LT5778B - Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema - Google Patents

Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema Download PDF

Info

Publication number
LT5778B
LT5778B LT2010018A LT2010018A LT5778B LT 5778 B LT5778 B LT 5778B LT 2010018 A LT2010018 A LT 2010018A LT 2010018 A LT2010018 A LT 2010018A LT 5778 B LT5778 B LT 5778B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
heat
hot water
heat pump
building
autonomous
Prior art date
Application number
LT2010018A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2010018A (lt
Inventor
Dmitrijus Maratkanovas
Artūras JUCHNEVIČIUS
Genadij Pavlovskij
Tomas Glumbakas
Original Assignee
Genadij Pavlovskij
Dmitrijus Maratkanovas
Artūras JUCHNEVIČIUS
Tomas Glumbakas
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 Genadij Pavlovskij, Dmitrijus Maratkanovas, Artūras JUCHNEVIČIUS, Tomas Glumbakas filed Critical Genadij Pavlovskij
Priority to LT2010018A priority Critical patent/LT5778B/lt
Priority to PCT/LT2011/000003 priority patent/WO2011105881A2/en
Publication of LT2010018A publication Critical patent/LT2010018A/lt
Publication of LT5778B publication Critical patent/LT5778B/lt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00—District heating systems
    • F24D10/006—Direct domestic delivery stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0207—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps district heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1072—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1081—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water counting of energy consumption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D1/00—Steam central heating systems
    • F24D1/005—Steam central heating systems in combination with systems for domestic water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/13—Heat from a district heating network
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17—District heating

Landscapes

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

Abstract

Išradimas yra priskiriamas šiluminės technikos sričiai ir gali būti panaudotas kaip papildoma šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema prie centralizuoto šilumos tiekimo prijungtiems pastatams. Siūlomas techninis sprendimas yra šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus panaudojimas centralizuoto šilumos ir karšto vandens tiekimo sistemose. Šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus įrangos sublokavimo su esama centralizuota šilumos tiekimo schema pastate sistema duoda gaminamos šilumos energijos bendro padidėjimo efektą, esant šilumos išskyrimui pakaitomis į pastatą iš darbinės centralizuoto šilumos tiekimo sistemos ir iš šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus. Pagal siūlomąišradimą centralizuotoje karšto vandens ir šilumos tiekimo sistemoje, kuri apima magistralinius šilumos tiekimo tinklus, šilumos mazgo vamzdynus ir įrenginius, taip pat pastato karšto vandens tiekimo ir pastato šildymo sistemas, nauja yra tai, kad šiluminis siurblys arba kitas autonominis šilumos generatorius sudaro nepriklausomą modulį ir yra įjungtas į šilumos padavimo į pastato šildymo sistemą magistralinį vamzdyną, o per šilumokaitį yra įjungtas į pastato karšto vandens tiekimo sistemą.

Description

Išradimas yra priskiriamas šiluminės technikos sričiai ir gali būti panaudotas kaip papildoma šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema prie centralizuoto šilumos tiekimo prijungtiems pastatams.
Technikos lygis
Centralizuoto šilumos tiekimo pastatams sistemoje kaip autonominis šilumos generatorius gali būti naudojamas šiluminis siurblys, kurio bendras darbo principas ir konstrukcija žinomi ir plačiai taikomi, pratekamojo tipo elektrodinis katilas ir kiti autonominiai šilumos generatoriai, kurių bendra ypatybė - gebėjimas pirminį energijos šaltinį transformuoti į šiluminę energiją, esant keitimo koeficientui arba šildymo koeficientui (COP) (coefficient of performance) ne mažesniam kaip 1,5.
Šiluminis siurblys gali absorbuoti šilumą iš įvairių išorinių šaltinių: oro, vandens telkinių, grunto sluoksnio, uolienų, šilumos nuotėkio (šiluminės taršos nuo įvairių agregatų ir mechanizmų) ir praradimų - įvairių didelės masės šilumos šaltinių žemos temperatūros. Šiluminis siurblys - įrenginys pernešantis šilumą iš žemesnės temperatūros šilumos šaltinio (dažniausiai aplinkos) į aukštesnės temperatūros šilumos imtuvą. Dirba vartodamas energiją. Jame vyksta procesai, panašūs j procesus šaldymo mašinoje, tik ši gamina šaltį, o šiluminis siurblys - šilumą.
Šiluminio siurblio darbo agentas paprastai yra žemos virimo temperatūros skystis (freonas, amoniakas). Šiluminio siurblio šilumos imtuvas, be šilumos, ekvivalentiškos išoriniam darbui, gauna dar ir šilumą, pernešamą iš išorinio šilumos šaltinio, pvz., upės vandens.
Šiluminėje technikoje kaip pagrindinis šiluminio siurblio efektyvumo rodiklis yra keitimo koeficientas arba šildymo koeficientas (COP), lygus šiluminio siurblio šiluminio našumo santykiui su kompresoriaus naudojamu galingumu. Esant atšaldymo režimui efektyvumo įvertinimui naudojamas šaldymo koeficientas (EER) (energy efficiency ratio), lygus šiluminio siurblio šalčio produktyvumo santykiui su kompresoriaus naudojamu galingumu.
COP = QR/N = (QC + N)/N = EER + 1 = TO/(TK - TO) + 1;
EER = QC/N, kur QR - šildytuvo atiduodama energija;
QC - iš šaldytuvo paimama šiluminė energija;
N - sunaudota elektros energija;
TK ir TO - kondensavimosi ir virimo temperatūros šiluminiame siurblyje.
Šiuo metu sukonstruotų ir pramoniniu būdu gaminamų šiluminių siurblių COP siekia nuo 5,0 iki 7,0, esant palankioms darbo sąlygoms (esant aplinkos temperatūrai aukštesnei kaip - 5 °C).
Žinomose schemose šiluminis siurblys naudojamas šiems tikslams:
1) autonominiam šilumos ir karšto vandens tiekimui į pastatus ir vartotojams, kurie nėra įsijungę į centralizuotą šilumos tiekimo sistemą;
2) antrinės neatsinaujinančios šilumos (pvz., šilumos, kurią išskiria gamybiniai įrenginiai/įranga) nuostolių sulaikymui (surinkimui) iš objektų, gaminančių šilumos energiją centralizuotam šilumos tiekimui (pvz., šiluminės elektrinės naudojančios bet kokios rūšies iškastinį kurą), ir tolimesniam šilumos perdavimui iš šiluminio siurblio į centralizuotą šilumos tiekimo tinklą;
3) šilumos gamybai objektuose generuojančiuose šilumos energiją centralizuotam šilumos tiekimui ir tolimesniam šilumos perdavimui iš šiluminio siurblio į centralizuotą šilumos tiekimo tinklą.
Esamos šiluminio siurblio įrangos panaudojimas autonominiam naudojimui turi esminj trūkumą - esant oro temperatūrai pastato išorėje žemiau - 8 °C, šiluminis siurblys be papildomo šilumos šaltinio nepagamina pakankamo šilumnešio kiekio autonominiam vartotojui.
Esamos šiluminio siurblio įrangos panaudojimas šilumos generavimo objektuose šilumos nuostoliams iš technologinės įrangos ir technologinių procesų objektuose surinkti, toliau paduodant j centralizuotą šilumos tiekimą, turi vieną pagrindinį trūkumą - perduotas į centralizuoto šilumos tiekimo tinklą šilumnešis patiria nuostolių per magistralinius vamzdynus (šilumos nuostolių kiekis pagal pasaulinius statistinius duomenis ne mažesnis kaip 12 %).
Technikos lygiu žinomos pastatų šildymo sistemos, kuriose naudojami šiluminiai siurbliai. Jungtinių Amerikos Valstijų patente US 4190199 aprašyta pastato šildymo sistema, apjungianti įprastinį (skysto kuro, dujinį ar elektrinį) šildytuvą, šiluminį siurblį, saulės energijos posistemę ir reguliavimo mechanizmą jų darbui reguliuoti. Priklausomai nuo sąlygų į patalpas tiekiamas oras šildomas šiluminio siurblio kondensatoriumi arba išorine rite arba saulės energijos posistemės kaitinimo rite, arba abiem įrenginiais. Iškastinio kuro, dujinis ar elektrinis šildytuvas jungiamas, kai šiluminio siurblio ir saulės energijos posistemės tiekiamos šilumos nepakanka patalpų šildymui. Čia aprašyto šiluminio siurblio įrangos panaudojimas autonominiam naudojimui nepakankamai efektyvus ir negali būti plačiai taikomas, esat įvairioms klimato sąlygoms.
Europos patento paraiškoje Nr. 0041352 aprašyta centrinio šildymo sistema kaip šilumos šaltinį naudojanti šiluminį siurblį, kuris pakelia iš radiatorių grąžinamo vandens srauto šilumą. Dalis grąžinamo vandens praeina per talpą, kurioje sumontuotas šiluminio siurblio garintuvas, ir tuomet patenka į pagrindinę talpą, kurioje sumontuoti šiluminio siurblio kompresorius ir kondensatorius. Šiluminio siurblio panaudojimas tokioje sistemoje yra nepakankamai efektyvus, o perduotas į centralizuoto šilumos tiekimo tinklą šilumnešis patiria nuostolių per magistralinius vamzdynus.
Didžiosios Britanijos patentinėje paraiškoje Nr. GB2076957 aprašyta pastato šildymo sistema, paprastai išdėstoma greta pagalbinių patalpų, kuriose akumuliuojama šiluma. Šią sistemą sudaro pagalbinę patalpą su šildoma patalpa jungiančiame kanale sumontuotas ventiliatorius, siurbiantis pašildytą orą iš pagalbinių patalpų ir jj perduodantis į šiluminio siurblio garintuvą. Šiluminio siurblio kondensatorius išdėstytas vandens talpykloje, kuri įjungta į pastato šildymo sistemos grandinę, su radiatoriais. Aprašyto šiluminio siurblio įrangos panaudojimas autonominiam naudojimui nepakankamai efektyvus ir ribotas dėl išorinio šaltinio ypatybių.
Jungtinių Amerikos Valstijų patente US 5259445 aprašytas dviejų dalių šildymo sistemos valdymo aparatas. Aparatas yra suprogramuotas įjungti iškastinio kuro krosnį, kai išorės temperatūra yra žemesnė kaip iš anksto parinktos temperatūros diapazonas, ir įjungti šiluminį siurblį, kai išorės temperatūra yra aukštesnė kaip iš anksto parinktos temperatūros diapazonas. Šis techninis sprendimas negali būti pritaikytas, esant centralizuotai karšto vandens ir šilumos tiekimo sistemai.
Tarptautinės paraiškos publikacijoje WO 2009/113905 aprašyta centrinio šilumos tiekimo sistema, apimanti garo katilą, kuriame iš kaminų išmetamos dujos naudojamos šilumos energijai gauti, tiesioginio ir grįžtamojo vandens grandinę, šiluminio siurblio šildymo sistemos magistralę, perteklinio grįžtamojo atšaldyto vandens kaupimo gręžinį ir šilumą izoliuojantį rezervuarą. Pagrindinis šio sprendimo trūkumas yra tai, kad sistemoje naudojami sudėtingi ir brangūs įrenginiai, be to, reikalingi papildomi žemės plotai.
Artima siūlomam techniniam sprendimui yra Didžiosios Britanijos patentinėje paraiškoje Nr. GB2455395 aprašyta šildymo sistema, apimanti šiluminį siurblį ir šilumos akumuliatorių. Aprašytoji šildymo sistema pritaikyta ir tiekti karštą vandenį, ir centralizuotai šildyti patalpas įprastais radiatoriais arba po grindimis išdėstytais šildytuvais. Šilumos akumuliatorius išdėstomas grunte ir turi du vamzdynus, viename - aušinamasis skystis glikolio pagrindu, kitame - vanduo. Sistema sukonstruota taip, kad šilumos akumuliatorius sudaro aukštesnės temperatūros šaltinį šiluminiam siurbliui negu supanti aplinka. Šiluminio siurblio panaudojimas šioje sistemoje yra nepakankamai efektyvus, ir perduotas j centralizuoto šilumos tiekimo tinklą šilumnešis patiria nuostolių per magistralinius vamzdynus.
Kaip autonominis šilumos generatorius gali būti naudojamas pratekamojo srautinio tipo elektrodinis katilas. Elektriniame vandens šildytuve šilumos nešiklio kaitinimo procesas vyksta jo jonizavimo dėka, t.y. šilumos nešiklio molekulių skylimą į teigiamai ir neigiamai įelektrintus jonus, kurie juda atitinkamai link neigiamo ir teigiamo elektrodų, elektrodai keičia polius 50 kartų per sekundę, jonai švytuoja, išskirdami energiją, t.y. šilumos nešiklio įkaitinimo procesas vyksta tiesioginiu būdu, be tarpininko (pavyzdžiui, teno). Jonizacijos kamera, kur vyksta šis procesas yra nedidelė, todėl vyksta staigus šilumos nešiklio kaitinimas.
Kaip autonominis šilumos generatorius taip pat gali būti išvien naudojami ir šiluminis siurblys, ir elektrodinis katilas. Kadangi tokio tipo katilų COP svyruoja ribose nuo 2,5 iki 3, elektrodinio katilo panaudojimas gali būti rentabilus, esant žemoms temperatūroms ir pakankamai didelei centralizuoto šilumos tiekimo kainai. Kaip autonominis šilumos generatorius taip pat gali būti panaudojami išvien arba skyrium nuo aukščiau minėtų visokie kiti autonominiai šilumos generatoriai, pakankamai efektyvūs ir labiau patrauklūs negu centrinis šilumos tiekimas kainos, aplinkosaugos, atsinaujinimo požiūriu.
Išradimo esmė
Siūlomas techninis sprendimas yra šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus panaudojimas centralizuoto šilumos ir karšto vandens tiekimo sistemose. Šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus įrangos sublokavimo su esama centralizuoto šilumos tiekimo pastate schema duoda gaminamos šilumos energijos bendro padidėjimo efektą, esant šilumos išskyrimui pakaitomis į pastatą iš darbinės centralizuoto šilumos tiekimo sistemos ir iš šiluminio siurblio ir (arba) kito autonominio šilumos generatoriaus.
Pagal siūlomą išradimą centralizuotoje karšto vandens ir šilumos tiekimo sistemoje, kuri apima magistralinius šilumos tiekimo tinklus, šilumos mazgo vamzdynus ir įrenginius, taip pat pastato karšto vandens tiekimo ir pastato šildymo sistemas, nauja yra tai, kad šiluminis siurblys ir (arba) kitas autonominis šilumos generatorius sudaro nepriklausomą modulį ir yra įjungtas į šilumos padavimo į pastato šildymo sistemos magistralinį vamzdyną ir per šilumokaitį yra įjungtas į pastato karšto vandens tiekimo sistemą.
Be to, nepriklausomą modulį gali sudaryti ir šilumos siurblys, ir elektrodinis katilas - abu išvien arba skyrium.
Automatizuotam šiluminio nepriklausomo modulio įjungimo ir išjungimo valdymui yra sumontuotas valdymo blokas, skirtas iš anksto nustatytais laiko tarpais apskaičiuoti šiluminio siurblio arba elektrodinio katilo šildymo koeficientą (COP) pagal skaičiavimo momento sistemos duomenis, palyginti gautąjį COP su užsiduotuoju ir pagal gautą rezultatą įjungti arba išjungti modulį, o taip pat apdoroti kitus parametrus, turinčius įtaka efektyviausiam sistemos darbui.
Be to, į pastato šildymo sistemą ir į pastato karšto vandens tiekimo sistemą paduodamos šilumos paskirstymui reguliuoti šilumos siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus šilumnešio padavimo kanale sumontuotas automatinis vožtuvas (sklendė, ventilis). Išradimo esmė yra bendras (kombinuotas) dviejų šilumos energijos šaltinių panaudojimas pastatų šildymo ir karšto vandens tiekimo pastatams sistemose:
1) šilumos energija gauta, dirbant autonominiam šilumos generatoriui arba šiluminiam siurbliui , iš gamtinio šaltinio šilumos (atsinaujinančio šilumnešio) arba utilizuojamo (technogeninio) šaltinio šilumos akumuliavimo ir transformavimo būdu, montuojant būtiną bendram (kombinuotam) panaudojimui įrangą pačiame minėtame pastate.
2) šilumos energija gauta iš centralizuoto šilumos gamybos įrangos šaltinio (šiluminės stoties, centralizuoto šilumos tiekimo katilinės ir pan.) ir transportuota magistraliniu šilumos vamzdynu iki pastato, kuriame pastato šilumos tiekimo įprastoje schemoje yra šilumos punktas.
Kaip parodyta schemoje šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus nepriklausomas modulis prijungiamas tokiu būdu, kad neigiamai neveikia techninių darbo parametrų:
1) centralizuotos šilumnešio tiekimo ir perdavimo paskirstymo, apskaitos ir valdymo įrangos;
2) pastatų centralizuoto šilumos energijos vartojimo sistemos.
Aukščiau aprašytas kombinuotos sistemos darbo algoritmas programuojamas bendrame valdymo bloke, kuris apdoroja duomenis, gautus iš:
1) temperatūrų daviklių, sumontuotų ant bet kokio autonominio šilumos generatoriaus (visi pasižymi bendra savybe pirminį energijos šaltinį transformuoti į šiluminę energiją, esant keitimo koeficientui arba šildymo koeficientui (COP) ne mažesniam kaip 1,5, pvz., šiluminis siurblys, pratekamojo tipo elektrodinis katilas), vamzdyno;
2) vandens skaitiklio (atskirais atvejais gali būti tik šiluminės energijos skaitiklis),
3) elektros skaitiklio ir nustatytu periodiškumu skaičiuoja COP. Palyginus gautą vertę su užsiduotąja (COP gali būti užduodamas individualiai, priklausomai nuo konkrečių šilumos ir elektros energijos kainų), valdymo blokas nustato arba šilumos siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus išjungimą ir perėjimą prie alternatyvios šilumos šaltinio, arba šilumos siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus darbo pratęsimą. Tuo atveju, kai šilumos siurblys arba kitas autonominis šilumos generatorius išjungiamas, jo įjungimo momentas gali būti nustatomas valdymo bloku po iš anksto užsiduoto laiko periodo arba priklausomai nuo duomenų apie oro sąlygų pasikeitimą (pavyzdžiui, temperatūra pakilo aukščiau nurodytosios). Šis darbo algoritmas gali būti koreguojamas priklausomai nuo konkrečių šildymo sistemos darbo sąlygų ir leidžia panaudoti šilumos siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių tik tais laikotarpiais, kai jo darbas efektyviausias. Kitu laiku naudojamas alternatyvus šilumos šaltinis, o tai bendrai paėmus leidžia pasiekti žymaus ekonominio efekto, mažinant pastatų ir patalpų šildymo išlaidas.
Siūlomas sprendimas sudaro galimybę parinkti pastato aprūpinimo šiluma nuo šilumnešio režimą pagal individualią programą, kontroliuojančią užduodamą individualiąja programa temperatūros režimą pastate ir automatiškai reguliuojančia būtinumą įjungti ir išjungti šiluminį siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių, priklausomai nuo oro temperatūros pastato išorėje. Šiuo metu egzistuojančios šiluminio siurblio konstrukcijos be žymaus šildymo koeficiento sumažinimo neefektyvios, esant oro temperatūrai pastato išorėje žemesnei kaip - 8 °C, todėl turi būti atsižvelgiama į duotąjį faktorių, derinant individualiąją programą savalaikiam šiluminio siurblio išjungimui. Individualiosios programos komandų vykdymas reguliuojamas, atsižvelgiant į užsiduotus temperatūros parametrus pastato viduje ir faktinės temperatūros pastato išorėje. Šiluminiam siurbliui, absorbuojančiam šilumą iš oro, svarbus faktorius yra dar vienas išorinis parametras - oro, iš kurio absorbuojama šiluma, drėgnumas. Oro drėgmės padidėjimas (aukščiau normaliosios) mažina šiluminio siurblio, šilumą absorbuojančio iš oro, kurio temperatūra žemesnė kaip 0 °C, OOP.
Tuo atveju problema sprendžiama keliais būdais:
1) montuojamas papildomas drėgmės fiksavimo matuoklis, kuris reguliuojamas empiriškai, turint tikslą išjungti šiluminio siurblio darbą tiems laiko periodams, kai OOP bus mažesnis kaip 2,0;
2) montuojamas papildomas matuoklis temperatūrų skirtumui tarp oro ir šalčio agento (žemos virimo temperatūros skysčio arba dujų, pvz., freono, amoniako) matuoti, kuris lieka beveik nekintantis, esant bet kokioms sąlygoms, kol neprasideda šiluminio siurblio apledėjimas. Nurodytas daviklis turi atjungti šiluminį siurblį, padidėjus temperatūrų skirtumui tarp oro ir šalčio agento.
Įvairių tipų šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus panaudojimo tokioje jungimo schemoje bendras energetinis balansas ir ekonominis efektas leidžia labiau sumažinti šilumos gamybos išlaidas, negu atskirai naudojant centralizuotą šilumos tiekimo sistemą arba šiluminį siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių.
Šiluminis siurblys nagrinėjamoje schemoje gali absorbuoti šilumą iš įvairių išorinių šaltinių: oro, vandens telkinių, grunto sluoksnio, uolienų, šilumos nuotėkio (šiluminės taršos nuo įvairių agregatų ir mechanizmų) ir praradimų - įvairių esamų didelės masės šilumos šaltinių žemos temperatūros.
Tuo atveju, kai autonominio šilumos generatoriaus vietoje naudojamas ne šiluminis siurblys arba šiluminis siurblys kartu su kitais šilumos šaltiniais, į valdymo bloką gali būti įvedami ir keičiami įvairūs parametrai (pavyzdžiui, energijos nešiklio kaina, išorinės aplinkos temperatūra, vartojamas galingumas ir pan.), kurie nustatys komplekso darbo algoritmą vartotojui palankiausiu režimu.
Trumpas brėžinio aprašymas
Išradimas paaiškinamas brėžiniu, kuriame pavaizduota šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus įjungimo j centralizuotos šilumos tiekimo pastatui sistemą schema.
Išradimo įgyvendinimo aprašymas
Kaip pagrindas paimta tipinė šildymo sistemos schema, esant centralizuotam šilumos tiekimui. Schemoje nurodyti ir pažymėti šie elementai: magistraliniai šilumos tiekimo tinklai - 1; šilumos mazgo vamzdynai ir įrenginiai - 2; pastato šildymo sistema - 3; pastato karšto vandens tiekimo sistema - 4; pastato šilumos punkto įrenginiai - 5; šilumos siurblys arba kitas autonominis šilumos generatorius - 6; šilumokaitis - 7; automatinis vožtuvas (sklendė , ventilis) - 8. Taip pat schemoje nurodyti uždarymo vožtuvas (sklendė, ventilis), skaitikliai, termometrai ir kiti elementai. Šiluminės terpės tekėjimo kryptys ir paskirtys nurodytos atitinkamai: T1 - iš šilumos tiekimo tinklų tiekiamas šilumnešis (vanduo, garas ir panašiai); T2 - į šilumos tiekimo tinklus grįžtantis šilumnešis (vanduo, garas ir panašiai); T3 - į vartotojų karšto vandens sistemą tiekiamas vanduo; T4 - iš vartotojų karšto vandens sistemos grįžtantis vanduo; T5 - j vartotojų šildymo sistemą tiekiamas šilumnešis (vanduo, garas ir panašiai); T6 iš vartotojų šildymo sistemos grįžtantis šilumnešis (vanduo, garas ir panašiai).
Šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus 6 prijungimas vykdomas už šilumos tiekėjui priklausančių tinklų ribų, kaip galima arčiau prie šilumos punkto įrenginių 5, j šilumos padavimo j pastato šildymo sistemos magistralės vamzdyną. Kaip buvo minėta, komplekso darbo algoritmas nustatomas automatikos ir uždaromosios bei reguliavimo armatūros pagalba tokiu būdu, kad šiluminis siurblys arba kitas autonominis šilumos generatorius gamintų šilumą, tik esant tokiems atmosferos (ir kitiems) parametrams, kurie leidžia jam dirbti efektyviausiai. Kitais atvejais (žema temperatūra, didelė drėgmė ir t.t.) šiluma vartojama iš centralizuotos šilumos tiekimo sistemos. Įjungus šiluminį siurblį 6, valdymo blokas (brėžinyje neparodytas) duoda komandą uždaromosios ir reguliavimo armatūros su elektrine pavara pagalba uždaryti šilumos padavimą iš šilumos punkto įrenginių 5 ir atjungti cirkuliacinį siurblį šilumos punkte. Šiluminis siurblys arba kitas autonominis šilumos generatorius 6 turi atskirą cirkuliacinį siurblį, kuris, įjungus šiluminį siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių 6, įsijungia ir dirba visą šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus 6 darbo laiką. Šiluminio siurblio 6 darbo laikas nustatomas pagal anksčiau aprašytą algoritmą. Išjungus šiluminį siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių 6, minėta uždaromoji ir reguliavimo armatūra atsidaro, įsijungia šilumos punkto 5 cirkuliacinis siurblys, išsijungia šiluminio siurblio cirkuliacinis siurblys. Schemoje taip pat parodyta principinė galimybė pakaitinti vandenį karšto vandens tiekimui į pastatą. Į magistralinį vamzdyną, paduodantį šilumą iš šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus, įjungiamas vandens kaitintuvas. Automatinių vožtuvų (sklendė, ventilis) 8 atliekamas šilumos, paduodamos į pastato šildymo sistemą ir į pastato karšto vandens tiekimo sistemą, kiekio paskirstymo reguliavimas. Šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus 6 įjungimo schema ir jos darbo aprašymas yra principiniai ir kiekvienu konkrečiu atveju projektavimo stadijoje priimami individualūs sprendimai.
Išradimo teikiamo ekonominio efekto skaičiavimas.
1. Priimtos skaičiavimo sąlygos.
Įvairi šiluminę ir elektros energiją gaminanti įranga skirstoma pagal savo technines charakteristikas, technologinę įrangą, žaliavą šiluminės ir elektros energijos gamybai, darbo principus ir technologines schemas, darbo efektyvumą, t.y.
naudingo veikimo koeficientą (NVK). Todėl išradimo teikiamo ekonominio efekto paskaičiavimui imami duomenys, kurie numanomi tokie: aukštas šiluminę ir elektros energiją gaminančios įrangos naudingo veikimo koeficientas: mažas šiluminio siurblio arba kito autonominio šilumos generatoriaus COP; mažiausi nuostolių rodikliai, tiekiant šilumnešį šiluminės magistralės vamzdynais nuo šiluminės stoties iki vartotojo (pastato), j kitas kintamąsias, kurios galėtų būti įtrauktos į ekonominį paskaičiavimą, neatsižvelgiama dėl jų labai mažo poveikio skaičiavimo rezultato rodikliams.
2. Skaičiavimo sąlyginiai žymėjimai ir rodikliai.
a) šiluminės stoties, analogiško principo įrangos NVK - ne didesnis kaip 70 % (T=0,7);
b) elektros stoties NVK - ne didesnis kaip 60 % (E=0,6);
c) nuostoliai šilumos perdavimo sistemose nuo šiluminės stoties iki šilumos vartotojo (pastato) - ne mažesni kaip 12 % (N=0,12);
d) šiluminio siurblio, turinčio COP nedidesni kaip 3,0 (COP=3,0).
Ekonominio efekto paskaičiavimo lygtis.
Ek = E · COP/T (1,0 - N) = 0,6 · 3,0/0,7 (1,0 - 0,12) = 1,8/0,616 = 2,92, tai daugiau kaip 1,0.
Šis skaičiavimas patvirtina, kad išradimas duoda ekonominį efektą. Esant priimtiems skaičiavimo rodikliams, įrangos bendras darbas, remiantis išradimu, efektyvesnis pagal NVK beveik tris kartus negu komplekso (šiluminė stotis šiluminis magistralinis vamzdynas - vartotojas/pastatas) darbas neblokuojant su šiluminiu siurbliu arba kitu autonominiu šilumos generatoriumi pagal siūlomą išradimą.

Claims (4)

  1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS
    1. Centralizuota karšto vandens ir šilumos tiekimo sistema, apimanti magistralinius šilumos tiekimo tinklus, šilumos mazgo vamzdynus ir įrenginius, taip pat pastato karšto vandens tiekimo ir pastato šildymo sistemas bei naudojanti šiluminį siurblį arba kitą autonominį šilumos generatorių, besiskirianti tuo, kad šiluminis siurblys ir (arba) kitas autonominis šilumos generatorius (6) sudaro nepriklausomą modulį ir yra įjungtas(-i) į šilumos padavimo į pastato šildymo sistemos magistralinį vamzdyną, o per šilumokaitį (7) yra įjungtas(-i) į pastato karšto vandens tiekimo sistemą (4).
  2. 2. Centralizuota karšto vandens ir šilumos tiekimo sistema pagal 1 punktą, besiskirianti tuo, kad nepriklausomą modulį sudaro šilumos siurblys (6) ir (arba) elektrodinis katilas.
  3. 3. Centralizuota karšto vandens ir šilumos tiekimo sistema pagal 1 arba 2 punktą, besiskirianti tuo, kad nepriklausomas modulis turi valdymo bloką, skirtą iš anksto nustatytais laiko tarpais apskaičiuoti modulio šildymo koeficientą (COP) pagal skaičiavimo momento sistemos duomenis, palyginti gautąjį COP su užsiduotuoju ir pagal gautą rezultatą įjungti arba išjungti modulį, o taip pat apdoroti kitus parametrus, turinčius įtaka efektyviausiam sistemos darbui.
  4. 4. Centralizuota karšto vandens ir šilumos tiekimo sistema pagal bet kurį ankstesnį punktą, besiskirianti tuo, kad šilumos siurblio arba kito autonominio šilumos generatorius (6) šilumnešio padavimo kanale sumontuotas automatinis vožtuvas (sklendė, ventilis) (8) šilumos, paduodamos į pastato šildymo sistemą (3) ir į pastato karšto vandens tiekimo sistemą (4), paskirstymui reguliuoti.
LT2010018A 2010-02-24 2010-02-24 Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema LT5778B (lt)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2010018A LT5778B (lt) 2010-02-24 2010-02-24 Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema
PCT/LT2011/000003 WO2011105881A2 (en) 2010-02-24 2011-02-18 Centralized heat and hot water supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2010018A LT5778B (lt) 2010-02-24 2010-02-24 Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2010018A LT2010018A (lt) 2011-08-25
LT5778B true LT5778B (lt) 2011-10-25

Family

ID=44475155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2010018A LT5778B (lt) 2010-02-24 2010-02-24 Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema

Country Status (2)

Country Link
LT (1) LT5778B (lt)
WO (1) WO2011105881A2 (lt)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6009B (lt) 2012-05-10 2014-03-25 Tomas Glumbakas Šildymo sistema

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102679432B (zh) * 2012-05-04 2016-09-14 上海岭北冷暖设备工程有限公司 一种空气源混合动力地暖系统
CN102705889A (zh) * 2012-06-15 2012-10-03 苏州张扬能源科技有限公司 热能转换供热系统
CN102878611B (zh) * 2012-11-05 2014-08-13 北京大龙供热中心 供热管网精细调节系统及方法
CN103020481B (zh) * 2012-12-29 2016-03-30 杭州电子科技大学 一种基于节能的确定空气源热泵地暖最佳运行工况的方法
DE102013003206A1 (de) * 2013-02-26 2014-08-28 Franz Maierhofer Fernwärmeübergabevorrichtung für ein Gebäude sowie Fernwärmesystem zur Versorgung von Gebäuden mit Wärmeenergie
CN104121622A (zh) * 2013-04-28 2014-10-29 株式会社日立制作所 供热控制装置和方法
CN203374326U (zh) * 2013-05-24 2014-01-01 华电国际电力股份有限公司山东分公司 优化后缸喷水系统
CN104180418A (zh) * 2014-08-13 2014-12-03 华电电力科学研究院 一种应用于热网的直接蓄热系统及其蓄放热方法
CN104807074A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 唐山现代工控技术有限公司 一种热力管网失水防护方法及装置
CN105807633B (zh) * 2016-05-10 2019-01-11 大连理工大学 基于集中供热管网和建筑物储能消纳风电的热电联合系统调度方法
ES2644162B1 (es) * 2016-05-25 2018-06-25 Universidade Da Coruña Sistema híbrido con bomba de calor colectiva y calderas individuales de gas
EP3296647A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-21 E.ON Sverige AB Energy distributing system
PL424938A1 (pl) * 2018-03-19 2019-09-23 N-Ergia Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób ogrzewania i chłodzenia z centralnego źródła ciepła, zwłaszcza ze zdalnymi węzłami cieplnymi
DK179964B1 (en) * 2018-05-17 2019-11-07 Danfoss A/S Domestic water re-heating
CN109405059B (zh) * 2018-11-14 2023-12-19 天津市热电有限公司 一次管网动态负荷智能调压差节能调控系统及调控方法
FI129013B (fi) * 2019-01-15 2021-05-14 Hoegforsgst Oy Kaukolämpölämmitystä käyttävä hybridilämmitysjärjestelmä
FI129146B (fi) * 2019-02-08 2021-08-13 Hoegforsgst Oy Primäärilämmitystä käyttävä hybridilämmitysjärjestelmä
EP3933280A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-05 E.ON Sverige AB A local heat extracting assembly
NL2026341B1 (en) * 2020-08-25 2022-04-29 Sdg Bv Heating assembly, method of heating a building
CN114294642B (zh) * 2022-01-05 2024-03-22 福建晋江热电有限公司 一种供热控制方法、控制装置以及控制系统
CN115127138B (zh) * 2022-06-29 2023-12-26 山东澳信供热有限公司 一种空气源和燃气源结合的供热系统的供热方法
CN115017666B (zh) * 2022-08-08 2022-11-01 廊坊市清泉供水有限责任公司 地下水源地智能化运行方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4190199A (en) 1978-01-06 1980-02-26 Lennox Industries Inc. Combination heating system including a conventional furnace, heat pump and solar energy subsystem
EP0041352A1 (en) 1980-05-27 1981-12-09 Thermotropic Limited Heating system utilising a heat pump
GB2076957A (en) 1980-06-03 1981-12-09 Ventiheat Ltd A heating system employing a heat pump
US5259445A (en) 1992-07-13 1993-11-09 The Detroit Edison Company Control for dual heating system including a heat pump and furnace
GB2455395A (en) 2007-11-15 2009-06-10 Francis Bernard Welch Heating system comprising a heat pump and a thermal store
WO2009113905A1 (ru) 2008-03-11 2009-09-17 Kiosov Anatoliy Dmitrievich Система и способ централизованного теплоснабжения

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3103955A1 (de) * 1981-02-05 1982-08-12 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt "verfahren zur nutzung diskontinuierlicher energiequellen mit schwankenden temperaturen fuer fernheizungssysteme"
US4971136A (en) * 1989-11-28 1990-11-20 Electric Power Research Institute Dual fuel heat pump controller
FI103149B1 (fi) * 1995-10-17 1999-04-30 Abb Installaatiot Oy Menetelmä ja sovitelma jäähdytystehon ja lämmitystehon tuottamiseksi
AT6001U1 (de) * 2001-10-02 2003-02-25 Zortea Rembert Heizanlage oder kühlanlage mit mindestens einer wärmequelle
DE102008062600A1 (de) * 2007-12-21 2009-07-02 Traugott Albert Niedertemperatur-Wärmenetz

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4190199A (en) 1978-01-06 1980-02-26 Lennox Industries Inc. Combination heating system including a conventional furnace, heat pump and solar energy subsystem
EP0041352A1 (en) 1980-05-27 1981-12-09 Thermotropic Limited Heating system utilising a heat pump
GB2076957A (en) 1980-06-03 1981-12-09 Ventiheat Ltd A heating system employing a heat pump
US5259445A (en) 1992-07-13 1993-11-09 The Detroit Edison Company Control for dual heating system including a heat pump and furnace
GB2455395A (en) 2007-11-15 2009-06-10 Francis Bernard Welch Heating system comprising a heat pump and a thermal store
WO2009113905A1 (ru) 2008-03-11 2009-09-17 Kiosov Anatoliy Dmitrievich Система и способ централизованного теплоснабжения

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6009B (lt) 2012-05-10 2014-03-25 Tomas Glumbakas Šildymo sistema

Also Published As

Publication number Publication date
LT2010018A (lt) 2011-08-25
WO2011105881A3 (en) 2013-06-20
WO2011105881A2 (en) 2011-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
LT5778B (lt) Centralizuota šilumos ir karšto vandens tiekimo sistema
Mammoli et al. Energetic, economic and environmental performance of a solar-thermal-assisted HVAC system
Moreno et al. The use of phase change materials in domestic heat pump and air-conditioning systems for short term storage: A review
Arteconi et al. Domestic demand-side management (DSM): Role of heat pumps and thermal energy storage (TES) systems
Reiners et al. Heat pump efficiency in fifth generation ultra-low temperature district heating networks using a wastewater heat source
RU2249125C1 (ru) Система автономного электро- и теплоснабжения жилых и производственных помещений
KR100984831B1 (ko) 열병합 및 지역난방 열원을 이용한 각 세대별 냉난방 시스템
EP2420747B1 (en) Heat pump
KR20170009580A (ko) 태양광 발전 제로하우스 시스템
Qu et al. Study of operational strategies for a hybrid solar-geothermal heat pump system
Marugán-Cruz et al. District cooling network connected to a solar power tower
Demirel et al. Energy conservation
KR20230158481A (ko) 난방 설비, 방법 및 시스템
Soltani et al. Design, fabrication and performance assessment of a novel portable solar-based poly-generation system
US20230077879A1 (en) Thermal energy assembly
Van der Veken et al. Economy, energy and ecology based comparison of heating systems in dwellings
EP3732400B1 (en) Method for improved utilization of energy grids
Tarsitano et al. Air-conditioning in residential buildings through absorption systems powered by solar collectors
KR101166858B1 (ko) 지열원 냉난방 히트펌프용 냉난방 및 급탕 시스템
Glanville et al. Demonstration and Simulation of Gas Heat Pump-Driven Residential Combination Space and Water Heating System Performance
KR101445266B1 (ko) 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템
Balaras et al. High Solar Combi Systems in Europe.
de La Cruz et al. Double service air-to-water heat pump performances: how do control parameters influence electricity consumption and thermal comfort?
Croci et al. Experimental Study of a Novel Integrated System for Air Conditioning and Domestic Hot Water Production
Kowalski Szała nski, P.; Cepi nski, W. Waste Heat Recovery by Air-to-Water Heat Pump from Exhausted Ventilating Air for Heating of Multi-Family Residential Buildings. Energies 2021, 14, 7985

Legal Events

Date Code Title Description
MM9A Lapsed patents

Effective date: 20140224