JP5194122B2 - Heat exchanger for heat supply - Google Patents
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Description
本発明は熱供給用熱交換装置の一種に言及する。 The present invention refers to a kind of heat exchange device for supplying heat.
都市部の熱供給規模が急速に発達するにつれ、中心の熱源から熱供給の使用者まで温水を送るのに通常は長い距離が必要である。同一の熱供給負荷では、供給水と返流水の温度差を大きくすることで温水の流量が減り、パイプラインへの投資が低減される。他の利点は、循環ポンプの消費電力と熱供給のコストの低減である。現在、一次熱供給ネットワークの供給水/返流水の設計温度は通常130℃/60℃である。実際は、消費者の熱供給ニーズによって制限されるため、返流水の温度は従来の熱交換器で更に低くされることはできない。よって、返流水の温度を更に下げることは、中心熱源の熱供給半径の拡大、エネルギー消費量の減少、そして熱供給コストの低下にとって大きな意味を持つであろう。 As urban heat supply scales develop rapidly, longer distances are usually required to send hot water from the central heat source to the user of the heat supply. With the same heat supply load, increasing the temperature difference between the supply water and the return water reduces the flow rate of hot water and reduces the investment in the pipeline. Another advantage is a reduction in the power consumption and heat supply costs of the circulation pump. Currently, the design temperature of the supply / return water of the primary heat supply network is usually 130 ° C / 60 ° C. In fact, the temperature of the return water cannot be further reduced with conventional heat exchangers, as it is limited by the consumer's heat supply needs. Therefore, further lowering the temperature of the return water will have great significance for increasing the heat supply radius of the central heat source, reducing energy consumption, and lowering heat supply costs.
本発明の目的は、熱供給用の熱交換装置の一種を提供することである。 An object of the present invention is to provide a kind of heat exchange device for supplying heat.
熱交換装置は、少なくとも1つの温水用吸収式ヒートポンプ1と、少なくとも1つの水−水熱交換器2と、一次熱供給ネットワーク管路3と、二次熱供給ネットワーク管路4とを含む。温水用吸収式ヒートポンプ1は発生器、蒸発器、凝縮器及び吸収器を含む。
The heat exchange device includes at least one hot water
管路3は、温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器、水−水熱交換器2及び温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器を順次に通過して一次熱供給ネットワークシステムを形成する。管路4は、温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器、温水用吸収式ヒートポンプ1の凝縮器及び水−水熱交換器2を順次に通過して二次熱供給ネットワークシステムを形成する。
The
温水用吸収式ヒートポンプ1は下記の条件を満たすべきである。即ち、一次熱供給ネットワークの供給水の温度は温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器を通過した後に10〜40℃下がらなくてはならない。水−水熱交換器2からの温水の温度は、温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器を通過した後に20〜40℃下がらなくてはならない。二次熱供給ネットワークの返流水の温度は、温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器を通過した後に10〜30℃上がらなくてはならない。
The
一次熱供給ネットワーク内の供給水の温度は通常80℃から130℃の間である。 The temperature of the feed water in the primary heat supply network is usually between 80 ° C and 130 ° C.
前述の熱交換装置が少なくとも2つの温水用吸収式ヒートポンプ1を含む場合、一次熱供給ネットワーク管路3は温水用吸収式ヒートポンプ1を連続的に通過することができる(直列接続)。また、一次熱供給ネットワーク管3は各温水用吸収式ヒートポンプを個々に通過することもできる(並列接続)。二次熱供給ネットワーク管路4は、直列接続又は並列接続で温水用吸収式ヒートポンプ1を通過することができる。
When the above-mentioned heat exchange device includes at least two hot water
このような熱交換装置は、弁のような温度制御用器具を含むこともできる。 Such a heat exchange device may also include a temperature control device such as a valve.
本発明では、実際の適用に従ってあらゆる実現可能な方法で二次熱供給ネットワーク管路4を接続することができる。温水用吸収式ヒートポンプ1が装置に1つだけ含まれる場合、二次熱供給ネットワーク管路を以下の6つの方法で接続することができる。
In the present invention, the secondary heat
第1の方法:二次熱供給ネットワーク管路4が、温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器、ならびに水−水熱交換器2を連続して通過する。
First method: The secondary heat
熱交換装置が水−水熱交換器2を1つ含む場合の熱交換装置の概略図を図1に示す。一次熱供給ネットワークの供給水は先ず温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器に流れ込み、駆動熱源として臭化リチウム溶液を加熱し、これを濃縮させる。次に温水は水−水熱交換器2の高温側に流れ込み、低温側の返流水を加熱する。この温水は次に低温熱源として吸収式ヒートポンプ1の蒸発器に流れ込む。最後に、温水は、熱を放出して温度が下がった後に中心熱源に流れ込む。一方、二次熱供給ネットワークの返流水は吸収式ヒートポンプの吸収器及び凝縮器に流れ込み、加熱される。次に、返流水は水−水熱交換器に流れ込み、ここで加熱される。最後に、返流水は末端の使用者に戻る。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a heat exchange device when the heat exchange device includes one water-
第2の方法:二次熱供給ネットワーク管路4は少なくとも2つの独立した管路を含むべきである。独立した管路は温水式吸収ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。一方で、他の全ての独立した管路はそれぞれ水−水熱交換器2に達する。
Second method: the secondary heat
前述の熱交換装置が水−水熱交換器2を1つ含む場合の熱交換装置の概略図を図2に示す。二次ネットワーク管路4は2つの独立した管路(4−A及び4−B)からなる。独立管路(4−A)は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。独立管路(4−B)は水−水熱交換器2に達する。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the heat exchange device in the case where the aforementioned heat exchange device includes one water-
一次熱供給ネットワークの供給水は温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器に流れ込み、駆動熱源として臭化リチウム溶液を加熱し、これを濃縮させる。次に温水は水−水熱交換器2の高温側に流れ込み、低温側の返流水を加熱する。この温水は次に低温熱源として吸収式ヒートポンプ1の蒸発器に流れ込む。最後に、温水は、熱を放出して温度が下がった後に中心熱源に流れ込む。末端使用者Aからの二次熱供給ネットワークの返流水は吸収式ヒートポンプの吸収器及び凝縮器に流れ込み、加熱される。末端使用者Bからの二次熱供給ネットワークの返流水は水−水熱交換器に流れ込み、加熱される。二次熱供給ネットワークのこれら二種の返流水のパラメータは異なっていてもよい。そして、返流水をそれぞれの二次熱供給ネットワークシステムに通して異なる熱供給使用者に送ることができる。
The water supplied from the primary heat supply network flows into the generator of the hot water
第3の方法:前述の熱交換装置が水−水熱交換器2を1つ含む場合、二次熱供給ネットワーク管路4は1つの主管路及び2つの分岐管路からなる。主管路はまず2つの分岐管路に分かれる。分岐管路4−1は吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達し、一方で分岐管路4−2は水−水熱交換器2に達し、次にこれら2つの分岐管路は合流する。
Third method: When the above-described heat exchange device includes one water-
熱交換装置の概略図を図3に示す。一次熱供給ネットワークの供給水は温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器に流れ込み、駆動熱源として臭化リチウム溶液を加熱し、これを濃縮させる。次に温水は水−水熱交換器2の高温側に流れ込み、低温側の返流水を加熱する。この温水は次に低温熱源として吸収式ヒートポンプ1の蒸発器に流れ込む。最後に、温水は、熱を放出して温度が下がった後に中心熱源に流れ込む。
A schematic diagram of the heat exchange device is shown in FIG. The water supplied from the primary heat supply network flows into the generator of the hot water
熱供給使用者からの二次熱供給ネットワークの返流水は2つの支流に分かれる。一方の支流は吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器に連続して流れ込み、加熱される。もう一方の支流は水−水熱交換器2に流れ込み、加熱される。最後に、これら2つの支流は合流し、熱供給使用者に戻る。
The return water of the secondary heat supply network from the heat supply user is divided into two tributaries. One tributary flows continuously into the absorber and condenser of the
第4の方法:前述の熱交換装置は、2つの水−水熱交換器2(2a及び2b)を含む。二次熱供給ネットワーク管路4は主管路及び3つの分岐管路からなる。主管路はまず3つの分岐管路に分かれる。第1の分岐管路は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。第2の分岐管路は水−水熱交換器2aに達する。第3の分岐管路は水−水熱交換器2bに達する。最後に、これら3つの分岐管路が合流する。
Fourth method: The aforementioned heat exchange device includes two water-water heat exchangers 2 (2a and 2b). The secondary heat
第5の方法:前述の熱交換装置は、2つの水−水熱交換器2(2a及び2b)を含む。二次熱供給ネットワーク管路4は主管路及び2つの分岐管路からなる。主管路はまず2つの分岐管路に分かれる。第1の分岐管路は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。これに対し、もう一方の分岐管路は水−水熱交換器2aに達する。次に2つの分岐管路が合流し、最後に水−水熱交換器2bを通過する。
Fifth method: The aforementioned heat exchange apparatus includes two water-water heat exchangers 2 (2a and 2b). The secondary heat
第6の方法:前述の熱交換装置は、2つの水−水熱交換器2(2a及び2b)を含む。二次熱供給ネットワーク管路4は主管路及び2つの分岐管路からなる。主管路は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。次に、主管路は2つの分岐管路に分かれる。第1の分岐管路は水−水熱交換器2aに達する。第2の分岐管路は水−水熱交換器2bに達する。最後に、これら2つの管路が合流する。
Sixth method: The aforementioned heat exchange device includes two water-water heat exchangers 2 (2a and 2b). The secondary heat
前述した種の新しいタイプの熱交換装置を含む熱供給システムも保護範囲内にある。例えば、他の加熱装置を含む一次熱供給ネットワークと、熱供給使用者を含む二次熱供給ネットワークに接続された熱交換装置を備えた循環熱供給システムが挙げられる。 Heat supply systems including new types of heat exchange devices of the kind described above are also within the scope of protection. For example, the circulating heat supply system provided with the heat exchange apparatus connected to the primary heat supply network containing another heating apparatus and the secondary heat supply network containing a heat supply user is mentioned.
前述の熱交換装置及び熱供給システムを地域熱供給に適用することができる。 The aforementioned heat exchange device and heat supply system can be applied to district heat supply.
以下の部分では、地域熱供給システムにおける実際の熱供給パラメータに従い、実施例を用いて本発明の実施方法を説明する。 In the following part, the implementation method of this invention is demonstrated using an Example according to the actual heat supply parameter in a district heat supply system.
下記の実施例の温水用吸収式ヒートポンプ5が図5及び図6に示されており、これは、発生器1−1、凝縮器1−2、吸収器1−3、蒸発器1−4、溶液熱交換器1−5、スロットル装置1−6、溶液ポンプ1−7、低温流体ポンプ1−8及びあらゆる種類の接続管からなる。 An absorption heat pump 5 for hot water according to the following embodiment is shown in FIGS. 5 and 6, and includes a generator 1-1, a condenser 1-2, an absorber 1-3, an evaporator 1-4, It consists of a solution heat exchanger 1-5, a throttle device 1-6, a solution pump 1-7, a cryogenic fluid pump 1-8 and all kinds of connecting pipes.
温水用吸収式ヒートポンプの作動の際、希薄溶液(臭化リチウムなど)が温水によって発生器内で沸騰され、低温蒸気及び濃縮液が生じる。 During operation of the hot water absorption heat pump, a dilute solution (such as lithium bromide) is boiled in the generator by hot water, producing low temperature steam and concentrate.
濃縮液は、溶液熱交換器を通って冷却された後に吸収器に入る。濃縮液は低温蒸気を吸収して希薄溶液になる。これは、溶液ポンプによって駆動され、溶液熱交換器内で加熱された後に最終的に発生器に入り、溶液サイクルが完了する。 The concentrate enters the absorber after being cooled through a solution heat exchanger. The concentrate absorbs the low temperature vapor and becomes a dilute solution. It is driven by a solution pump and eventually enters the generator after being heated in the solution heat exchanger, completing the solution cycle.
低温蒸気は凝縮器に入り、ここで低温蒸気は凝縮熱を放出して低温液体になる。この液体は蒸発器に入り、ここで液体はスロットル弁の通過後に熱を吸収して蒸気になる。次に蒸気は吸収器内の溶液によって吸収され、低温サイクルが完了する。 The low temperature vapor enters the condenser, where the low temperature vapor releases heat of condensation into a low temperature liquid. This liquid enters the evaporator, where it absorbs heat and becomes vapor after passing through the throttle valve. The vapor is then absorbed by the solution in the absorber, completing the cold cycle.
実施例1:本発明の熱交換装置の適用
1:組立品
温水用吸収式ヒートポンプ1及び水−水熱交換器2を含む大温度差熱交換アセンブリ:AHE8000A型、北京HNRT技術開発株式会社(Beijing HNRT Technology Development Co.Ltd)
Example 1: Application of heat exchange apparatus of the present invention 1: Assembly Large temperature difference heat exchange assembly including hot water
接続の概略図を図4に示す。一次熱供給ネットワークは温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器、水−水熱交換器2及び温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器へ順に達する。二次熱供給ネットワーク管路は主管路及び2つの分岐管路からなる。主管路はまず2つの分岐管路に分かれる。一方の分岐管路は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。これに対し、もう一方の分岐管路は水−水熱交換器2に達する。次にこれら2つの支流が合流する。
A schematic diagram of the connection is shown in FIG. The primary heat supply network reaches the generator of the hot water
2:適用
一次熱供給ネットワーク:一次熱供給ネットワークの温水は、臭化リチウムを濃縮するための駆動エネルギー源としてまず温水用吸収式ヒートポンプの発生器に流れ込む。温水の温度は、温水用吸収式ヒートポンプ1内で130℃から90℃に変わる。次に、温水は二次熱供給ネットワークの返流水を加熱するための加熱源として水−水熱交換器2に流れ込む。水−水熱交換器2から放出された後、温水の温度は50℃まで下がる。次に、温水は低位熱源として温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器に流れ込む。温水の温度は20℃まで下がり、中心熱源に戻る。そして、このサイクルを再度繰り返す。
2: Application Primary heat supply network: Hot water from the primary heat supply network first flows into the generator of the hot water absorption heat pump as a driving energy source for concentrating lithium bromide. The temperature of the hot water changes from 130 ° C. to 90 ° C. in the hot water
二次熱供給ネットワーク:45℃である二次熱供給ネットワークの返流水が2つの支流に分かれる。一方の支流は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器に流れ込み、57℃に加熱される。もう一方の支流は水−水熱交換器2に流れ込んで85℃に加熱され、一次熱供給ネットワークと熱交換する。2つの支流の温水は60℃で合流し、熱供給使用者に送達される。
Secondary heat supply network: The return water of the secondary heat supply network at 45 ° C. is divided into two tributaries. One tributary flows into the absorber and condenser of the hot water
この装置はヒートポンプと熱交換器を組み合わせている。この装置は、高温の温水のカスケード利用を効果的に行うことができる。この装置は、供給水と返流水との間に110℃の温度差を実現することができる。また、この装置は、ビルの熱供給又は家庭用温水のニーズに応えた温水を生じることができる。通常、これらの装置は大規模な地域熱供給システムの各熱交換ステーションに設置される。 This device combines a heat pump and a heat exchanger. This apparatus can effectively perform cascade use of high-temperature hot water. This device can achieve a temperature difference of 110 ° C. between the feed water and the return water. This device can also produce hot water that meets the needs of building heat supply or domestic hot water. Typically, these devices are installed at each heat exchange station of a large district heat supply system.
実施例2:本発明の熱交換装置の適用
1:組立品
温水用吸収式ヒートポンプ1及び水−水熱交換器2を含む大温度差熱交換装置:AHE8000A型、北京HNRT技術開発株式会社
Example 2: Application of Heat Exchanger of the Present Invention 1: Assembly Large temperature difference heat exchanger including hot water
接続の概略図を図5に示す。 A schematic diagram of the connection is shown in FIG.
一次熱供給ネットワークは温水用吸収式ヒートポンプ1の発生器、水−水熱交換器2及び温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器へ順に達する。二次熱供給ネットワーク管路は主管路及び2つの分岐管路からなる。主管路はまず2つの分岐管路に分かれる。一方の分岐管路は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器へ順に達する。これに対し、もう一方の分岐管路は水−水熱交換器2aに達する。次にこれら2つの支流が合流し、水−水熱交換器2bに流れ込む。
The primary heat supply network reaches the generator of the hot water
2:適用
一次熱供給ネットワーク:130℃である一次熱供給ネットワークの温水は、臭化リチウムを濃縮するための駆動エネルギー源としてまず温水用吸収式ヒートポンプの発生器に流れ込む。温水用吸収式ヒートポンプから放出された後、温水の温度は90℃まで下がる。次に、温水は二次熱供給ネットワークの温水を加熱するための加熱源として第二段の水−水熱交換器2bに流れ込む。温水の温度は65℃まで下がる。次に、温水は二次熱供給ネットワークの温水を加熱するための加熱源として第一段の水−水熱交換器2aに流れ込む。第一段水−水熱交換器から流れ出た後の温水の温度は50℃まで下がる。次に、温水は低位熱源として温水用吸収式ヒートポンプ1の蒸発器に流れ込む。一次熱供給ネットワーク内の温水の温度は20℃まで下がり、中心熱源に戻る。そして、このサイクルを再度繰り返す。
2: Application Primary heat supply network: Hot water of the primary heat supply network at 130 ° C. first flows into the generator of the hot water absorption heat pump as a driving energy source for concentrating lithium bromide. After being discharged from the hot water absorption heat pump, the temperature of the hot water drops to 90 ° C. Next, the hot water flows into the second-stage water-
二次熱供給ネットワーク:45℃である二次熱供給ネットワークの返流水が2つの支流に分かれて装置へ流れ込む。一方の支流は温水用吸収式ヒートポンプ1の吸収器及び凝縮器に流れ込み、60℃に加熱される。もう一方の支流は水−水熱交換器2aに流れ込んで60℃に加熱され、一次熱供給ネットワークと熱交換する。2つの支流の温水は合流し、第二段熱交換器2bに60℃で流れ込む。そして、熱供給使用者に67℃で送達される。
Secondary heat supply network: The return water of the secondary heat supply network at 45 ° C. is divided into two branches and flows into the apparatus. One tributary flows into the absorber and condenser of the hot water
この装置はヒートポンプと二段の熱交換器を組み合わせている。この装置は、高温の温水のカスケード利用を効果的に行うことができる。この装置は、供給水と返流水との間に110℃の温度差を実現することができる。また、この装置は、ビルの熱供給又は家庭用温水のニーズに応えた温水を生じることができる。通常、これらの装置は、末端の熱供給装置としてラジエータを用いる大規模な地域熱供給システムの各熱交換ステーションに設置される。 This device combines a heat pump and a two-stage heat exchanger. This apparatus can effectively perform cascade use of high-temperature hot water. This device can achieve a temperature difference of 110 ° C. between the feed water and the return water. This device can also produce hot water that meets the needs of building heat supply or domestic hot water. Typically, these devices are installed at each heat exchange station of a large district heat supply system that uses a radiator as the end heat supply device.
本発明は、熱供給用の熱交換装置の一種を提供する。本発明を使用することで、地域熱供給用の温水のエネルギーのカスケード利用を実現することができる。この装置は、熱供給使用者の温度に対する要求に応えることができるのみならず、一次熱供給ネットワークの返流水の温度を大幅に下げることもできる。一次熱供給ネットワークにおける返流水の温度は、二次熱供給ネットワークの流入水よりもかなり低い。よって、この装置は、一次熱供給ネットワークの供給水と返流水との温度差を大幅に広げる。この大きな温度差での送出により、管路の初期投資及び循環ポンプの消費電力が大幅に低減される。また、この装置は、低位熱源や、廃熱さえをも利用する機会を作る。この装置の利点は、地域熱供給システムの総合的なエネルギー効率を改善でき、熱供給のコストを低減できることにある。本発明の装置をビルの熱供給又は家庭用温水に適用することができる。 The present invention provides a kind of heat exchange device for supplying heat. By using the present invention, it is possible to realize cascade use of energy of hot water for district heat supply. This device can not only meet the temperature requirements of the heat supply user, but can also significantly reduce the temperature of the return water of the primary heat supply network. The temperature of the return water in the primary heat supply network is considerably lower than the inflow water of the secondary heat supply network. Thus, this device greatly widens the temperature difference between the supply water and return water of the primary heat supply network. This delivery with a large temperature difference greatly reduces the initial investment in the pipeline and the power consumption of the circulation pump. This device also creates the opportunity to use lower heat sources and even waste heat. The advantage of this device is that it can improve the overall energy efficiency of the district heat supply system and reduce the cost of heat supply. The apparatus of the present invention can be applied to building heat supply or domestic hot water.
Claims (7)
前記温水用吸収式ヒートポンプが発生器、蒸発器、凝縮器及び吸収器からなり、
前記一次熱供給ネットワーク管路(3)は前記温水用吸収式ヒートポンプ(1)の前記発生器、前記水−水熱交換器(2)及び前記温水用吸収式ヒートポンプ(1)の前記蒸発器を順に通過し、これにより、一次熱供給ネットワークシステムを形成し、
前記二次熱供給ネットワーク管路(4)は前記温水用吸収式ヒートポンプ(1)の前記吸収器及び前記凝縮器ならびに前記水−水熱交換器(2)を通過し、これにより、二次熱供給ネットワークシステムを形成し、
前記二次熱供給ネットワーク管路(4)が少なくとも2つの独立した管路を含み、前記管路のうちの1つが温水用吸収式ヒートポンプ(1)の前記吸収器及び前記凝縮器を順に通過し、前記管路のうちの残りはそれぞれ前記水−水熱交換器(2)を通過する、
地域熱供給用熱交換装置。 A type of heat exchange device for district heat supply, comprising one hot water absorption heat pump (1), at least one water-water heat exchanger (2), and a primary heat supply network line (3) A secondary heat supply network line (4),
The hot water absorption heat pump comprises a generator, an evaporator, a condenser and an absorber,
The primary heat supply network line (3) connects the generator of the hot water absorption heat pump (1), the water-water heat exchanger (2) and the evaporator of the hot water absorption heat pump (1). Passing in sequence, thereby forming a primary heat supply network system,
The secondary heat supply network line (4) passes through the absorber and condenser of the hot water absorption heat pump (1) and the water-water heat exchanger (2), thereby providing secondary heat. Forming a supply network system ,
The secondary heat supply network line (4) includes at least two independent lines, and one of the lines passes sequentially through the absorber and the condenser of the hot water absorption heat pump (1). , The rest of the pipelines each pass through the water-water heat exchanger (2),
Heat exchanger for district heat supply .
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