FI128416B - Hybrid heating system using district heating - Google Patents

Hybrid heating system using district heating Download PDF

Info

Publication number
FI128416B
FI128416B FI20195278A FI20195278A FI128416B FI 128416 B FI128416 B FI 128416B FI 20195278 A FI20195278 A FI 20195278A FI 20195278 A FI20195278 A FI 20195278A FI 128416 B FI128416 B FI 128416B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
heat
heating
heat exchanger
condenser
circuit
Prior art date
Application number
FI20195278A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20195278A1 (en
Inventor
Antti Hartman
Original Assignee
Hoegforsgst 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66474556&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI128416(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from FI20185347A external-priority patent/FI128114B/en
Application filed by Hoegforsgst Oy filed Critical Hoegforsgst Oy
Publication of FI20195278A1 publication Critical patent/FI20195278A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI128416B publication Critical patent/FI128416B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00District heating systems
    • F24D10/003Domestic delivery stations having a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/001Central heating systems using heat accumulated in storage masses district heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0207Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps district heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00Other central heating systems
    • F24D12/02Other central heating systems having more than one heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0036Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02Subcoolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/02Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/13Heat from a district heating network
    • 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]
    • 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
    • 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]
    • Y02B30/18Domestic hot-water supply systems using recuperated or waste heat
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Abstract

Uppfinningen avser ett hybriduppvärmningssystem som använder fjärrvärmeuppvärmning, vilket system omfattar - en primärkrets för fjärrvärme omfattande parallellt värmande en värmeväxlare (10) för bruksvattens heta sida och en värmeväxlare (14) för uppvärmningscirkulation samt en gemensamt med dessa seriekopplad värmeväxlare (12) för kallt bruksvatten, - en uppvärmningskrets (22) cirkulerande cirkulationsvat ten reglerbart via nämnda värmeväxlare (14) uppvärmd med fjärrvärme, - en värmepumpenhet (30) kopplad att utnyttja en med sin evaporator (34) vald yttre värmekälla samt avge värme med sin kondensator (36a) parallellt med nämnda värme växlare (14) för fjärrvärme. Värmepumpenhets (30) kondensator är tudelad omfattande en kondensator (36b) för den heta sidan, som är anordnad att avge värme till cirkulationen för återvändande bruksvatten (VVC).The invention relates to a hybrid heating system using district heating, comprising: - a heating circuit (22) circulating circulating water adjustable via said heat exchanger (14) heated by district heating; said heat exchanger (14) for district heating. The heat pump capacitor (30) is divided into a hot side capacitor (36b) which is adapted to supply heat to the recycled use water (VVC) circulation.

Description

KAUKOLÄMPÖLÄMMITYSTÄ KÄYTTÄVÄ HYBRIDILÄMMITYSJÄRJESTELMÄHYBRID HEATING SYSTEM USING DISTRICT HEATING

Keksinnön kohteena on kaukolämpölämmitystä käyttävä hybridilämmitysjärjestelmä, johon kuuluu — kaukolämmön ensiöpiiri rinnakkain lämmittävillä käyttöveden kuuman puolen lämmönvaihtimellä ja lämmityskierron lämmönvaihtimellä sekä yhteisesti näiden kanssa sarjaan kytketyllä kylmän käyttöveden lämmönvaihtimellä, jossa palaavan käyttöveden kierto on liitetty sanotun käyttöveden 10 ylemmän ja alemman lämmönvaihtimen väliin tai yhden lämmönvaihtimen vaihtoehdossa sen kylmään päähän, — lämmityspiiri kierrättäen kiertovettä säädettävästä sanotun kaukolämmön lämmityksen lämmönvaihtimen kautta, ja — lämpöpumppupiiri käsittäen kompressorin, höyrystimen ja lauhduttimen ja kytkettynä hyödyntämään höyrystimellään valittua ulkoista lämmönlähdettä sekä luovuttamaan lämpöä höyrystimellään rinnakkaisesti sanotun kaukolämmön lämmönvaihtimen rinnalla valitulla tavalla.The invention relates to a hybrid heating system using heating heat, comprising - a district heating primary circuit in parallel to the heating of the hot side of the water heat exchanger and a heating cycle in a heat exchanger as well as jointly with the series-connected cold water to the heat exchanger, in which the return water circuit is connected between said hot water 10 of the upper and the lower heat exchanger or a heat exchanger option, the to the cold end, - a heating circuit circulating the circulating water from the adjustable heat exchanger of said district heating, and - a heat pump circuit comprising a compressor, an evaporator and a condenser and

Varsinkin suuremmissa kiinteistöissä kaukolämmön rinnalla kannattaa käyttää lämpöpumppua, jolla on lämmönlähteenä esimerkiksi maalämpö tai poistoilma. Koska kaukolämmön toimitussopimuksiin kuuluu aina määräyksiä esim, kaukolämpöveden minimijäähtymästä, tämä rajoittaa lämpöpumpun hyödyntämistä.Especially in larger properties, in addition to district heating, it is advisable to use a heat pump with, for example, geothermal heat or exhaust air as the heat source. As district heating supply contracts always include provisions on, for example, minimum cooling of district heating water, this limits the utilization of the heat pump.

Energiateollisuus ry on tuonut julkaisuja poistoilmalämpöpumpun (PILP) soveltamisesta kaukolämpötalossa (Lämmönkäyttötyöryhmä 30.10.2017; Poistolämpöpumppu (PILP) kaukolämpötaloon; ohjeet suunnittelijalle. Julkaisu esittää esimerkkikytkentöjä (Hybridi 30 1 ja Hybridi 2). Näissä ei käytetä lämpöpumpun kompressorin tulistusta hyödyntävää järjestelyä, mikä on sinänsä tunnettu varaajaan liitettynä. Julkaisu esittää lämpöpumpun lämmityksenThe Finnish Energy Industry Association has published publications on the application of an exhaust air heat pump (PILP) in a district heating house (Heat Use Working Group 30.10.2017; Exhaust heat pump (PILP) in a district heating house; instructions for the designer. known in connection with a accumulator.The publication discloses the heating of a heat pump

20195278 prh 05 -04- 2019 ohjaamista valinnaisesti kylmän käyttöveden lämmitykseen, jos lämpöä jää yli lämmityskierron lämmityksen jälkeen.20195278 prh 05 -04- 2019 optional for hot water heating if heat is left over after the heating circuit is heated.

Kiinteistön kaukolämmön peruskytkentään liittyy selkeä ongelma pienen kulutuksen aikaan kuten esimerkiksi yöllä. Kylmän käyttöveden lämmönvaihdin lämpiää lähes lämpimän käyttöveden lämpötilaan, jolloin vaadittu kaukolämmön minimijäähtymä ei toteudu. Pieni käyttövedenkierron lämmöntarve pitää kaukolämpöveden virtauksen päällä, mikä johtaa tuohon kylmän käyttöveden lämmön10 vaihtimen kuumenemiseen. Käytettäessä edellisten siirtimien välissä lämmönsiirrintä tai kierukkaa, jolla siirretään lämpöpumppuenergiaa käyttöveteen ongelmaksi muodostuu se, että käyttöveden kierron lämmittämiseen käytetty kaukolämmön paluuvesi esilämmittää kylmää käyttövettä eikä lämpöpumppuenergiaa saada samassa määrin siirrettyä käyttöveden esilämmitykseen.There is a clear problem with the basic district heating connection of a property during periods of low consumption, such as at night. The cold domestic hot water heat exchanger heats up to almost domestic hot water temperature, so that the required minimum district heating cooling is not achieved. The low heat demand of the hot water circuit keeps the district heating water flow on, which leads to the heating of the cold hot water heat exchanger10. When using a heat exchanger or a coil between the previous exchangers to transfer heat pump energy to the hot water, the problem is that the district heating return water used to heat the hot water circuit preheats the cold hot water and the heat pump energy cannot be transferred to the domestic hot water preheating to the same extent.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa mainittu epäkohta ja aikaansaada järjestelmä joka takaa riittävän jäähtymän myös vähäisen kulutuksen aikoina. Keksinnön mukaiselle hybridijärjes20 telmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa. Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1. Lämpöpumpun kompressorin tuottama tulistetun kylmäaineen korkeampaa lämpötilaa on vaikea hyödyntää, koska lämpömäärä jää kuitenkin melko pieneksi. Tämän keksinnön mukaisessa ratkaisussa tämä pienempi, mutta korkealämpötilainen lämpömäärä voidaan hyödyntää ja tähän tarkoitukseen sen lämpömäärä riittää oikein hyvin. Niinpä yöaikaan tai muuna hiljaisena aikana käyttöveden kiertovesi lämmitetään tuolla tulistetun väliaineen lämmöllä kuuman käyttöveden loppu30 lämpötilaan, jolloin kaukolämpöä ei tarvita lainkaan eikä kylmän käyttöveden lämmönvaihdin lämpene haitallisesti.The object of the present invention is to eliminate said drawback and to provide a system which ensures sufficient cooling even during periods of low consumption. The hybrid system according to the invention is characterized by what is stated in the claims. The characteristic features of the invention are set out in the appended claim 1. The higher temperature of the superheated refrigerant produced by the heat pump compressor is difficult to utilize, however, the amount of heat remains quite small. In the solution according to the present invention, this lower but high-temperature amount of heat can be utilized and for this purpose its amount of heat is very sufficient. Thus, at night or at other quiet times, the hot water circulating water is heated by the heat of the superheated medium to the end temperature of the hot hot water, at which point no district heating is required at all and the cold hot water heat exchanger is not adversely heated.

Keksinnön erityisinä etuina voidaan mainita:Particular advantages of the invention include:

— Parantaa kaukolämmön jäähtymää — Mahdollistaa lämpöpumppuenergian tehokkaamman lämmönsiir- ron käyttöveden esilämmitykseen — Mahdollistaa lämpöpumppuenergian käytön käyttöveden kier- ron lämmittämiseksi- Improves district heating cooling - Enables more efficient heat transfer of heat pump energy to domestic hot water preheating - Enables the use of heat pump energy to heat domestic hot water circulation

Turvallisuussyistä käytetään välikiertoa kuuman lauhduttimen ja käyttövesikierron välillä.For safety reasons, an intermediate circuit between the hot condenser and the hot water circuit is used.

Keksinnön erään sovelluksen mukaan lämmityskierrosta lämpöpumpun lauhduttimelle palaavan kiertoveden lämpö käytetään valinnaisesti kylmän käyttöveden lämmitykseen, joka on järjestetty sarjassa olevan toisen lämmönvaihtimen avulla. Vastavirtalämmönvaihtimessa asteisuuden menetys on kuitenkin pieni. Kauko15 1 ämmön tulovirran venttiili käyttövesipuolella avautuu vasta, kun on selvästi käyttöveden kulutusta.According to an embodiment of the invention, the heat of the circulating water returning from the heating circuit to the heat pump condenser is optionally used for heating cold domestic water, which is arranged by means of a second heat exchanger in series. However, the loss of degree in the countercurrent heat exchanger is small. The remote15 1 heat input valve on the hot water side only opens when there is a clear hot water consumption.

Lämpöpumpun syöttämä lämmityspiiri ja varsinainen lämmityspiiri voidaan kytkeä edullisesti samaan piiriin käyttämällä vapaavir20 tauserotintä, jolla molemmin puolin virtausmäärät määräytyvät itsenäisesti, mutta osavirran avulla lisälämpö saadaan toimitettua .The heating circuit supplied by the heat pump and the actual heating circuit can advantageously be connected to the same circuit by using a free-flow separator, on which the flow rates are determined independently on both sides, but additional heat can be supplied by means of partial flow.

20195278 prh 05 -04- 201920195278 prh 05 -04- 2019

Eräässä edullisessa sovelluksessa käytetään lämpöpumpun syöttä25 mässä lämmityspiirissä ohituslinjaa, jolla lämmön syöttö voidaan ohjata suoraan kylmä käyttöveden lisälämmitykseen, kun varsinaisessa lämmityspiirissä ei ole kulutusta.In a preferred application, a bypass line is used in the heating circuit supplied by the heat pump, by which the heat supply can be directed directly to the additional heating of the cold domestic hot water when there is no consumption in the actual heating circuit.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisien kuvioi30 den eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus yksinomaan rajoittaa.The invention will now be described with reference to some preferred embodiments of the accompanying figures, to which, however, the invention is not intended to be exclusively limited.

Kuvassa 1 on esitetty kaukolämmitystä käyttävä ja lämpöpumpun avulla toista lämmönlähdettä, tässä poistoilmalämpöä hyödyntävä hybridijärjestelmän peruskytkentäFigure 1 shows the basic connection of a hybrid system using district heating and using another heat source by means of a heat pump, here utilizing exhaust air heat.

Kuvassa 2 on havainnollistettu vapaavirtauserotintäFigure 2 illustrates a free flow separator

Kuvassa 3 on esitetty kuvan 1 hybridijärjestelmän peruskytkentää edistyneempi hybridijärjestelmäFigure 3 shows a more advanced hybrid system than the basic circuit of the hybrid system of Figure 1

Kuvassa 4 on esitetty toinen kuvan 1 hybridijärjestelmän peruskytkennän muunnosFigure 4 shows another modification of the basic circuit of the hybrid system of Figure 1

20195278 prh 05 -04- 201920195278 prh 05 -04- 2019

Kuvien 1 ja 3 järjestelmän pohjana on ensiksi kaukolämpöä tavanomaisesti hyödyntävä peruskytkentä, johon kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri rinnakkain lämmittävillä käyttöveden ylempi lämmönvaihdin (10.1) ja lämmityskierron lämmönvaihdin (14) sekä yhteisesti näiden kanssa sarjaan kytketty kylmän käyttöveden (KV)The system of Figures 1 and 3 is first based on a basic circuit that normally uses district heating, which includes a district heating primary heat exchanger (10.1) and a heating circuit heat exchanger (14) with a district heating circuit connected in parallel and cold water (DHW) connected in series with them.

1 ämmönvaihdin (10.2 katkoviivoin), jossa palaavan käyttöveden kierto (LVK) on liitetty sanotun käyttöveden ylemmän ja alemman lämmönvaihtimien (10.1, 10.2) väliin. Tavanomaiseen järjestelmään kuuluu lämmityspiiri (22) kierrättäen kiertovettä säädettävästä sanotun kaukolämmön lämmityksen lämmönvaihtimen (14) kautta. Sinänsä tunnettuna osana on lämpöpumppupiiri (30) käsittäen kompressorin (31), kuristimen (32), höyrystimen (34) ja lauhduttimen (36a) kytkettynä hyödyntämään höyrystimellään valittua ulkoista lämmönlähdettä, tässä poistoilmakoneikkoa (20) sekä luovuttamaan lämpöä höyrystimellään (36a) rinnakkaisesti sanotun kaukolämmön lämmönvaihtimen (14) rinnalla valitulla tavalla. Kuvassa 1 on esitetty käyttöveden lämmönvaihtimen 10 molemmat vaihtoehdot, jolloin kylmän veden erillinen lämmönvaihdin (10.2) on suositeltava, mutta kuitenkin valinnainen.1 heat exchanger (10.2 in broken lines), in which the return hot water circulation (LVK) is connected between the upper and lower heat exchangers (10.1, 10.2) of said hot water. The conventional system comprises a heating circuit (22) circulating the circulating water from the adjustable heat exchanger (14) of said district heating. A part known per se is a heat pump circuit (30) comprising a compressor (31), a choke (32), an evaporator (34) and a condenser (36a) connected to utilize an external heat source selected by its evaporator, here the exhaust air machine (20) and alongside the heat exchanger (14) as selected. Figure 1 shows both options for the hot water heat exchanger 10, in which case a separate cold water heat exchanger (10.2) is recommended, but still optional.

Kuvan 1 mukaan keksinnön peruskytkentää kuuluu lämpöpumppupiirissä (30) ensimmäinen lauhdutin (36b) tulistetun väliaineen lämpömäärän hyödyntämiseksi. Tämä ensimmäinen lauhdutin (36b) lämmittää vettä välipiirissä, joka luovuttaa lämmön lämmönvaihtimessa (16) käyttöveden kiertoon (LKV).According to Figure 1, the basic circuit of the invention comprises a first condenser (36b) in the heat pump circuit (30) for utilizing the amount of heat in the superheated medium. This first condenser (36b) heats the water in the intermediate circuit, which transfers the heat in the heat exchanger (16) to the hot water circuit (DHW).

20195278 prh 05 -04- 201920195278 prh 05 -04- 2019

Lämpöpumppupiiri (30) hyödyntää tässä poistoilmaa koneikon (20) avulla. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muutakin saatavilla olevaa lämmönlähdettä, erityisesti maalämpöä. Lämpöpumppu on tässä epäsuoralla höyrystyksellä liitetty poistoilmakoneikkoon.Here, the heat pump circuit (30) utilizes the exhaust air by means of a machine (20). Alternatively, other available heat sources can be used, especially ground heat. The heat pump is here connected to the exhaust air unit by indirect evaporation.

Kytkentä voi olla myös suorahöyrysteinen, jossa kylmäaine kiertää suoraan poistoilmapatterissa tai muussa lämmönlähteessä.The connection can also be direct vaporized, where the refrigerant circulates directly in the exhaust air coil or other heat source.

Kuvassa 2 on esitetty vapaavirtauserotin (24), jossa samaan ti10 lavuuteen on liitetty lämmityspiirin latauksen tulo (24.1), sen poisto (24.2), lisälämmityksen tulo (24.4) ja lisälämmityksen poisto (24.3). Tämän virtauskomponentin avulla latauspiirin kiertovirtaus ei häiriinny lisälämmityksen syöttövirtauksesta, mutta tällä saadaan oleellisesti latausvirran mukainen tila15 vuusvirta siirrettyä lisälämmityksen tulovirrasta.Figure 2 shows a free-flow separator (24) in which the charging input (24.1) of the heating circuit, its discharge (24.2), the additional heating input (24.4) and the additional heating output (24.3) are connected to the same volume. With this flow component, the circulating flow of the charging circuit is not disturbed by the supply flow of the auxiliary heating, but this substantially transfers the space current according to the charging current from the input current of the auxiliary heating.

Kuvassa 3 on esitetty kuvan 1 peruskytkentään nähden oleellisesti parannettu versio, lisälämmityksen paluuvirta voidaan säädetysti ohjata kylmänveden (KV) lisälämmitykseen lämmönvaih20 timen (18) avulla, joka on kylmän käyttöveden lämmityksessä sarjassa varsinaisen kylmän käyttöveden lämmönvaihtimen (12) kanssa. Kolmitiesäätöventtiilien (26) ja (28) avulla lämpöpumpun peruslämpöä lämmönvaihtimesta (36a) voidaan ohjata optimaalisesti haluttuun kohteeseen lämmönkulutustilanteen mukaan.Fig. 3 shows a substantially improved version compared to the basic connection of Fig. 1, the auxiliary heating return flow can be controlled in a controlled manner for auxiliary cold water (DHW) heating by means of a heat exchanger (18) in cold water heating in series with the actual hot water heat exchanger (12). By means of the three-way control valves (26) and (28), the basic heat of the heat pump from the heat exchanger (36a) can be optimally controlled to the desired destination according to the heat consumption situation.

Niinpä jos ei ole lämmityspiirissä kulutusta, lämpöpumpun tuottamaa lämmitystä voidaan ohjata kylmän käyttöveden lämmitykseen tai päinvastoin.Thus, if there is no consumption in the heating circuit, the heating produced by the heat pump can be directed to the hot water heating or vice versa.

Kuvan 4 muunnoksessa lämpöpumpun tulistuslämpö lämmittää käyt30 tövettä lämmönvaraajan (40) kautta. Lämmönvaraajan muita kytkentöjä ei ole esitetty. Tulistuslämpöä hyödyntävä ensimmäinen lauhdutin (36b) lämmittää piiriä, joka syöttää lämpöä varaajan yläosaan. Kiertoveden (LVK) lämmönsiirtokierukka (42) on varaajan (40) yläosassa, jolloin lämpö siirtyy varaajan (40) nesteenIn the variant of Figure 4, the superheat heat of the heat pump heats the domestic hot water via the heat accumulator (40). No other heat accumulator connections are shown. The first condenser (36b) utilizing the superheat heat heats the circuit which supplies heat to the top of the accumulator. The circulating water (LVK) heat transfer coil (42) is at the top of the accumulator (40), whereby the heat is transferred to the liquid of the accumulator (40).

20195278 prh 05 -04- 2019 kautta kiertovettä lämmittävään piiriin. Sellainen muunnelma olisi mahdollinen, että lämmönvaraajan yläosan vettä kierrätetään kiertoveden LKV:n lämmön vaihtimessa.20195278 prh 05 -04- 2019 through the circulating water heating circuit. Such a variation would be possible in which the water at the top of the heat accumulator is circulated in the heat exchanger of the DHW circulating water.

Hybridi-järjestelmän toimintaselostusHybrid system operation report

Käytetään ohjausjärjestelmää (FIKSU®), jolla ohjataan kokonaisuutta .A control system (FIKSU®) is used to control the whole.

Ohjausjärjestelmä on etäohjattavissa ja säädettävissä FIKSUetävalvomossa.The control system is remotely controllable and adjustable in the FIKSU remote control room.

KäyttövesiHot water

Käyttöveden esilämmityksessä hyödynnetään lämmönkeruujärjestelmällä tuotetusta lämmöstä osa, jota ei lämmityksessä tarvita.In the preheating of domestic hot water, a part of the heat produced by the heat collection system that is not needed for heating is utilized.

SäätöAdjustment

Säädin säätää menoveden lämpötila-anturin mittauksen perusteella säätöventtiileitä sarjassa pitäen käyttöveden lämpötilan asetusarvossaan. Asetusarvo on 58 °C. Käyttöveden säädön ennakointi-toiminto nopeuttaa säätöä ja vähentää huojuntaa käyttö20 veden kulutusmuutoksissa ennakointianturin mittaustiedon perusteella. Käyttöveden kierron paluulämpötilamittauksella todetaan paluulämpötila. Paluulämpötilan ollessa alle 55 °C järjestelmä ilmoittaa poikkeamasta.Based on the flow temperature sensor measurement, the controller adjusts the control valves in series, keeping the hot water temperature at its setpoint. The setpoint is 58 ° C. The hot water control forecast function speeds up the control and reduces jitter in changes in water consumption based on the metering data of the forecast sensor. The return temperature is determined by measuring the return temperature of the hot water circuit. When the return temperature is below 55 ° C, the system reports a deviation.

LKV pumppuDHW pump

Käyttöveden kiertovesipumppu käy aina. Pumpun käyntitilan puuttuessa seuraa hälytys. Kiertovesipumppua ohjataan ja luetaan ohjausjärjestelmästä Modbus-rajapinnan kautta.The hot water circulation pump always runs. An alarm will follow if the pump is not running. The circulating water pump is controlled and read from the control system via the Modbus interface.

Lämmityspiiri (IQx), SäätöHeating circuit (IQx), Control

Säädin ohjaa lämmityksen menoveden mittauksen perusteella säätöventt iileitä sarjassa pitäen lämmityksen menoveden lämpötilan säätökäyrän mukaisessa asetusarvossa.Based on the flow measurement, the controller controls the control valves in series, keeping the heating flow temperature at the setpoint according to the control curve.

20195278 prh 05 -04- 201920195278 prh 05 -04- 2019

Lämmitysjärjestelmän ollessa varustettuna lämmönkeruujärjestelmällä, lämmitetään ensisijaisesti lämmönkeruujärjestelmän tuottamalla lämmöllä.When the heating system is equipped with a heat recovery system, the heat produced by the heat recovery system is primarily heated.

Lisälämmönlähteellä varmistetaan lämmön riittävyys. Ohjausjärjestelmä optimoi säädön energiakustannusperusteisesti. Lämmityspiiri on joko suoraan lämmityspiiri, tai se toimii esisäätöpiirinä sen jäljessä oleville jälkisäätöpiireille. Esisäätöpiiri mukautuu jälkisäätöpiirien asetuksille. Jälkisäätöpiirit 10 tehdään omilla säätimillä, jotka kytkeytyvät väylällä järjestelmään .An additional heat source ensures heat adequacy. The control system optimizes the control based on energy costs. The heating circuit is either a direct heating circuit, or it acts as a preset circuit for the downstream circuits behind it. The preset circuit adapts to the settings of the post-adjustment circuits. The post-adjustment circuits 10 are made with their own controllers, which are connected to the system via a bus.

LJ pumppuLJ pump

Lämmityspiirin pumpun toimintatapa on aseteltavissa. Pumppu käy 15 aina tai käynnistyy ulkolämpötilan laskiessa alle +17°C ja pysähtyy lämpötilan noustessa +19°C.Pumpun käyntitilasta ristiriitahälytys. Pumpun ollessa pysähdyksissä, käynnistetään se 1 min ajaksi kerran viikossa jumiutumisen estämiseksi. Kiertovesipumppua ohjataan ja luetaan ohjausjärjestelmästä Modbus20 rajapinnan kautta.The operating mode of the heating circuit pump is adjustable. The pump always runs 15 or starts when the outside temperature drops below + 17 ° C and stops when the temperature rises to + 19 ° C. Conflict alarm from the pump running mode. When the pump is stopped, it is started once a week for 1 minute to prevent jamming. The circulating water pump is controlled and read from the control system via the Modbus20 interface.

Lämmityksen kaukolämmön paluurajoitus At0 District heating return limit At 0

Lämmityksen kaukolämmön paluulämpötilan ollessa yli 2,0° korkeampi kuin lämmityksen paluun, kompensoidaan säätöventtiilien 25 asetusarvoa pitämällä ero alle halutussa setusarvossa 3,0°.When the district heating return temperature is more than 2.0 ° higher than the heating return temperature, the setpoint of the control valves 25 is compensated by keeping the difference below the desired setpoint of 3.0 °.

YöalennusYöalennus

Säädin pudottaa lämmityksen menoveden lämpötilaa. Toiminto otetaan käyttöön tarvittaessa. Pudotuksen määrä, kestoaika ja 30 viikko-ohjelma on muutettavissa säätimeltä tai valvomosta. Säätimessä on asetettavissa myös automaattinen esikorotus asteina ja esikorotuksen kestoaika.The controller lowers the heating flow temperature. The function is activated if necessary. The amount of drop, duration and 30-week program can be changed from the controller or control room. The controller can also be used to set the automatic pre-increase in degrees and the duration of the pre-increase.

SyyskuivausThe autumn drying

Syysajan kuivaustoiminnolla korotetaan syksyllä automaattisesti lämmityksen menoveden lämpötilaa 20 vuorokauden ajaksi asetusarvolla +3°C. Toiminto kytkeytyy päälle, kun vuorokauden keskilämpö on yhtäjaksoisesti ollut vähintään 20 vrk:n ajan yli 5 +7°C ja putoaa tämän jälkeen +7°C rajan alapuolelle. Toiminto on päällä niinä seuraavina 20 vrk:na, jolloin ulkolämpötila on alle +7 °C.The autumn time drying function automatically raises the heating flow temperature in the autumn for 20 days at a setpoint of + 3 ° C. The function is switched on when the average daily temperature has been above 5 + 7 ° C for at least 20 consecutive days and then falls below the + 7 ° C limit. The function is on for the next 20 days when the outside temperature is below +7 ° C.

Venttiilien kesäsulkeutuminenSummer closing of valves

Lämmitystä säätävät venttiilit ohjataan kiinni ulkolämpötilan ylittäessä asetusarvon 17°C, toiminto on valittavissa. Toiminnon ollessa käytössä venttiileitä ohjataan auki jokaista erikseen kerran viikossa jumiutumisen estämiseksi.The heating control valves are closed when the outdoor temperature exceeds the setpoint of 17 ° C, the function is selectable. When the function is activated, the valves are guided open each time once a week to prevent jamming.

Lämpöpumppu LP (13x) - Lämpöpumpun ohjausHeat pump LP (13x) - Heat pump control

Lämpöpumppuja ohjataan ohjausjärjestelmästä Modbus-rajapinnan kautta.The heat pumps are controlled from the control system via the Modbus interface.

Claims (6)

Patentkravclaim 1. Hybriduppvärmningssystem som använder fjärrvärme, viket innefattar1. Hybrid heating systems using district heating, the fold includes 5 o fjärrvärmens primärkrets innefattande parallellt uppvärmande bruksvattnets varmsidas värmeväxlare (10) och en värmekretsens värmeväxlare (14) samt en gemensamt i serie med dessa kopplad kalla bruksvattnets värmeväxlare (10.2, 12), där det återgående bruksvattnets cirkulation (LVK) är 10 kopplad mellan nämnda bruksvattens övre och nedre värmeväxlare (10, 10.2, 12), o uppvärmningskrets (22) som reglerbart cirkulerar cirkulationsvatten via den nämnda med fjärrvärme uppvärmda värmeväxlaren (14),The primary circuit of the district heating comprising the parallel heating of the hot water heat exchanger (10) and a heat exchanger heat exchanger (14) and a joint in series with these coupled cold hot water heat exchangers (10.2, 12), where the recirculating water the upper and lower heat exchanger (10, 10.2, 12) of the utility water, and a heating circuit (22) which controllably circulates circulating water via the remotely heated heat exchanger (14), 15 o värmepumpsenhet (30) inbegripande en kompressor (31), shunt (32), evaporator (34) och kondensor (36a, 36b) och kopplad att utnyttja med evaporatorn (34) vald yttre värmekälla samt att avge värme med kondensorn (36a) parallellt med den nämnda fjärrvärmens värmeväxlare (14), kännetecknat av att nämnda värmepumpsenhets (30) kondensor är tvådelad inbegripande en varmsidans kondensor (36b) för utnyttjande av värme från överhettad gas och en vanlig kondensor (36a) anordnad att avge värme på nämnt sätt paral25 lellt med fjärrvärmens värmeväxlare (14), och där nämnda kondensors varmsida (36b) är anordnad att avge värme i nämnda återgående bruksvattens (LVK) cirkulation.A heat pump unit (30) including a compressor (31), shunt (32), evaporator (34) and condenser (36a, 36b) and coupled to utilize the external heat source selected by the evaporator (34) and to supply heat with the condenser (36a) parallel to the district heat exchanger heat exchanger (14), characterized in that the condenser of the heat pump unit (30) is two-part including a heat-side condenser (36b) for utilizing heat from superheated gas and a conventional condenser (36a) arranged to provide heat with the district heat exchanger (14), and where the heat side (36b) of the condenser is arranged to supply heat in the circulation of the recycled use water (LVK). 2. Hybriduppvärmningssystem enligt patentkrav 1, känne—2. Hybrid heating system according to claim 1, characterized in - 30 tecknat av att det mellan kondensorns varmsida (36b) och bruksvattencirkulationen finns en vattenburen mellankrets som förflyttar värme från varmsidans kondensor (36b) till bruksvattnets cirkulation (LKV).30 is characterized by the fact that there is a waterborne intermediate circuit between the condenser heat side (36b) and the use water circulation which transfers heat from the hot side condenser (36b) to the use water circulation (LKV). 3. Hybriduppvärmningssystem enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att det innefattar en extra uppvärmningsvärmeväxlare (18) för kallt bruksvatten (KV) och ett reglerventilsystem (26, 28) kopplat att alternativt utnyttja värme-3. A hybrid heating system according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an additional cold use water (KV) heat exchanger (18) and a control valve system (26, 28) coupled to alternatively utilize the heating system. 5 pumpens återgående värmecirkulation.5 the reciprocating heat circulation of the pump. 4. Hybriduppvärmningssystem enligt något av patentkraven4. A hybrid heating system according to any of the claims 1-3, kännetecknat av att de linjer som matar värmepumpens uppvärmningskrets är avskilda från parallellinjerna med en 10 avlastningsventil (24) som hindrar förändringar i det konstanta flödet i de nämnda matande linjerna (24.3, 24.4) och värmekretsens laddningslinjer (24.1, 24.2) .1-3, characterized in that the lines supplying the heat pump heating circuit are separated from the parallel lines by a relief valve (24) which prevents changes in the constant flow in the said supply lines (24.3, 24.4) and the heating lines charge lines (24.1, 24.2). 1515 5. Hybriduppvärmningssystem enligt något av patentkravenA hybrid heating system according to any of the claims 1-4, kännetecknat av att den värmekälla (20) som nämnda värmepumpsenhet (30) utnyttjar är byggnadens utloppsluft.1-4, characterized in that the heat source (20) used by said heat pump unit (30) is the outlet air of the building. 6. Hybriduppvärmningssystem enligt något av patentkravenA hybrid heating system according to any of the claims 20 1-4, kännetecknat av att den värmekälla (20) som nämnda värmepumpsenhet (30) utnyttjar är en jordvärmebrunn.1 to 4, characterized in that the heat source (20) used by said heat pump unit (30) is an earth heat well.
FI20195278A 2018-04-11 2019-04-05 Hybrid heating system using district heating FI128416B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185347A FI128114B (en) 2018-04-11 2018-04-11 Hybrid heating system using district heating
FI20185935 2018-11-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20195278A1 FI20195278A1 (en) 2019-10-12
FI128416B true FI128416B (en) 2020-04-30

Family

ID=66474556

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FIU20194024U FI12382U1 (en) 2018-04-11 2019-02-08 Hybrid heating system using district heat
FI20195278A FI128416B (en) 2018-04-11 2019-04-05 Hybrid heating system using district heating

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FIU20194024U FI12382U1 (en) 2018-04-11 2019-02-08 Hybrid heating system using district heat

Country Status (2)

Country Link
FI (2) FI12382U1 (en)
SE (1) SE545222C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3136271A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-08 José Solé Process for preheating domestic water using hot condensates from the building steam generator in district heating.
DE102022114949A1 (en) * 2022-06-14 2023-12-14 Ludwig Langer Method and device for transferring heat

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101325903B1 (en) * 2011-10-10 2013-11-07 엘지전자 주식회사 Hot water supply device associated with heat pump
EP2835602B1 (en) * 2012-03-27 2022-06-01 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning device
SE537589C2 (en) * 2013-05-14 2015-07-07 Energy Machines S A Heater
CN107763850B (en) * 2017-11-07 2023-10-27 南京航空航天大学 Method for preparing boiling water at 100 deg.C or above

Also Published As

Publication number Publication date
FI20195278A1 (en) 2019-10-12
FI12382U1 (en) 2019-05-15
SE545222C2 (en) 2023-05-30
SE1950413A1 (en) 2019-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10612796B2 (en) Heating installation
DK2375175T3 (en) Device and method for heating of buildings
US10753622B2 (en) Heating installation
CN109564438B (en) Reduction of return temperature in zone heating and increase of return temperature in zone cooling
CN101298924B (en) Hot pump type hot water supplying floor heating apparatus
FI128416B (en) Hybrid heating system using district heating
ES2923624T3 (en) Thermodynamic machine and alternative procedures to operate said machine
EP2913614B1 (en) Groundwater thermal storage system
FI20195024A1 (en) Hybrid heating system using district heating
EP2657619B1 (en) Method and device for controlling a hybrid heating and ventilation system
RU2011138077A (en) METHOD FOR ENERGY MODERNIZATION OF SINGLE-PIPE HEATING SYSTEMS
US10724769B2 (en) System and method for providing useable source fluid
GB2534608A (en) Domestic hot water system
CN101258364A (en) Control device
FI128114B (en) Hybrid heating system using district heating
CN109405055A (en) A kind of heat supply and accumulation of heat decouple operating system with heat source
FI129742B (en) Hybrid heating system using primary heating
RU2609266C2 (en) Heat and cold supply system
FI128896B (en) Hybrid heating system using geothermal heating
BE1021689B1 (en) CLIMATIZING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING SUCH CLIMATIZING DEVICE
CN220269552U (en) Temperature regulating system of middle-deep geothermal buried pipe system
ES2909327T3 (en) Thermodynamic machine of the thermofrigobomba type and operating procedure
WO2018002875A1 (en) Thermal energy distribution kit or system for the production of domestic hot water and hot water for heating purposes and plant employing said kit
US11885507B2 (en) Instantaneous hot water heat pump
KR102574817B1 (en) Heat pump system with variable heat supply source

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128416

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MD Opposition filed

Opponent name: BERGGREN OY