FI113203B - A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose - Google Patents

A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose Download PDF

Info

Publication number
FI113203B
FI113203B FI20010727A FI20010727A FI113203B FI 113203 B FI113203 B FI 113203B FI 20010727 A FI20010727 A FI 20010727A FI 20010727 A FI20010727 A FI 20010727A FI 113203 B FI113203 B FI 113203B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
district
network
cooling
heat
water
Prior art date
Application number
FI20010727A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20010727A (en
FI20010727A0 (en
Inventor
Goeran Adolf Oehman
Antti Ivaska
Urpo Holma
Ilkka Syrjaelae
Original Assignee
Turku En Ab Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turku En Ab Oy filed Critical Turku En Ab Oy
Priority to FI20010727A priority Critical patent/FI113203B/en
Publication of FI20010727A0 publication Critical patent/FI20010727A0/en
Publication of FI20010727A publication Critical patent/FI20010727A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI113203B publication Critical patent/FI113203B/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

113203113203

Tapa pumpata lämpöä jäähdytysjärjestelmässä, erityisesti kaukojäähdytysver-kossa kiertävästä vedestä siten syntyneen hukkalämmön talteenottamiseksi sekä laite tätä varten - Sätt att pumpa värme ur vatien cirkulerande i ett kylsys-tem, speciellt i ett fjärrkylnät för ätervinning av sä bildad spillvärme samt 5 anordning därför Tämä keksintö kohdistuu tapaan pumpata lämpöä jäähdytysjärjestelmässä, edullisesti kaukojäähdytysverkossa kiertävästä vedestä ja hyödyntää siten syntynyt hukka-lämpö.A method of pumping heat in a cooling system, in particular to recover wasted heat from water circulating in a district cooling network, and a device for this purpose. a way of pumping heat from the water circulating in the cooling system, preferably the district cooling network, and utilizing the waste heat thus generated.

10 Tämä keksintö kohdistuu lisäksi laitteeseen kaukojäähdytysverkossa kiertävän veden jäähdyttämiseksi ja näin syntyneen hukkalämmön hyödyntämiseksi ja erityisesti sellaiseen laitteeseen, johon kuuluu kompressorikäyttöinen kylmälaitteisto, jossa on jäähdytys väliaineen virtaussuunnassa peräkkäin piirissä: kompressori, lauhdutin, 15 paineenalennusventtiili sekä höyrystin, jonka lämpöä luovuttavalle puolelle on yhdistetty kaukojäähdytysverkossa lämmenneen veden tulojohto ja höyrystimessä jäähtyneen kaukojäähdyty s verkkoon palautettavan veden poistojohto.The present invention further relates to an apparatus for cooling water circulating in a district cooling network and utilizing the waste heat thus generated, and in particular an apparatus comprising a compressor-driven refrigeration apparatus having a cooling medium in a sequential circuit: a compressor, a condenser, a the water supply line and the evaporative cooling water return line.

Suomessa kaukojäähdytyksen kysyntä ja yleensä huoneistojen jäähdytyksen tarve on 20 tullut ajankohtaiseksi vasta 1990-luvun alusta lukien, jolloin voimakas tietoteknii-t · t : kan kehitys lisäsi toimistotilojen lämpökuormaa ja ilmastointitarvetta. Kysynnästä 1, johtuen onkin kaukojäähdytyksen tuotanto aloitettu Suomessa muutamissa kaupun- : ” ’: geissa. Yleisesti ottaen on huoneilman laatuun alettu kiinnittää kaikilla tavoin huo- : miota. Tutkimuksissa on todettu, että työssä viihtyvyys ja työtehokkuus paranevat **·*' 25 huomattavasti oikein ilmastoiduissa olosuhteissa. Vanhoissa toimisto-, hotelli- tai ,, , liikehuoneistoissa ei yleensä ole tilaa asianmukaisten ilmastointi- ja jäähdytysjärjes- ’.. ^ telmien rakentamiseen. Lisäksi voivat ahtaisiin tiloihin asennettavat lauhdutinyksi- köt aiheuttaa sellaisen meluongelman, että toivottavaa viihtyvyyden parantumista ei ; saavutetakaan. Tämä ongelma esiintyy varsinkin talo- tai huoneistokohtaisissa jääh- 30 dytysjärjestelmissä.In Finland, the demand for district cooling and, in general, the need for refrigeration of apartments 20 has only become topical since the early 1990s, when the rapid development of information technology increased the heating load and air conditioning demand of office premises. Due to demand 1, production of district cooling has begun in a few cities in Finland. In general, attention has been paid to the quality of room air in every way. Studies have shown that workplace comfort and efficiency at work ** · * '25 are significantly improved under well-ventilated conditions. Old office, hotel or business premises generally do not have the space to build appropriate air-conditioning and cooling systems. In addition, condenser units installed in confined spaces may cause a noise problem such that the desired improvement in comfort does not occur; be reached. This problem occurs especially in house or apartment-specific cooling systems.

* » 2 113203* »2 113203

On tunnettua, että määrätyissä olosuhteissa voidaan keskitetyn kylmäntuotannon eli nk. kaukojäähdytyksen avulla saavuttaa merkittäviä etuja verrattuna kiinteistökohtaiseen jäähdytykseen siitä huolimatta, että kaukojäähdytyksen jakelua varten on 5 rakennettava erillinen putkiverkosto. Olemassa olevaa kaukolämmön putkiverkostoa ei voida käyttää kylmän jakeluun, koska lämpöä tarvitaan myös kesällä mm. käyttöveden lämmitykseen eikä kaukolämmön toimitusta voida näin ollen keskeyttää. Putki verkon suuret perustamiskustannukset ovat kuitenkin johtaneet siihen, että toistaiseksi ei ainakaan Suomessa tavoitella suuria taajamia kokonaan kattavia kaukojääh-10 dytysjärjestelmiä, vaan rakennetaan pienempiä, tyypillisesti muutaman MW:n kokoisia, paikallisia kaukojäähdytyskeskuksia sinne, missä on lähietäisyydellä useampia kylmän suurkuluttajia ja tuotanto on tavalla tai toisella keskitettävissä.It is known that, under certain conditions, centralized cold production, so-called district cooling, can provide significant advantages over property-specific cooling, despite the fact that a separate pipeline network for the distribution of district cooling is required. The existing district heating pipeline network cannot be used for cold distribution, as heat is also needed in summer, for example. therefore, the supply of domestic hot water cannot be interrupted. However, the high set-up costs of the pipeline network have meant that, so far, at least in Finland, no comprehensive district cooling systems for large agglomerations are sought, but smaller, typically a few MW, local district cooling centers are being built where there are more the other can be centralized.

Tällaisen kaukojäähdytyskeskuksen kylmäkoneisto tuottaa aina hukkalämpövirran, 15 joka on suurempi kuin laitoksen kylmäteho. Tästä hukkalämpövirrasta on tähän saakka yleensä päästy eroon johtamalla se ulkoilmaan tai vesistöön tehokkaiden lämmönvaihtimien avulla. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tapa ja laite, jolla tätä hukkalämpövirta voidaan edullisesti hyödyntää kaukolämmön tuottamiseen.The refrigeration plant of such a district cooling center always produces a waste heat stream 15 which is greater than the refrigeration capacity of the plant. Until now, this waste heat stream has generally been eliminated by introducing it into the open air or waterways through efficient heat exchangers. It is an object of the present invention to provide a way and apparatus for advantageously utilizing this waste heat stream to produce district heat.

: 20 ’ Aikaisemmin on ollut tunnettua, että lauhdelämpöä on johdettu kaukolämpöverkon ’... t paluujohtoon tai lämpöarvoa nostettu jollakin lisälämmönlähteellä ja tämän jälkeen • · johdettu kaukolämpöverkon menojohtoon. Ensimmäisessä tapauksessa ei lämmön-tuotannosta ole sanottavaa hyötyä tai se ei ole teknisesti mahdollista kaukolämpö-25 verkon kaikissa osissa. Paluujohtoon lämpöä siirrettäessä nousee paluujohdon läm- I * · i V pötila ja paluuverkon lämpöhäviöt kasvavat vastaavasti. Lisäksi toimenpide aiheut- ; ‘ taa suurehkot pumppauskustannukset lisääntyneen vedenkierros seurauksena. Mikä- ’.. ‘ li hukkalämpöä siirretään paluuveteen muualla kuin voimalaitoksessa ei lämmöntuo tannosta ole sanottavaa hyötyä tai se ei ole teknisesti mahdollista kaukolämpöverkon t » • 30 kaikissa osissa. Paluujohtoon lämpöä siirrettäessä nousee paluujohdon veden lämpö- 1 * 113203 3 tila ja lämpöhäviöt kasvavat vastaavasti. Lisäksi toimenpide aiheuttaa suurehkot pumppauskustannukset lisääntyneen vedenkierron seurauksena.: 20 'In the past, it has been known that condensate heat is supplied to the return line of the district heating network ... ... or raised by an additional heat source and then • · supplied to the district heating network supply line. In the first case, heat production has little or no technical benefit in all parts of the district heating network. As heat is transferred to the return line, the return temperature of the return line increases, and the heat loss of the return network increases accordingly. In addition, the measure caused: 'Ensures higher pumping costs as a result of increased water circulation. Transferring waste heat to the return water outside the power plant is of no significant benefit or is technically not feasible in all parts of the district heating network. As the heat is transferred to the return line, the return temperature of the return line increases 1 * 113203 3 and the heat loss increases accordingly. In addition, the operation will result in higher pumping costs as a result of increased water circulation.

Suomalainen patenttijulkaisu FI 98858 C esittää kaukojäähdytysverkossa syntyneen 5 hukkalämmön johtamista kaukolämpöverkon paluujohtoon.Finnish patent publication FI 98858 C discloses the introduction of 5 waste heat generated in the district cooling network into the return line of the district heating network.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada tapa pumpata lämpöä jäähdytysjärjestelmässä, edullisesti kaukojäähdytysverkossa kiertävästä vedestä näin syntyneen hukkalämmön hyödyntämiseksi.It is therefore an object of the present invention to provide a way of pumping heat in a cooling system, preferably in a district cooling network, to utilize the waste heat thus generated from the water circulating.

1010

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada edellä mainitun tavan toteuttamiseen tarkoitettu laite kaukojäähdytysverkossa kiertävän veden jäähdyttämiseksi, johon kuuluu kompressorikäyttöinen kylmälaitteisto, jossa on jäähdytysvä-liaineen virtaussuunnassa peräkkäin piirissä: kompressori, lauhdutin, paineenalen-15 nusventtiili sekä höyrystin, jonka lämpöä luovuttavalle puolelle on yhdistetty kaukojäähdytysverkossa lämmenneen veden tulojohto ja höyrystimessä jäähtyneen kauko-jäähdytysverkkoon palautettavan veden poistojohto.It is a further object of the present invention to provide an apparatus for executing the above method for cooling water circulating in a district cooling network, comprising a compressor-driven refrigeration system having a cooling medium in a sequential circuit: a compressor, condenser, a a hot water supply line and a water line returning to the evaporator cooled district cooling network.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisten patenttivaatimusten itse-'·' 20 näisistä patenttivaatimuksista 1 ja 8, jotka erikseen määrittelevät esillä olevan kek- ' sinnön suojapiirin. Muut patenttivaatimukset määrittelevät ainoastaan keksinnön • · '. ··, suosittuja suoritusmuotoja esimerkinomaisesti.The main features of the invention are set forth in claims 1 and 8 of the appended claims, which separately define the scope of the present invention. Other claims only define the invention. ··, popular embodiments by way of example.

• < :***: Esillä oleva keksintö perustuu siis jäähdytysjärjestelmässä ja aivan erityisesti kauko- 25 jäähdytysverkossa kiertävästä vedestä pumpattavan hukkalämmön hyödyntämiseen : · ’ kaukolämmön tuotannossa, eli nk. yhdistettyyn kylmän ja lämmön tuotantoon.• <: ***: The present invention is therefore based on the utilization of waste heat pumped from water circulating in a cooling system, and especially in a district cooling network: · in district heat production, i.e. the so-called combined cold and heat production.

* · ' · · · * Yhdistämällä kaukojäähdytyksen tuotanto kaukolämmön jakelujärjestelmän kanssa, voidaan Suomen oloissa kesäaikana hyödyntää kaikki kylmätuotannossa syntyvä ; ; 30 hukkalämpö eli lauhde-energia erityisesti silloin, kun lämpöverkko kattaa koko taa- 113203 4 jaman ja kylmäntuotannossa syntyvä lauhde-energia ja tarvittava kaukolämpöener-gia ovat tasapainossa keskenään. Yleisesti ottaen tämä ei ole mahdollista kiinteistökohtaisessa järjestelmässä, vaikka käytettäisiin osittaista akkumulointia tai muuta vastaavaa vaiheistusta. Lisäksi on otettava huomioon lämpöverkon haltijan intressit 5 ja halu ottaa vastaan syntyvää energiaa. Kiinteistökohtaisena tämäntyyppinen hukka-lämmön talteenotto ei ole taloudellisesti kannattavaa jo pelkästään laiteteknisistä syistä sekä lämmön laatuun liittyvistä vastuusyistä.* · '· · · * By combining district cooling production with a district heating distribution system, in the summer conditions in Finland all that can be produced in cold production can be utilized; ; 30 waste heat, or condensate energy, especially when the heating network covers the whole of the heat and the condensate energy generated in cold production and the required district heating energy are in balance. In general, this is not possible in a building-specific system, even if partial accumulation or similar phasing is used. In addition, the interests of the heat network operator 5 and the desire to absorb the energy generated must be taken into account. As a property-specific, this type of waste heat recovery is not economically viable either for technical reasons alone or for heat quality liability.

Silloin, kun lämpöä pumpataan kaukojäähdytysverkossa kiertävästä vedestä siten 10 syntyneen hukkalämmön hyödyntämiseksi, on edullista, että kaukojäähdytystä tuottava keskus sijaitsee lähellä kaukolämpöverkkoa, jonka takana on riittävän paljon lämmön kulutusta suhteessa hukkalämpötehoon. Johtamalla kaukojäähdytyksen tuotannossa syntyvää hukkalämpöä kaukolämpöverkon paluujohdosta erotettuun sivu-virtaan ennen sen palauttamista kaukolämpöverkon menojohtoon, saavutetaan paitsi 15 säästöjä kaukolämmön tuotantokustannuksissa myös muita etuja.When heat is pumped to utilize the waste heat thus generated from the water circulating in the district cooling network, it is preferable that the district cooling generating center is located close to the district heating network with a sufficient amount of heat behind the waste heat output. By introducing waste heat from district heating production into a side stream separated from the return line of the district heating network before returning it to the supply line of the district heating network, there are not only 15 additional savings in district heating production costs.

Kaukojäähdytyksen tuotannossa on osoittautunut olevan mm. seuraavanlaisia ongelma-alueita, joiden ratkaisemiseen esillä oleva keksintö tarjoaa ratkaisun, a) Erittäin vaikeaksi koettu suurehkojen ilmalauhduttimien asentaminen taajama-20 alueelle poistuu, koska lauhdelämpö voidaan siirtää kaukolämpöverkkoon.In the production of district cooling it has proved to be e.g. The following problem areas for which the present invention provides a solution, a) Installation of large air condensers in the urban area, which is very difficult, is eliminated because condensate heat can be transferred to the district heating network.

‘ b) Ongelmia aiheuttavat vastaavanlaiset veden höyrystämiseen perustuvat lauhdut- , · · ·. timet, joiden huolto ja talvikunnossapito tulee kalliiksi Suomen olosuhteissa jää- tymisen estämisen tai tyhjennystoimenpiteiden vuoksi. Esillä olevassa keksin-: ' y nössä lauhdutinpiiri on jatkuvassa yhteydessä kaukolämpöverkkoon, jolloin jää- 25 tymisvaaraa ei ole eikä lauhdutuspiirissä tarvitse käyttää glykolia.'(B) Similar condensation-based condensation water vapor is a problem. those that are expensive to maintain and winter maintenance due to freezing or drainage in Finnish conditions. In the present invention, the condenser circuit is continuously connected to the district heating network, whereby there is no risk of freezing and the condenser circuit does not require the use of glycol.

> · · • ·' c) Raskaiden lauhdutinyksiköiden asentaminen vanhaan rakennuskantaan on osoit- ';' tautunut lujuusteknisistä ja tilateknisistä syistä vaikeaksi tai jopa mahdottomaksi.> · · • · 'c) The installation of heavy condenser units in the old building stock is indicated;' For reasons of strength and space technology, it has become difficult or even impossible.

‘ ’ Lisäksi kyseessä olevien tilojen tulisi olla rakennuksen kattorakenteiden yläpuo lella tai piha-alueella, jolloin ne eivät ole maisemallisesti tai julkisivun kannalta ; 30 suotavia.'' In addition, the premises in question should be located above the roof of the building or in the yard, so that they are not landscaped or façade; 30 desirable.

5 113207 d) Vanhoissa kiinteistöissä olisi runsaasti käyttökelpoista tilaa esim. vanhoissa pannuhuoneissa, hiilivarastoissa tai öljysäiliötiloissa, kun kiinteistö on siirtynyt kaukolämpöön. Nämä tilat sijaitsevat erillään asuintiloista ja yleensä maan alla ja keskitetysti samassa paikassa kuin kaukolämpöliittymä. Esillä oleva keksintö an- 5 taa mahdollisuuden näiden tilojen hyödyntämiseen. Kiinteistö- tai aluekohtaiset kylmäntuotantolaitteistot voidaan sijoittaa näihin tiloihin, ja joissakin tapauksissa taloputkistoa voidaan käyttää kylmätuotannossa syntyvän lämmön siirtämiseen kaukolämpöverkkoon. Tiloihin sijoitetut kompressorit voidaan äänieristää hyvin, jolloin ne eivät aiheuta meluongelmia ympäristölle esimerkiksi runkoää- 10 ninä.5 113207 d) Old buildings would have plenty of usable space, such as old boilers, carbon storage or oil storage facilities, when the property has moved to district heating. These facilities are located separately from the living quarters and generally underground and centrally located in the same location as the district heating connection. The present invention enables the utilization of these spaces. Property or area-specific cold production equipment can be located in these spaces, and in some cases, house piping can be used to transfer heat generated in cold production to the district heating network. Compressors installed in rooms can be sound-proofed so that they do not cause noise problems to the environment, for example in the form of chime noise.

e) Pienimuotoisen keskitetyn kylmätuotannon etuna voidaan pitää myös sitä, että kesäaikana sähköverkon kuormitustaso taajamakeskustassa sallii Suomen oloissa kohtuullisenkokoisten kompressoriyksiköiden käynnistämisen. Päinvastoin kuin Keski-Euroopassa on Suomessa sähkön kulutus huipussaan keskitalvella suu- 15 rimman lämmitystarpeen aikana, kun se taas Keski-Euroopassa on kesällä huip-pujäähdytyksen aikana. Suomessa on kesällä näin ollen käytettävissä runsaasti niin kutsuttua ylijäämäsähköä, joko ydinvoimasta tai vesivoimasta syntyvää ei-fossiilista sähköä. Esillä oleva keksintö mahdollistaa ei-fossiilisen sähkön muuttamisen ei-fossiiliseksi lämmöksi tällä hetkellä teknisesti parhaimmalla ja ympä- • · · » · * ; , 20 ristöystävällisimmällä tavalla.e) The advantage of small-scale centralized refrigeration can also be that the summer load level of the power grid in the center of the city allows the start-up of reasonably sized compressor units. In contrast to Central Europe, electricity consumption is at its peak in mid-winter during peak heating demand, whereas in Central Europe it is in summer during peak cooling. Thus, there is a large amount of so-called surplus electricity available in Finland during the summer, either non-fossil electricity from nuclear or hydropower. The present invention enables the conversion of non-fossil electricity to non-fossil heat at the present state of the art and in the best environmental conditions. , 20 in the most eco-friendly way.

;! > f) Suomessa on käytettävissä ainutlaatuinen kaukolämpöverkkojen infrastruktuuri, .· ·, joka mahdollistaa esillä olevan keksinnön toteuttamisen. Vastaavanlaiset verkos- : * * i tot ovat vasta kehittymässä muualla Euroopassa keskuslämmityksen yleistymisen :: myötä.;! > (f) A unique district heating network infrastructure is available in Finland, enabling the implementation of the present invention. Similar networking: * * iot is just developing in the rest of Europe with the rise of central heating ::.

25 g) Lisäksi kaukolämpöverkon ja kylmäverkoston yhteen liittäminen esillä olevassa keksinnössä esitetyllä tavalla mahdollistaa kylmälaitteiden lauhdutinpiirin lisä-jäähdytyksen toteuttamisen muualla kuin kylmätuotantoyksikön välittömässä läheisyydessä. Tämä on mahdollista siten, että kaukolämpöverkon paluuvettä jäähdytetään erillisellä lämmönsiirtimellä (nk. apulauhdutin), joko vesistöön tai ; 30 ilmaan. Tätä järjestelmää voidaan joutua käyttämään tilanteessa, jossa kauko- 11320? 6 lämpöverkon paluuvesi ei syystä tai toisesta riitä kyseisen kylmätuotantoyksikön lauhdutukseen.G) In addition, the interconnection of the district heating network and the cold network, as disclosed in the present invention, allows additional cooling of the condenser circuit of the refrigeration equipment to be carried out away from the immediate vicinity of the refrigeration unit. This is possible by cooling the return water of the district heating network with a separate heat exchanger (auxiliary condenser), either to the water or; 30 air. This system may need to be used in a situation where the remote 11320? 6 the return water from the heating network is not sufficient for condensation of this cold production unit for one reason or another.

h) Esillä olevan keksinnön ansiosta kaukojäähdytyksen tuotannossa yhteydessä tapahtuva kaukolämmön tuotanto vähentää kaukolämmön pumppaus- 5 kustannuksia sekä lämpöhäviöitä, koska talviolosuhteisiin mitoitetussa kaukolämpöverkossa joudutaan pitkien siirtoetäisyyksien tapauksissa käyttämään nk. kiertoja, jolloin lämmintä vettä joudutaan päästämään paluujohtoon sen käymättä asiakkaan lämmönkulutuslaitteissa. Nykyinen suositus sallii menoveden lämpötilan pudottamisen jopa 60 °C:een asti, jolloin lämmin 10 käyttövesi saadaan riittävän kuumaksi taloyhtiön verkostossa.h) Due to the present invention, district heat production in connection with district cooling production reduces the cost of pumping district heat and heat losses, since in the case of long distance distances, so-called circulations have to be used in the long-distance district heating network. The current recommendation allows the supply water temperature to be lowered up to 60 ° C, whereby the hot 10 hot water will be sufficiently hot in the condominium network.

i) Keksinnön mukaisella tavalla kylmää tuotettaessa saavutetaan pienet kokonaiskustannukset verkostoinvestoinneissa ja laiteinvestoinneissa. Lisäksi laitoksen käyttö-, huolto- sekä tilakustannukset ovat pienet. Kaukojäähdytysverkon lyhyet siirtoetäisyydet alentavat pumppauskustannuksia ja lämpöhäviöitä.i) By producing cold according to the invention, a small overall cost is achieved in network investments and equipment investments. In addition, the plant's operating, maintenance and space costs are low. Short transmission distances in the district cooling network reduce pumping costs and heat losses.

15 j) Keksinnön mukaisella tavalla toteutettuna kylmätuotanto ei aiheuta talviaikana erityisiä toimenpiteitä, koska laitteet sijaitsevat kokonaan sisätiloissa ja mikäli kaukokylmän tarvetta talvella ei ole ollenkaan, voidaan kaukojäähdytysverkosto pitää sulana pienellä kaukolämpöveden sivuvirtauksella.J) Cold production carried out in the manner of the invention does not cause any special measures during the winter, since the equipment is completely indoors and, if there is no need for district cold in winter, the district cooling network can be kept mild with a small side water flow.

I . 20 Keksinnön suositussa suoritusmuodossa kaukojäähdytysverkossa tuotettua hukkalämpöä johdetaan kaukolämpöverkon paluujohdosta erotettuun sivuvirtaan ennen tämän palauttamista kaukolämpöverkon menojohtoon. Palautettavan ’ - · : sivu virran lämpötila voi olla jopa alhaisempi kuin kaukolämmön menojohdon .: lämpötila, jolloin siis hukkalämmön lisäys alentaa kaukolämpöveden lämpötilaa ja 25 energian lisäys näkyy ainoastaan suurentuneena massavirtana. Kesäisin on tavallista, että kaukolämpöveden lämpötila on "tarpeettoman" korkea menojohdossa, koska sen alentaminen toimitussopimuksen minimirajalle ei massavirran kompensoivasta ", lisäyksestä huolimatta tuottaisi kaukolämmön toimittajalle enää todellista etua.I. In a preferred embodiment of the invention, the waste heat produced in the district cooling network is conducted to a side stream separated from the return line of the district heating network before returning it to the district heating network supply line. Returnable '- ·: side current temperature can be even lower than district heating supply line: temperature, whereby the addition of waste heat reduces the district heating water temperature and the 25 energy increase is only visible as an increased mass flow. During the summer months, it is common for district heating water temperatures to be "unnecessarily" high in the supply line, since lowering it to a minimum supply contract would not compensate for the mass flow, would no longer be of real benefit to the district heat supplier.

Tuotettavan tehon vähenemisestä sen sijaan koituisi säästöjä, joten hukkalämmön 30 tuottajalle kannattaa maksaa hyvitystä siitä huolimatta, että hukkalämmön lisäys 113203 7 nattaa maksaa hyvitystä siitä huolimatta, että hukkalämmön lisäys alentaa kaukolämpöverkon menojohdon veden lämpötilaa.Instead, there would be savings in reducing power output, so it is worthwhile to compensate the waste heat producer 30 despite the fact that the increase in waste heat 113203 7 pays off despite the fact that the increase in waste heat reduces the water temperature in the district heating pipeline.

Keksinnön eräässä vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa lämpöä pumpataan useassa 5 peräkkäisessä vaiheessa, jolloin kompressorikäyttöisiä kylmälaitteistoja on useampia sarjassa ja kaukojäähdytysverkossa lämmennyt vesi sekä kaukolämpöverkosta erotettu sivuvirtaus on sovitettu virtaamaan toistensa suhteen joko myötä- tai vastavirtaan.In an alternative embodiment of the invention, heat is pumped in several 5 successive stages, whereby several compressor-driven refrigeration units are in series, and the district heating network and the side stream separated from the district heating network are adapted to flow either downstream or upstream.

10 Vastaavaan yhdellä kompressoripiirillä toimivaan kylmälaitteistoon verrattuna tämän suoritusmuodon edullisuus perustuu siihen, että vain ensimmäisessä piirissä on lämpötilaero yhtä suuri kuin se olisi yhden piirin ratkaisussa. Seuraavissa piireissä on lauhtumisen ja höyrystymisen lämpötilaero olennaisesti pienempi. Se vuorostaan merkitsee parempaa kylmäkerrointa eli pienempää sähkön kulutusta suhteessa kyl-15 mätehoon. Tämä suoritusmuoto on erityisen edullinen silloin, kun esimerkiksi poikkeuksellinen ankara käyttövarmuusvaatimus edellyttää että kompressoreita täytyy olla useampia.Compared to the corresponding single-compressor cooling system, the advantage of this embodiment is that only the first circuit has a temperature difference equal to that of a single-circuit solution. In the following circuits, the temperature difference between condensation and evaporation is substantially smaller. This, in turn, means a better coefficient of refrigeration, that is, lower electricity consumption in relation to the cold power of 15. This embodiment is particularly advantageous when, for example, the extraordinary stringent reliability requirement requires that there should be more compressors.

Toisaalta on myös tunnettua, että kompressoreiden, kuten monien muidenkin laittei-20 den hyötysuhteet yleensä paranevat laitekoon kasvaessa, ja että hankintahinta nousee lievemmin kuin suorassa suhteessa kapasiteettiin. Tämä näkökohta taas puoltaisi yhden kompressorin prosessia. Ihanteellista olisi jos monikompressoriprosessin ter-‘:' ; modynaaminen edullisuus olisi saavutettavissa myös yhdellä kompressorilla.On the other hand, it is also known that the efficiency of compressors, as with many other devices, generally improves as the size of the device increases, and that the purchase price increases less than directly in relation to capacity. This aspect, in turn, would favor a single compressor process. Ideally, if the multi-compressor process is ':'; modularity could also be achieved with a single compressor.

25 Keksinnön mukaisen erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan tämä on mahdol- | · *.lista, joskin monimutkaistuvan säätöjärjestelmän ja lisäosien, lähinnä säiliöiden hin-•' nalla. Tässä suoritusmuodossa monikompressoriprosessin sijasta käytetään kauko lämpöverkon paluujohdosta erotetun sivuvirran jaksollista lämmitystä yhdessä ja • , samassa kompressoripiirissä käyttäen välivarastoja ja johtamalla kustakin välivaras- 30 tosta vettä mainitun kompressoripiirin kautta lähinnä seuraavaan välivarastoon ja 11320? 8 lopuksi kaukolämpöverkon menojohtoon. Välivarastointi suoritetaan edullisesti pystysuunnassa pitkänomaisessa säiliössä, jossa ylläpidetään alhaalta ylöspäin kohoavaa lämpötilagradientti. Säiliö on edullisesti varustettu päällekkäisillä välipohjilla tai sentapaisilla, jotka edullisesti ovat pystysuunnassa säätyviä.According to a particularly preferred embodiment of the invention, this is possible · * .List, albeit at the expense of a more sophisticated control system and accessories, mainly tanks. In this embodiment, instead of the multi-compressor process, periodic heating of a side stream separated from the return line of the district heating network is used in one and the same compressor circuit using intermediate storage and directing water from each intermediate storage via said compressor circuit to the next intermediate storage. 8 finally to the district heating supply line. Intermediate storage is preferably carried out vertically in an elongated container which maintains a bottom-up temperature gradient. The container is preferably provided with overlapping midsoles or the like, which are preferably vertically adjustable.

55

Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaan voidaan samalla tavalla kaukojäähdy-tysverkosta ottaa siinä lämmennyttä vettä ja johtaa se useamman sarjaan kytketyn välivaraston kautta takaisin kaukojäähdytysverkkoon, kun lämpöä ensin on pumpattu kustakin välivarastosta vuorollaan otetusta ja lähinnä seuraavaan välivarastoon 10 johdetusta virrasta jaksollisesti toistuvina toimenpiteinä. Välivarastointi suoritetaan myös tässä suoritusmuodossa edullisesti pystysuunnassa pitkänomaisessa säiliössä, jossa ylläpidetään ylhäältä alaspäin laskevaa lämpötilagradientti. Säiliö on samoin edullisesti varustettu päällekkäisillä välipohjilla tai sentapaisilla, jotka edullisesti ovat pystysuunnassa säätyviä.According to a further embodiment of the invention, the heated water can be similarly drawn from the district cooling network and fed back to the district cooling network via several serially connected intermediate storages, after the heat is first pumped from each intermediate store in successive and 10 Also in this embodiment, intermediate storage is preferably carried out in a vertically elongated container which maintains a top-down temperature gradient. Similarly, the container is preferably provided with overlapping midsoles or the like, which are preferably vertically adjustable.

1515

Jaksollisten kylmäprosessien tarjoamat edut eivät ole saaneet juuri ollenkaan huomiota kirjallisuudessa, poikkeuksena Granrydin prosessi (US-patentti 4.014.182). Siinä jaksollisuus ja sen tuomat edut aikaansaadaan kuitenkin ylimääräisten jäähdy-tysväliainesäiliöiden ja jäähdytysväliaineen toistuvasti muuttuvien virtausreittien ! . 20 avulla. Esillä olevan keksinnön suositussa suoritusmuodossa jäähdytysväliaineen : *, kierto sen sijaan tapahtuu aivan kuten jatkuvatoimisessa prosessissa, kun taas jaksol- ; ‘ “: lisuuden aiheuttaa ympäristö, eli se että sekä lämpöä luovuttavan että lämpöä vas- ί taanottavan vesivirran tulolämpötilat vaihtelevat jaksollisesti. Esillä olevassa kek- ,: sinnössä jäähdytysväliaineen täyttömäärä ei ole normaalia suurempi ja kompressorin 25 kuormitusmuutokset tapahtuvat pehmeästi.The advantages of periodic cold processes have hardly received any attention in the literature, with the exception of the Granryd process (U.S. Patent 4,014,182). However, therein, the cyclicity and the benefits thereof are provided by additional coolant tanks and repeatedly changing flow paths of coolant medium! . 20. In a preferred embodiment of the present invention, the cooling medium: *, instead, is circulated just as in a continuous process, while the cyclic process; '': The addition is caused by the environment, that is, the inlet temperatures of both the heat-releasing and the heat-receiving water flows vary periodically. In the present invention, the amount of refrigerant medium is not higher than normal and the load changes of the compressor 25 are smooth.

Keksinnön eräässä lisäsuoritusmuodossa on kompressorikäyttöinen kylmälaitteisto varustettu lauhduttimen ja paineenalennusventtiilin välillä olevalla vastavirtaläm-mönvaihtimella, jolla jäähdytysväliainetta alijäähdytetään kaukolämpöverkossa ! 30 jäähtyneen veden osavirralla kylmäkertoimen ja volymetrisen jäähdytystehon lisäämiseksi. Mainitun vastavirtalämmönvaihtimen ja paineenalennusventtiilin 11320? 9 miseksi. Mainitun vastavirtalämmönvaihtimen ja paineenalennusventtiilin välillä voi edullisesti olla toinenkin vastavirtalämmönvaihdin, joka tällöin voi olla yhdistetty ylimääräiseen välivarastoon, joka ajoittain on kytkettävissä kompressorikäyttöisen kylmälaitteiston höyrystimen lämpö luovuttavaan puoleen mainitusta ylimääräisestä 5 välivarastosta otetun veden jäähdyttämiseksi (regeneroimiseksi) kaukojäähdyty s verkossa lämmenneen veden lämpötilaan.In a further embodiment of the invention, the compressor-driven refrigeration system is provided with a countercurrent heat exchanger between the condenser and the pressure relief valve for sub-cooling the cooling medium in the district heating network! 30 at a fractional flow of cooled water to increase the coefficient of cooling and volumetric cooling power. Said countercurrent heat exchanger and pressure relief valve 11320? 9 missions. Preferably, there may be another countercurrent heat exchanger between said countercurrent heat exchanger and the pressure relief valve, which may then be connected to an additional intermediate storage, which may from time to time be connected to the heat supply water

Termejä kaukolämpö ja kaukojäähdytys käytetään tässä yhteydessä laajassa merkityksessä kiinteistökohtaisesti tuotetun lämmön ja jäähdytyksen vastakohtina. Esi-10 merkiksi nk. aluelämpö katsotaan kaukolämpöön kuuluvaksi.The terms district heating and district cooling are used broadly in this context as opposed to property-specific heat and cooling. The first 10 signs are called district heating.

Keksinnön mukainen tapa voidaan toteuttaa lukuisilla laitekytkennöillä, joista eräitä on esimerkinomaisesti selostettu yksityiskohtaisesti oheisten piirustusten avulla, joissa: 15 1. kuvio 1 esittää kaavi omaisesti kaukojäähdytys- ja kaukolämpöverkon yhdistä mistä keksinnön mukaisesti niin, että kaukojäähdytys verkossa kehittynyt hukka-lämpö saadaan tehokkaasti hyödynnetyksi kaukolämpöverkossa, 2. kuvio 2 esittää jäähdytyslaitteistoa, jossa on kolme kompressoripiiriä, ’! 3. kuvio 3 esittää pystykuvantoa välivarastoilla varustetusta yhden kompressoripii- 20 rin laitteistosta ja 4. kuvio 4 esittää pystykuvantoa eräästä vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta • · ·. varustettuna jäähdytys väliaineen alijäähdyttimillä.The embodiment of the invention can be implemented by a plurality of device connections, some of which are illustrated in detail by way of the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates connecting a district cooling and district heating network according to the invention to effectively utilize wasted heat generated in the district cooling network; 2. Fig. 2 shows a cooling apparatus having three compressor circuits, '! Fig. 3 is a vertical view of a single compressor circuit arrangement with intermediate storage; and Fig. 4 is a vertical view of an alternative embodiment. equipped with cooling medium subcoolers.

'; * Kuviossa 1 on kaukolämpöverkko esitetty yleisesti viitenumeroilla 1-4 ja se koostuu ’.. : 25 kaukolämpölaitoksesta 1, jossa vettä kuumennetaan ja johdetaan menojohtoa 3 pit- '' : kin kuluttajille 2 ja sieltä takaisin paluujohdossa 4. Paluujohtoon 4 on yhdistetty sii- '... ‘ tä erkaneva sivujohto 5, joka johtaa osan paluujohdossa 4 viilaavasta vedestä kauko- v : jäähdytyslaitoksen kompressorikäyttöiseen jäähdytyslaitteistoon, joka on yleisesti ‘ * merkitty viitenumerolla 7, ja jossa jäähdytyslaitteiston hukkalämmöllä lämmitettyä 30 vettä johdetaan paluujohdossa 6 takaisin kaukolämpöverkkoon ja nimenomaan sen 11320? ίο menojohtoon 3. Vaikka paluujohdossa 6 palaavan kaukojäähdytyslaitoksen komp-ressorikäyttöisessä jäähdytyslaitteistossa 7 lämmenneen veden lämpötila olisikin alhaisempi kuin kaukolämpölaitoksen 1 menojohdossa 3 virtaavan veden lämpötila se kuitenkin kasvattaa tämän massavirtaa, jolloin kaukolämpölaitos 1 voi vastaavasti 5 pienentää tuotantoaan.'; * In Figure 1, the district heating network is generally represented by reference numerals 1-4 and consists of '..: 25 district heating plants 1 where water is heated and supplied to the consumer 2 via the supply line 3 and back to the return line 4. The return line 4 is connected to the ... 'a diverging side line 5 leading to a portion of the water flowing through the return line 4 to the remote cooling: compressor cooling unit of the cooling plant, generally denoted by * 7, and where the water 30 heated by waste heat from the cooling unit is recirculated to the district heating? Although the temperature of the hot water in the condenser cooling system 7 of the returning district cooling plant 7 is lower than that of the flow water 3 of the district heating plant 1, it nevertheless increases this mass flow, whereby the district heating plant 1 can accordingly reduce the output.

Kompressorikäyttöisen jäähdytyslaitteiston 7 jäähdyttämä vesi johdetaan menojoh-toa 9 pitkin kuluttajille 8 ja sieltä lämmennyt vesi johdetaan takaisin paluujohtoa 10 pitkin.The water cooled by the compressor-driven cooling apparatus 7 is supplied via a supply line 9 to the consumers 8, and from there the heated water is recycled via a return line 10.

1010

Kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa jäähdytyslaitteisto 7 koostuu kolmesta sarjaan ja tässä tapauksessa myötävirtaan kytketystä kompressoripiiristä, joista kukin käsittää jäähdytysväliaineen virtaussuunnassa: kompressorin 11, lauhduttimen 12, paineenalennusventtiilin 13 sekä höyrystimen 14. Kaukolämpöverkossa jäähtynyt ja 15 sen paluujohdosta 4 erotettuun sivujohtoon 5 otettu vesi johdetaan peräkkäin kunkin kompressoripiirin lauhduttimen 12 lämpöä vastaanottavan puolen läpi ja näin hukkalämmöllä lämmitettynä takaisin kaukolämpöverkon menojohtoon 3 paluujohtoa 6 pitkin.In the embodiment shown in Fig. 2, the cooling apparatus 7 consists of three series and in this case downstream connected compressor circuits, each comprising a cooling medium in the downstream direction: a compressor 11, a condenser 12, a pressure relief valve 13 and a through the condenser 12 to the heat receiving side and thus heated with waste heat back to the district heating network in the flow line 3 along the return line 6.

. 20 Kaukojäähdytysverkossa lämmennyttä vettä taas johdetaan paluujohdossa 10 peräk käin kunkin kompressoripiirin höyrystimen 14 lämpöä luovuttavan puolen läpi myö-: tävirtaan kaukojäähdytysverkosta otettuun sivuvirtauksen nähden ja lopuksi takaisin • menoj ohtoon 9 j a kaukoj äähdytyksen kuluttaj ille 8.. 20, district cooling water heated in the network, whereas the return conduit 10 is conducted successively for each compressor circuit through the evaporator 14 of the heat emitting side of a later: upstream of the cooling entered with respect to the page on the flow and, finally, back to the flow line temp • ohtoon 9j kaukoj a äähdytyksen to the consumer through 8.

» 25 Kuvio 2 esittää vain erään esimerkin usean kompressoripiirin sarjakytkennästä ja on .: selvää, että kompressoripiirejä voi olla vähemmän tai enemmän kuin kolme ja vas- ; _ tavirtakytkentä on termodynaamisesti ainakin yhtä edullinen kuin myötävirtakytken- ' tä. Useamman kompressoripiirin sarjakytkentä on erityisen edullinen silloin kun poikkeuksellisen ankara käyttövarmuus edellyttää, että kompressoreja on oltava use-30 ampia.Fig. 2 shows only one example of a series connection of a plurality of compressor circuits, and it is clear that there may be fewer or more compressor circuits than three and vice versa; Current coupling is thermodynamically at least as advantageous as downstream coupling. Serial connection of multiple compressor circuits is particularly advantageous when exceptionally harsh operating reliability requires the use of compressors of up to 30 amps.

113203 n113203 n

Toisaalta on yleisesti tunnettua, että kompressoreiden, kuten monien muidenkin laitteiden hyötysuhteet yleensä paranevat laitekoon kasvaessa, ja että hankintahinta nousee lievemmin kuin suorassa suhteessa kapasiteettiin. Tämä näkökohta taas 5 puoltaisi yhden kompressoripiirin ratkaisua. Ihanteellista olisi jos monikompressori-ratkaisun termodynaaminen edullisuus olisi saavutettavissa myös yhdellä kompressorilla.On the other hand, it is generally known that the efficiency of compressors, as with many other devices, generally improves as the size of the device increases, and that the purchase price increases more modestly than in direct relation to capacity. This aspect again would favor a single compressor circuit solution. Ideally, the thermodynamic advantage of a multi-compressor solution could also be achieved with a single compressor.

Keksinnön mukaan tämä on mahdollista, tosin monimutkaistuvan säätöjärjestelmän 10 ja eräiden lisäosien, lähinnä säiliöiden, hinnalla. Tämän tekee mahdolliseksi sisäisesti jaksollinen prosessi. Kaukolämpö- ja kaukojäähdytysveden tulovirtaukset 5,10 jäähdytyslaitteistoon 7 ja sieltä ulos 6,9 ovat siis edelleen jatkuvia ja lämpötilat vakiot, kuten kuvion 2 suoritusmuodossa, mutta yksi tehokas kompressoripiiri ottaa tavallaan kuvion 2 kolmen kompressoripiirin tehtävät vuorotellen hoitaakseen. Täl-15 lainen periaate voidaan toteuttaa monella eri tavalla, mutta yhteistä on se että tarvitaan eri lämpötiloissa olevia lämmön ja kylmän välivarastoja 15’,16’. Yksinkertaisin muttei välttämättä ainoa ratkaisu on se, että välivarastot koostuvat vesisäiliöistä, joiden läpi kaukolämpö- ja kaukojäähdytysvesi viilaavat. Itse asiassa riittäisi järjestely, jossa saman säiliön sisällä on useampia lämpötilavyöhykkeitä, jotka eivät se- • : 20 koitu toisiinsa liikaa. Kapeissa pystysäiliöissä 15,16, joissa vyöhykkeiden lämpötilat kasvavat ylöspäin mentäessä, saattaisivat jo tiheyserot estää liiallisen sekoittumisen, : mutta vapaasti liikkuvilla välipohjilla onnistuu sama asia varmemmin. Vyöhykkei- : den tilavuudet vaihtelevat jakson aikana, mutta niiden summa pysyy vakiona. Kau- kolämpövedellä ja kaukojäähdyty s vedellä on kuitenkin omat säiliöt 15,16, tai vaih-25 toehtoisesti niitä voisi erottaa kiinteä ja tiivis väliseinä yhteisessä säiliössä.According to the invention, this is possible, albeit at the expense of a more complicated control system 10 and some accessories, mainly tanks. This is made possible internally by a periodic process. The district heating and district cooling water inlet flows 5,10 to the cooling apparatus 7 and out to 6,9 are thus still constant and temperatures constant, as in the embodiment of Figure 2, but one efficient compressor circuit in a way takes over the functions of the three compressor circuits of Figure 2. Such a principle can be implemented in many different ways, but one thing in common is the need for intermediate storage of heat and cold 15 ', 16' at different temperatures. The simplest but not necessarily the only solution is that the intermediate storage facilities consist of water tanks through which district heating and district cooling water are filed. In fact, an arrangement where there are several temperature zones within the same container that do not mix too much: • is enough. In narrow vertical tanks 15,16, where the temperature of the zones increases as they go up, the difference in density may already prevent excessive mixing: but the freestanding midsoles do the same. The volumes of the zones vary over the period, but their sum remains constant. However, district heating water and district cooled water have their own tanks 15,16, or alternatively they could be separated by a solid and sealed septum in a common vessel.

i Ii I.

• » ,:. Kuvio 3 esittää erään tällaisen suoritusmuodon. Lämpötilavyöhykkeitä tai välivaras- '. toja 15’ on lämpimällä puolella neljä ja kylmällä puolella kolme 16’. Voidaan myös jättää kylmän puolen säiliö 16 kokonaan pois, mutta silloin täytyy höyrystymisläm-30 pötilan koko ajan olla alle kaukojäähdyty s verkkoon menojohdossa 9 palautettavan 12 113203 veden poistolämpötilan, jolloin termodynaaminen edullisuus tietysti kärsii. Kuvion 3 suoritusmuodossa on lauhduttimen 12 läpi pumpattavan veden massavirta kolminkertainen säiliön 15 jatkuvaan läpivirtaukseen verrattuna, ja höyrystimen 14 läpi on pumpattava kaksinkertainen massavirta verrattuna kylmän säiliön 16 läpivirtauk-5 seen.• »,:. Figure 3 shows one such embodiment. Temperature zones or interim storage. the to 15 'is four on the warm side and three 16' on the cold side. It is also possible to leave the cold side of the tank 16 completely off, but then have to be 30-höyrystymisläm patient's time should be less than kaukojäähdyty p throughout the network supply pipe 9 113 203 12 returned to the water outlet temperature, wherein the thermodynamic preference of course suffer. In the embodiment of Figure 3, the mass flow rate of the water pumped through the condenser 12 is three times that of the continuous throughflow of the tank 15, and the mass flow rate through the evaporator 14 is twice the flow rate of the cold tank 16.

Kuvion 3 suoritusmuodossa kaukolämpöverkon paluujohdosta erkaneva sivujohto 5 on siten yhdistetty pystysuunnassa pitkänomaisen säiliön 15 alaosaan, jossa säiliössä on pystysuunnassa päällekkäin välivarastoja 15’ eri lämpötiloissa olevalle vedelle, 10 siten että lämpötilat nousevat ylöspäin mentäessä ja korkein lämpötila vallitsee ylimmässä välivarastossa 15’, josta hukkalämmöllä lämmitettyä vettä johdetaan takaisin kaukolämpöverkon menojohtoon paluujohdossa 6.In the embodiment of FIG. is fed back to the district heating network supply line in the return line 6.

Vastaavasti kaukojäähdytysverkossa lämmennyttä vettä johdetaan paluujohdosta 10 15 pystysuunnassa pitkänomaisen säiliön 16 yläosaan, jossa on päällekkäisiä välivarastoja, joissa lämpötila laskee alaspäin mentäessä ja alimmasta välivarastosta 16’ poistetaan jäähtynyttä vettä takaisin kaukojäähdyty s verkkoon menojohdossa 9.Similarly, in the district cooling network, the heated water is led from the return line 10 15 vertically to the upper part of the elongated tank 16, which has overlapping intermediate storage tanks where the temperature goes down and the cooled water from the lower intermediate storage 16 '

Säiliöiden 15 ja 16 välivarastot 15’,16’ kytketään jäähdytyslaitteistoon 7 jaksollises-20 ti siten, että aina kaksi päällekkäistä välivarastoa kytketään vuorollaan, säiliön 15 välivarastot 15’ ulosotoilla 22 jäähdytyslaitteiston 7 vastavirtalauhduttimen 12 lämpöä vastaanottavalle puolelle ja säiliön 16 välivarastot 16’ ulosotoilla 18 jäähdytys-laitteiston vastavirtahöyrystimen 14 lämpöä luovuttavalle puolelle.The intermediate storage tanks 15 ', 16' of the tanks 15 and 16 are periodically coupled to the cooling apparatus 7 such that two overlapping intermediate storage tanks are connected in turn, the intermediate storage tanks 15 'outlets 22 to the heat receiving side of the cooling system 7 countercurrent condenser 12 on the heat transfer side of the countercurrent evaporator 14.

25 Kylmäkerrointa ja volymetristä jäähdytystehoa voidaan edelleen parantaa sovittamalla kompressoripiiriin 11-14 ennen paineenalennusventtiiliä 13 yksi tai edullisesti kaksi alijäähdytintä 17,17’, kuten kuviossa 4 on esitetty. Alijäähdyttimet 17,17’ ovat lämmönvaihtimia, jotka on kytketty kompressoripiiriin lauhduttimen 12 ja pai-neenalennusventtiilin 13 välille vastavirtaan jäähdytysväliaineeseen nähden.The cold coefficient and the volumetric cooling power can be further improved by fitting one or preferably two subcoolers 17,17 'to the compressor circuit 11-14 prior to the pressure relief valve 13, as shown in Figure 4. The subcoolers 17,17 'are heat exchangers connected to a compressor circuit between the condenser 12 and the pressure relief valve 13 upstream of the cooling medium.

: 30 113203 13 Jäähdytysväliaineen virtaussuunnassa katsottuna ensimmäisessä alijäähdyttimessä 17 lauhduttimesta 12 tulevaa jäähdytysväliainevirtaa jäähdytetään säiliön 15 alimmasta välivarastosta 15’ otetulla virralla lämpötilaan, joka on lähellä kaukolämpö-verkossa lämmenneen ja kaukolämpöverkon paluujohdosta erkanevassa sivujohdos-5 sa 5 säiliön 15 alaosaan tulevan virran lämpötilaa. Alijäähdyttimessä 17 lämmennyt vesivirta yhdistetään sen jälkeen lauhduttimesta 12 säiliöön 15 palaavaan virtaan. Tällä tavoin siirtyvä lämpöteho saadaan hyödynnetyksi ja alijäähdyttimen 17 läpi virtaavan kaukolämpöveden massavirta on paljon pienempi kuin lauhduttimessa 12.: 30 113203 13 Viewed in the flow direction of the coolant medium, the coolant medium stream from the condenser 12 in the first subcooler 17 is cooled by a stream drawn from the lower intermediate store 15 'of the tank 15 to a temperature close to the The heated water stream in the subcooler 17 is then connected to the return stream from the condenser 12 to the tank 15. The thermal power transferred in this way is utilized and the mass flow of district heating water flowing through the subcooler 17 is much smaller than that of the condenser 12.

10 Jäähdytysväliaineen jäähdytystä voidaan kuitenkin jatkaa vielä pidemmälle toisessa alijäähdyttimessä 17’ käyttämällä jäähdytykseen säiliön 16 yläosaan kaukojäähdy-tysverkon paluujohdosta 10 tullutta ja kaukokylmäverkossa lämmennyttä kauko-jäähdytysvettä 20, joka toisessa alijäähdyttimessä 17’ lämpenee lähelle kaukolämpöveden tulolämpötilaa sivujohdossa 5. Tätä mainitusta toista alijäähdyttimestä 17’ 15 putkessa 23 palaavaa vettä, ei voi sekoittaa kaukolämpöveteen vaan se kerätään eril liseen välivarastoon 19, josta se yhden jakson aikana kerran otetaan regeneroitavaksi eli jäähdytetään takaisin alkuperäiseen lämpötilaansa kierrättämällä sitä jonkin aikaa · höyrystimen 14 läpi (ei esitetty).However, cooling of the cooling medium may be continued even further in the second sub-cooler 17 'by using remote cooling water 20 from the secondary cooler 17 to the upper part of the tank 16 from the return line 10 of the district cooling network and heated by the district cooling The water returning in the conduit 23 cannot be mixed with the district heating but is collected in a separate intermediate storage 19, from which it is once recycled for one period, ie cooled back to its original temperature by circulating it through the evaporator 14 (not shown).

20 On selvää, että esillä olevaa keksintöä voidaan vaihdella hyvin laajoissa rajoissa ; oheisten patenttivaatimusten 1 ja 8 puitteissa käyttäen hyväksi kylmän ja erityisesti ; ". kaukojäähdytyksen tuotannossa syntyvän hukkalämmön hyödyntämistä kaukoläm pöverkon paluujohdosta otetun sivuvirran lämmityksessä ennen sen palauttamista ,,! ’ kaukolämpöverkon menojohtoon.It is clear that the present invention can be varied within a very wide range; within the scope of the appended claims 1 and 8 utilizing cold and in particular; utilization of the waste heat from district cooling production in the heating of the by - pass from the return line of the district heating network before returning it to the supply line of the "!" district heating network.

; 25; 25

Claims (14)

113202113202 1. Tapa pumpata lämpöä jäähdytysjärjestelmässä (7), edullisesti kaukojäähdytys-verkossa (7-10) kiertävästä vedestä ja hyödyntää siten syntynyt hukkalämpö kaukolämpöverkossa (1-4), tunnettu siitä, että hukkalämpö ainakin osittain johdetaan 5 kaukolämpöverkon (1-4) paluujohdosta (4) erotettuun sivuvirtaan (5), joka sen jälkeen palautetaan (6) kaukolämpöverkon menojohtoon (3).A method of pumping heat from water circulating in a cooling system (7), preferably a district cooling network (7-10), and utilizing the waste heat thus generated in the district heating network (1-4), characterized in that the waste heat is at least partially 4) to the isolated side stream (5), which is then returned (6) to the district heating network supply line (3). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kaukolämpöverkon paluujohdosta (4) erotettuun sivuvirtaan (5) johdetaan vain niin paljon hukkaläm-pöä, että kaukolämpöverkon menojohtoon (3) palautettavan sivuvirran (6) lämpötila 10 yleensä on alhaisempi kuin lämpötila kaukolämpöverkon menojohdossa (3).A method according to claim 1, characterized in that only so much waste heat is supplied to the side stream (5) separated from the district heating return line (4) that the temperature 10 of the side stream (6) to be returned to the district heating supply line (3) is generally lower than the temperature in the district heating supply line. 3). 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että lämpöä pumpataan useassa peräkkäisessä vaiheessa (7) jäähdytysjärjestelmässä kiertävästä vedestä (9-10) kaukolämpöverkon paluujohdosta (4) erotettuun sivuvirtaan (5).Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the heat is pumped in several successive stages (7) to a side stream (5) separated from the water (9-10) circulating in the cooling system from the return pipe (4) of the district heating network. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kaukolämpö-15 verkon paluujohdosta (4) erotettu sivuvirta (5) johdetaan kolmen tai useamman keskenään sarjaan kytketyn välivaraston (15’) kautta kaukolämpöverkon menojohtoon ,·.·. (3) ja että hukkalämpöä pumpataan (7) kustakin välivarastosta (15’) vuorollaan otet- ; tuun ja lähinnä seuraavaan välivarastoon johdettuun virtaan jaksollisesti toistuvina toimenpiteinä. : 20Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the side current (5) separated from the return line (4) of the district heating network 15 is supplied to the supply line of the district heating network via three or more interconnected intermediate storage (15 '). (3) and that the waste heat is pumped (7) from each intermediate storage (15 ') in turn; and to the next intermediate storage facility as periodic measures. : 20 5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kaukolämpö- Λ verkon paluujohdosta (4) erotettu sivuvirta (5) johdetaan pystysuunnassa pit känomaisen säiliön (15) alaosaan ja palautetaan (6) sen yläosasta kaukolämpöver- 1. k : ·’ kon menojohtoon (3), jolloin hukkalämpöä pumpataan (7) säiliön (15) kustakin alemmasta tasosta seuraavaksi korkeammalla tasolle jaksottaisesti johdettuun vir-‘ · * ’ 25 taan. ;*.(1Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the lateral current (5) separated from the return line (4) of the district heating network is led vertically to the lower part of the conical tank (15) and returned (6) from its upper part to the district heating network. to the supply line (3), whereby the waste heat is pumped (7) from each of the lower levels of the tank (15) to the next higher level by a periodically supplied stream '· *'. ;. * (1 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen tapa pumpata lämpöä kaukojäähdytys- : ’ \: verkossa kiertävästä vedestä, tunnettu siitä, että kaukojäähdyty s verkosta (7-10) ote- 113203 taan siinä lämmennyttä vettä (10), jota johdetaan useamman sarjaan kytketyn välivaraston (16’) kautta takaisin kaukojäähdytysverkkoon ja että lämpöä pumpataan (7) kustakin välivarastosta (16’) vuorollaan otetusta ja lähinnä seuraavaan välivarastoon johdetusta virrasta jaksollisesti toistuvina toimenpiteinä.Method for pumping heat from water circulating in a district cooling network according to claim 4 or 5, characterized in that the district cooling network (7-10) extracts heated water (10) which is fed to a plurality of connected intermediate storage tanks (10). 16 ') back to the district cooling network, and that heat is pumped (7) from each of the streams in turn from the intermediate storage (16') to the next intermediate storage by periodic repetitive operations. 7. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen tapa pumpata lämpöä kaukojäähdyty s- verkossa kiertävästä vedestä, tunnettu siitä, että kaukojäähdyty s verkosta (7-10) otetaan siinä lämmennyttä vettä (10), jota johdetaan pystysuunnassa pitkänomaisen säiliön (16) yläosaan ja palautetaan (9) sen alaosasta kaukojäähdytysverkkoon, jolloin lämpöä pumpataan (7) säiliön kustakin tasosta vuorollaan otetusta virrasta, joka 10 jäähtyneenä palautetaan seuraavaksi alemmalle tasolle.Method for pumping heat from water circulating in a district cooling network according to claim 4 or 5, characterized in that the district cooling network (7-10) takes in the heated water (10) which is vertically fed to the upper part of the elongated tank (16) and returned (9). ) from its lower part to the district cooling network, whereby heat is pumped (7) from a stream drawn from each level of the tank, which, when cooled, is returned to the next lower level. 8. Laite kaukojäähdytysverkossa (7-10) kiertävän veden jäähdyttämiseksi ja näin syntyneen hukkalämmön hyödyntämiseksi kaukolämpöverkossa (1-4), johon kuuluu kompressorikäyttöinen jäähdytyslaitteisto (7), jossa on jäähdytysväliaineen virtaus-suunnassa peräkkäin piirissä kompressori (11), lauhdutin (12), paineenalennusvent- 15 tiili (13) sekä höyrystin (14), jonka lämpöä luovuttavalle puolelle on yhdistetty kau-kojäähdytysverkossa lämmenneen veden paluujohto (10) ja höyrystimessä (14) jäähtyneen kaukojäähdytysverkkoon palautettavan veden menojohto (9), tunnettu siitä, että lauhduttimen (12) lämpöä vastanottavalle puolelle on yhdistetty kaukojäähdy-tysverkon (1-4) paluujohdosta (4) erkaneva sivujohto (5) ja kaukolämpöverkon me-20 nojohtoon (3) yhtyvä lauhduttimessa lämmenneen veden paluujohto (6).A device for cooling the water circulating in the district cooling network (7-10) and utilizing the waste heat thus generated in the district heating network (1-4), comprising a compressor-driven cooling system (7) having a compressor (11), a condenser (12) a pressure relief valve (13) and a vaporizer (14) having a heat supply water return line (10) connected to the district cooling network and a water supply line (9) returning to the cooled district cooling network (12) in the evaporator (14), characterized in that a side line (5) detached from the return line (4) of the district cooling network (1-4) and the return line (6) of condensed hot water connected to the main line (3) of the district heating network are connected to the heat receiving side. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kompressorikäyttöi-sessä kylmälaitteistossa (7) on useita kompressoripiirejä (11-14) sarjassa, jolloin ’ .·, kaukojäähdytysverkossa (7-10) lämmennyt vesi (10) on sovitettu virtaamaan järjes- tyksessä kunkin kompressoripiirin höyrystimen (14) lämpöä luovuttavien puolten ··. 25 kautta ja kaukolämpöverkosta erotettu sivuvirtaus (5) on sovitettu virtaamaan mai- :··; nittujen kompressoripiirien jäähdytyslaitteistojen lauhduttimien (12) lämpöä vas- *. _: taanottavien puolten kautta myötä- tai vastavirtaan. 113203Device according to Claim 8, characterized in that the compressor-driven refrigeration system (7) has a plurality of compressor circuits (11-14) in series, whereby the heated water (10) in the district cooling network (7-10) is arranged to flow in sequence. the heat transfer sides of the evaporator (14) of each compressor circuit ··. 25 and the side flow (5) separated from the district heating network is arranged to flow in the ma: ··; the heat of the condensers (12) of the cooling equipment of the compressor circuits *. _: downstream or upstream through the receiving sides. 113203 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaukolämpöverkon paluujohdosta (4) erkaneva sivujohto (5) yhtyy pystysuunnassa pitkänomaisen säiliön (15) alaosaan ja kaukolämpöverkon menojohtoon (3) yhtyvä lämmenneen veden paluujohto (6) mainitun säiliön yläosaan, joka säiliö (15) edullisesti on väliseinillä 5 (21) tai sentapaisilla jaettu pystysuunnassa päällekkäisiin välivarastoihin (15’), jotka pareittain on vuorollaan yhdysjohdoilla (22) yhdistettävissä kompressorikäyttöisen jäähdytyslaitteiston (7) lauhduttimen (12) lämpöä vastaanottavalle puolelle veden johtamiseksi sen kautta alemmasta välivarastosta seuraavaksi ylempään välivarastoon (15’).Apparatus according to claim 8, characterized in that the side line (5) detached from the district heating return line (4) is vertically connected to the lower part of the elongated tank (15) and the heated water return line (6) connecting to the district heating supply line (3). ) is preferably divided by partitions 5 (21) or the like into vertically overlapping intermediate storages (15 ') which can be connected in pairs in turn by connecting conduits (22) to the heat-receiving side of the condenser (12) of condenser (7) 15 '). 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaukojäähdytys- verkossa lämmenneen veden paluujohto (10) yhtyy pystysuunnassa pitkänomaisen säiliön (16) yläosaan ja kaukojäähdyty s verkkoon palautettavan jäähtyneen veden menojohto (9) mainitun säiliön alaosaan, joka säiliö (16) edullisesti on väliseinillä (21) tai sentapaisilla jaettu pystysuunnassa päällekkäisiin välivarastoihin (16’), jotka 15 pareittain on vuorollaan yhdysjohdoilla (18) yhdistettävissä kompressorikäyttöisen jäähdytyslaitteiston höyrystimen (14) lämpöä luovuttavalle puolelle veden johtamiseksi sen kautta ylemmästä välivarastosta seuraavaksi alempaan välivarastoon (16’).Apparatus according to claim 10, characterized in that in the district cooling network the heated water return line (10) is connected vertically to the upper part of the elongated tank (16) and the cooled water supply line (9) returning to the district cooling network, preferably the tank (16). partitions (21) or the like divided into vertically overlapping intermediate storage tanks (16 ') which can be connected in pairs in turn by connecting lines (18) to the heat transfer side of the evaporator (14) of the compressor-driven refrigeration unit to supply water therethrough 12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että kompresso- ; ' rikäyttöisessä jäähdytyslaitteistossa (7) on lauhduttimen (12) ja paineenalennusvent- 20 tiilin (13) välillä vastavirtalämmönvaihdin (17) jäähdytysväliaineen ,: alijäähdyttämiseksi kaukolämpöverkossa (1-4) jäähtyneen veden (5) osalla.Device according to Claim 10 or 11, characterized in that the compressor; The refrigeration apparatus (7) comprises a countercurrent heat exchanger (17) between the condenser (12) and the pressure relief valve (13) for subcooling the cooling medium, part of the cooled water (5), in the district heating network (1-4). 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että kompressorikäyt-töisessä jäähdytyslaitteistossa (7) on mainitun vastavirtalämmönvaihtimen (17) ja paineenalennusventtiilin (13) välillä toinen vastavirtalämmönvaihdin (17’) jäähdy-25 tysväliaineen alijäähdyttämiseksi edelleen kaukojäähdyty s verkossa (7-10) lämmen-* · neen veden (10) osalla (20). i t » · 11320?Apparatus according to claim 12, characterized in that the compressor-driven cooling apparatus (7) has a second counter-current heat exchanger (17 ') between said countercurrent heat exchanger (17) and the pressure relief valve (13) for further subcooling the cooling medium in the network (7-10). with a portion (20) of hot water (10). i t »· 11320? 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu toinen vastavirtalämmönvaihdin (17’) on putkella (23) yhdistetty välivarastoon (19), joka ajoittain on kytkettävissä kompressorikäyttöisen jäähdytyslaitteiston höyrystimen (14) lämpöä luovuttavaan puoleen mainitusta välivarastosta (19) otetun veden jääh-5 dyttämiseksi ainakin kaukojäähdytysverkossa lämmenneen veden (10) lämpötilaan. i t » 113203Apparatus according to claim 13, characterized in that said second countercurrent heat exchanger (17 ') is connected via a pipe (23) to an intermediate storage (19) which is occasionally connected to the heat-releasing side of the evaporator (14) of the compressor-driven cooling system. -5 to at least reach the temperature of the heated water (10) in at least the district cooling network. i t »113203
FI20010727A 2001-04-09 2001-04-09 A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose FI113203B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20010727A FI113203B (en) 2001-04-09 2001-04-09 A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20010727A FI113203B (en) 2001-04-09 2001-04-09 A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose
FI20010727 2001-04-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20010727A0 FI20010727A0 (en) 2001-04-09
FI20010727A FI20010727A (en) 2002-10-10
FI113203B true FI113203B (en) 2004-03-15

Family

ID=8560941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20010727A FI113203B (en) 2001-04-09 2001-04-09 A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI113203B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019229303A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 Kymi-Solar Oy Heating and cooling system, corresponding method and use of the system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019229303A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 Kymi-Solar Oy Heating and cooling system, corresponding method and use of the system

Also Published As

Publication number Publication date
FI20010727A (en) 2002-10-10
FI20010727A0 (en) 2001-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010262686B2 (en) District energy sharing system
KR100780281B1 (en) High efficient ground source heat pump system for cooling and heating
US6889520B2 (en) Inter-region thermal complementary system by distributed cryogenic and thermal devices
CN107143948A (en) Energy storage can the temperature difference greatly step cold and heat source system
CN109340957A (en) Multi-freezing pipe, multi-heat source air conditioning, heat supply system of providing multiple forms of energy to complement each other
US9784458B2 (en) Thermal gradient fluid header for multiple heating and cooling systems
JP2000146356A (en) District cooling and heating system employing distributed heat pumps
EP0740761B1 (en) A district thermal energy distribution system
CN1139479A (en) Method and system for transferring heating and/or cooling power
KR100853282B1 (en) Air-conditioning apparatus
FI113203B (en) A method of pumping heat in a cooling system, particularly a district cooling network, to recover the waste heat from the water circulating therein, and a device for that purpose
CN115507405B (en) Regional energy system and operation mode
CN208170493U (en) A kind of municipal administration heating system
CN213514230U (en) System for utilize existing heat supply pipe network to realize cooling in summer
CN219390131U (en) Heat exchange system for taking water from urban sewage main channel
Serina Modelling, control and simulation of a 5th generation heating and cooling network for a net-zero emission District in Milan
CN206724278U (en) A kind of efficient composite thermal source health hot water heating system
Jebamalai About HeatNet NWE
FI109052B (en) Method and device for recuperating thermal waste energy
Elgamal SEA WATER AIR CONDITIONING
Tredinnick Proposed renovation of a district cooling plant to optimize the existing distribution system and increase production capacity/Discussion
KR20070023574A (en) A method and a system for the provision of heating and cooling

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired