-14 | Gregory A. S. Allen | Integrated heating, cooling and ventilation system |
| WO1995020133A1 (en) * | 1994-01-24 | 1995-07-27 | Abb Installaatiot Oy | A method concerning a thermal energy distribution system, and a thermal energy distribution system |
| WO2005075894A1 (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Svend Frederiksen | Thermal energy distribution system |
| CA2541378A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-09-25 | Richard Laroche | Geothermal aqueduct network |
| CA2577224A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-30 | Peter J. Beaini | Central grey water heat recovery system |
| DE202007017967U1 (de) * | 2007-12-20 | 2009-02-12 | Karsch, Hans-Ulrich | System zur Errichtung und Anzahl von im Erdreich errichteten Erdwärmevorrichtungen |
| WO2009139699A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Scandinavian Energy Efficiency Co Seec Ab | Heating and cooling network for buildings |
| WO2010094737A1 (fr) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | Fonciere De L'europe S.A. | Système de récupération et de réutilisation des eaux usées et pluviales d'un ensemble d'habitations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2837895A3 (en) | 2015-03-04 |
| CN102460024B (zh) | 2014-12-10 |
| MX2011013530A (es) | 2012-05-23 |
| EA201491807A1 (ru) | 2015-05-29 |
| EP2837895A2 (en) | 2015-02-18 |
| EA201491806A1 (ru) | 2015-01-30 |
| AU2010262686B2 (en) | 2015-09-24 |
| WO2010145040A1 (en) | 2010-12-23 |
| ZA201200245B (en) | 2012-09-26 |
| CN104456687A (zh) | 2015-03-25 |
| US20120279681A1 (en) | 2012-11-08 |
| CA2765065A1 (en) | 2010-12-23 |
| CN104501276A (zh) | 2015-04-08 |
| KR20120033330A (ko) | 2012-04-06 |
| EP2443395A1 (en) | 2012-04-25 |
| CN102460024A (zh) | 2012-05-16 |
| AU2010262686A1 (en) | 2012-02-02 |
| JP2012530237A (ja) | 2012-11-29 |
| EA201270008A1 (ru) | 2012-06-29 |
| EP2443395A4 (en) | 2014-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA022321B1 (ru) | Система энергоснабжения | |
| US11371720B2 (en) | Thermal energy network and methods of providing thermal energy | |
| US10598412B2 (en) | Supplemental heat transfer apparatus for geothermal systems | |
| CN103124845B (zh) | 用于产生补充电能的方法和设备 | |
| DK2438358T3 (en) | Heating System | |
| KR100780281B1 (ko) | 고효율 수열원 히트 펌프 냉난방 시스템 | |
| KR100893828B1 (ko) | 복합 발전을 연계한 복합 열원 히트 펌프 냉난방 방법 | |
| CN107143948A (zh) | 可蓄能可大温差的梯级冷热源系统 | |
| JP3036634B1 (ja) | 分散型ヒートポンプ装置による地域冷暖房システム | |
| RU2483255C1 (ru) | Способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта и скважинные теплообменники для осуществления вариантов способа | |
| CN104864447B (zh) | 综合可再生能源供冷供热系统 | |
| CA2919554C (en) | Temperature management system | |
| JP4046687B2 (ja) | 地熱利用の空調システム | |
| CN203113425U (zh) | 区域地源热泵系统源侧水·中水公共供水管网系统 | |
| CN102943502B (zh) | 区域地源热泵系统源侧水·中水公共供水管网系统 | |
| KR102251895B1 (ko) | 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템 | |
| Zosseder | Scenario Catalogue | |
| Jebamalai | About HeatNet NWE | |
| WO2023110782A1 (en) | Building and heating system and method of operating heating | |
| CN115355574A (zh) | 一种分布式冷热源的空调系统 | |
| Einarsson | Geothermal energy application for heating systems in selected towns in Poland–an insight and recommendation from the Icelandic point of view | |
| ITRE20110096A1 (it) | Metodo ed impianto per lo sfuttamento di energia rinnovabile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |