NL7908316A - Werkwijze en systeem voor het benutten van bij een aggregaat vrijkomende warmte. - Google Patents

Description

* ^ 4 -1-

Werkwijze en systeem voor het benutten van bij een aggregaat vrijkomende warmte.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het benutten van bij een een verbrandingsmotor omvattend aggregaat vrijkomende warmte, waarbij verhittingsmiddelen hoogwaardige warmte van ten minste ëén bedrijfsfluidum van het aggre-5 gaat afgeven aan een kringloopvloeistof van een gebruikers— kringloop, die eveneens ten minste één warmtegebruiker omvat.

Het is van het grootste belang om een zo groot mogelijk gedeelte van de in de beschikbare fossiele energiedra-10 gers aanwezige energie nuttig te gebruiken. Bij een verbrandingsmotor kan slechts een gedeelte van de toegevoerde brandstof in mechanische energie worden omgezet, vanwege de ther-modynamische processen, volgens welke een dergelijke motor werkt. Het resterende gedeelte van de energieinhoud van de 15 brandstof komt vrij in de vorm van warmte en moet afgevoerd worden via o.a. het koelwater en de uitlaatgassen. Ook bij de omzetting van de mechanische energie in een andere energievorm, bijvoorbeeld elektriciteit, gaat noodgedwongen weer een gedeelte in warmte over. Met een in de aanhef beschreven, 20 bekende werkwijze kan een gedeelte - in de ordegrootte van 60% - van de energieinhoud van de aan de verbrandingsmotor van het aggregaat toegevoerde brandstof, nuttig worden gebruikt. Het overige gedeelte gaat nog verloren.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze te ver-25 schaffen, waarmee een belangrijk groter gedeelte van de energieinhoud van de aan een verbrandingsmotor van een aggregaat toegevoerde brandstof wordt benut. Dit wordt bereikt, doordat met behulp van tussen de warmtegebruiker en de verhittingsmiddelen in de gebruikerskringloop opgenomen verwarmingsmid-30 delen warmte van ten minste één laagwaardige warmte dragend bedrijfsfluidum van het aggregaat aan de kringloopvloeistof wordt afgegeven.

De hier en in de verdere beschrijving gebruikte termen "hoogwaardige warmte” en "laagwaardige warmte” hebben 790 83 16 y * -2- betrekking op de temperatuur, waarbij de warmte ter beschikking komt. Bij een hoge temperatuur vrijkomende warmte is gemakkelijker te winnen en daardoor dus hoogwaardig in vergelijking met bij een lage temperatuur vrijkomende warmte, die 5 overeenkomstig minder waard, dus laagwaardig is.

Door volgens de uitvinding eveneens de laagwaardige warmte aan de kringloopvloeistof af te geven, daar waar de temperatuur van de kringloopvloeistof laag is, namelijk na het verlaten van de warmtegebruikers, kan ook deze energie, iO die anders verloren gaat, worden benut. In een later te beschrijven, verder ontwikkelde werkwijze volgens de uitvinding kan hierdoor zelfs tot 8ü% van de energieinhoud van de brandstof worden benut.

Een voorwaarde voor het toepassen van de werkwijze 15 volgens de uitvinding is, dat de temperatuur van de kringloopvloeistof, bij het binnentreden van de verwarmingsmiddelen, welke temperatuur gelijk is aan die bij het verlaten van de warmtegebruiker, ten hoogste gelijk is aan de gewenste temperatuur van het te koelen bedrijfsfluidum. Om dit te be-20 reiken worden het debiet en de temperatuur van de kringloopvloeistof bij het binnentreden van de warmtegebruiker zodanig geregeld, dat de temperatuur bij het verlaten van de warmtegebruiker laag is. Wanneer echter minder warmte aan de kringloop wordt ontnomen, dan waarop de regeling is getaxeerd, zal 25 de temperatuur van de kringloopvloeistof aan de uitlaat van de warmtegebruiker hoger worden. Hetzelfde treedt noodgedwongen op, wanneer veel warmte naar de gebruiker getransporteerd moet worden, en daarvoor een hogere aanvangstemperatuur nodig is. Het risiko hierbij is, dat elk bedrijfsfluidum dat nor— 30 maal in de verwarmingsmiddelen gekoeld wordt, zijn warmte niet meer of niet voldoende aan de kringloopvloeistof af kan geven en zijn temperatuur onaanvaardbaar stijgt. Om dit te voorkomen, wordt overeenkomstig de uitvinding ten minste een deel van de naar de verwarmingsmiddelen stromende kringloop-35 vloeistof via een hulpkoeler geleid. In deze hulpkoeler wordt zoveel warmte uit de kringloopvloeistof afgevoerd als nodig is om het bedrijfsfluidum van het aggregaat op de gewenste temperatuur te kunnen brengen.

7908316 ? i -3-

Een bijzonder gunstige opstelling wordt verkregen, wanneer de grootte van dit deel geregeld wordt in afhankelijkheid van de uitgangstemperatuur van een in de verwarmingsmiddelen laagwaardige warmte afgevend bedrijfsfluidum.

5 Dit kan bijvoorbeeld de smeerolie van de dieselmotor zijn. Wanneer de temperatuur hiervan na het passeren van de verwarmingsmiddelen te hoog dreigt te blijven, moet de regeling zodanig ingrijpen, dat een groter deel van de kringloopvloei-stof via de hulpkoeler wordt geleid en de temperatuur van de 10 kringloopvloeistof bij het binnenkomen van de verwarmingsmiddelen lager is.

Wanneer de temperatuur van de kringloopvloeistof bij het verlaten van de warmtegebruiker in uitzonderlijke situaties nog hoger wordt, en met name hoger dan de tempera-15 tuur die de kringloopvloeistof moet hebben bij het verlaten van de verwarmingsmiddelen, opdat het bedrijfsfluidum goed gekoeld wordt, ontstaat de situatie, dat meer warmte via de hulpkoeler wordt afgevoerd dan via de verwarmingsmiddelen wordt toegevoerd. Dit is een ongewenste oneconomische situa-20 tie. Om het optreden van deze situatie te voorkomen, wordt volgens de uitvinding de gebruikerskringloop door middel van een omloopleiding over de verwarmingsmiddelen kortgesloten, terwijl de verwarmingsmiddelen tegelijkertijd in een koel-kringloop met de hulpkoeler worden opgenomen, wanneer de 25 kringloopvloeistoftemperatuur aan de uitgang van de warmtege-bruikers hoger wordt dan aan de uitgang van de verwarmingsmiddelen. Door deze werkwijze toe te passen, wordt in geen geval meer warmte afgevoerd dan i'n de verwarmingsmiddelen wordt overgedragen, zodat altijd zo goed mogelijk gebruik gemaakt 30 wordt van de beschikbare energie.

Als hoogwaardige warmte dragend bedrijfsfluidura wordt volgens de uitvinding cilinderkoelwater, in het geval van een drukvulgroep de verbrandingslucht in de eerste trap van een verbrandingsluchtkoeler en/of uitlaatgas van de ver-35 brandingsmotor genomen.

Als laagwaardige warmte dragend bedrijfsfluidum wordt voorgekoelde verbrandingslucht, smeerolie en/of koellucht van een door de verbrandingsmotor aangedreven inrichting van het aggregaat genomen.

7908316 » ♦ -4-

De uitvinding betreft en verschaft tevens een systeem voor het onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding benutten van bij een een verbrandingsmotor omvattend aggregaat vrijkomende warmte. Dit wordt bereikt met een 5 systeem, omvattende een gebruikerskringloop, waarin ten minste éên warmtegebruiker en hoogwaardige warmte van het aggregaat aan de kringloopvloeistof afgevende verhittingsmid-delen in serie zijn opgenomen, en waarbij tussen de warmtegebruiker en de verhittingsmiddelen in de gebruikerskringloóp 10 laagwaardige warmte aan de kringloopvloeistof afgevende verwarmingsmiddelen zijn opgenomen.

In de gunstige uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding is in de kringloop een regelklep opgenomen, die een deel van de naar de verwarmingsmiddelen stromen-15 de kringloopvloeistof of deze in zijn geheel via een hulp-koeler kan leiden om de kringloopvloeistof eventueel op een gewenste lage temperatuur te brengen zoals eerder werd beschreven. Bij voorkeur wordt de regelklep door een regelin-richting bestuurd, in afhankelijkheid van het uitgangssignaal 20 van een opnemer die de temperatuur van een bedrijfsfluidum bij het verlaten van de verwarmingsmiddelen detecteert. Dit bedrijfsfluidum kan bijvoorbeeld de smeerolie van de verbrandingsmotor zijn. Het zal duidelijk zijn, dat het zeer belangrijk is om de temperatuur van de smeerolie op een gewenste 25 waarde te houden. Door nu de regeling op de boven beschreven wijze volgens de uitvinding uit te voeren, wordt verzekerd, dat deze temperatuur op de gewenste waarde blijft.

In een toepassingsvoorbeeld volgens de uitvinding is het systeem een stadsverwarmingssysteem, waarbij de warm— 30 tegebruiker een gemeenschap is van huizen en gebouwen, waarin verwarmingsradiatoren of~-conveectoren zijn opgesteld en/of een of meer warmtewisselaars voor het verkrijgen van warm verbruikswater. Hierbij kan door de verbrandingsmotor een elektriciteitsgenerator worden aangedreven, die een elektri-' 35 citeitsnet voedt. De generatorkoelluchtkoeler maakt dan op gunstige wijze deel uit van de verwarmingsmiddelen die verder een smeeroliekoeler en een verbrandingsluchtkoeler omvatten.

Bij een andere toepassing van het systeem drijft de verbrandingsmotor volgens de uitvinding een warmtepomp aan.

790 83 16 -5

Hierdoor ontstaat een zeer gunstig werkend verwarmingssystêem iaet een zeer hoog rendement.

Andere kenmerken en details van het systeem en de inrichting volgens de uitvinding worden hierna nader uiteen-5 gezet aan de hand van de bijgevoegde tekeningen.

Figuur 1 toont schematisch een de werkwijze volgens de uitvinding toepassende inrichting.

Figuren 2 en 3 tonen schema's van een concrete uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de in twee bedrijfs-10 toestanden optredende temperaturen zijn aangegeven.

Figuur 4 is een het bedrijf van de uitvoeringsvorm, waarop de figuren 2 en 3 betrekking hebben, illustrerende grafiek.

Figuur 5 toont een alternatieve schakeling voor het 15 toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.

Figuur 6 toont een schema van een de werkwijze volgens de uitvinding toepassende inrichting, in kombinatie met een warmtepomp.

Het aggregaat 1 omvat een verbrandingsmotor 2 en 20 een door deze aangedreven generator 3. Het aggregaat 1 zou eveneens of in plaats van de'generator 3 andere inrichtingen kunnen omvatten, zoals bijvoorbeeld een luchtcompressor, warmtepomp, vloeistofpomp of dergelijke. De uitvinding zal echter aan de hand van dit toepassingsvoorbeeld worden be-25 schreven, omdat in deze toepassing de voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding duidelijk naar voren komen. In dit voorbeeld is de verbrandingsmotor 2 een dieselmotor die vanwege het hoge rendement, ook bij deellast, en de mogelijkheid tot het verstoken van goedkope brandstof, zoals zware 30 olie, de voorkeur heeft.

In het bedrijf van de dieselmotor 2 wordt de brandstof behalve in de aan de generator 3 toegevoerde mechanische energie omgezet in warmte. Deze warmte moet gedeeltelijk af-gevoerd worden door ten minste de cilinderwand(en) van de 35 motor te koelen. Een ander gedeelte van deze warmte wordt met het uitlaatgas afgevoerd. Om deze vrijkomende warmte te benutten, is in een gebruikerskringloop 4 een aantal warmtewisselaars (5-10) opgenomen.

Het cilindermantelkoelwater 11 wordt gekoeld in de 7908316 % ♦ -6- koelwaterkoeler 5. De in dit koelwater aanwezige warmte wordt hierbij aan de kringloopvloeistof van de kringloop 4 afgegeven. De warmte uit de uitlaatgassen 12 wordt voor een gedeelte afgegeven aan de kringloopvloeistof in de uitlaatgassen-5 ketel 6.

In figuur 1 wordt een drukluchtvulgroep 13 getoond, die een uitlaatgasturbine 14 en een daarmee gekoppelde verbrandingslucht tcompressor 15 omvat. Hierin wordt een gedeelte van de energie van de uitlaatgassen 12 overgebracht op de 10 verbrandingslucht 16 door deze te comprimeren. De temperatuur van de verbrandingslucht 16 neemt ten gevolge van de compressie in de compressor 15 sterk toe. Om een goede vulgraad van de dieselmotor 2 te bereiken, moet de verbrandingslucht 16 worden gekoeld. Dit geschiedt in de verbrandingsluchtkoeler 15 17.

Het tot nu toe beschreven systeem, waarin uit een koelwaterkoeler 5, een uitlaatgassenketel 6 en een verbran-dingsluchtkoeler 17 bestaande verhittingsmiddelen warmte af-geven aan de kringloopvloeistof van een kringloop 4 is als 20 voorbeeld bedoeld. De verhittingsmiddelen behoeven niet de genoemde drie elementen te omvatten, maar kunnen uit elke willekeurige kombinatie daarvan bestaan. De volgorde, waarin deze in de kringloop worden opgenomen, hangt af van de temperatuur, waarbij de warmte afgegeven wordt* 25 De in de verhittingsmiddelen aan de kringloopvloei stof van de kringloop 4 afgegeven warmte wordt naar de warm-tegebruiker 18 getransporteerd. Deze warmtegebruiker 18 kan een complex van woningen en andere gebouwen of een chemische installatie of dergelijke zijn.

50 De temperatuur van de kringloopvloeistof bij het verlaten van de warmtegebruiker 18 wordt zo laag gehouden, dat volgens de uitvinding ook laagwaardige warmte aan deze kringloopvloeistof afgegeven kan worden.

De verwarmingsmiddelen, waarin dit gebeurt, 'kunnen 55 een generatorkoelluchtkoeler 10, een deel 8 van de verbran-dingsluchtkoeler 17 en een smeeroliekoeler 9 omvatten. Qok hier moet de uitvinding niet beperkt gezien worden tot de· getoonde kombinatie, maar kunnen elk van deze elementen 8, 9, 10 afzonderlijk of in elke willekeurige kombinatie de verwar— 790 83 16 -7- mingsmiddelen vormen.

De verbrandingsluchtkoeler 17 is in dit voorbeeld - gedeeld in een tot de verhittingsmiddelen behorende hoge-tem-peratuur-verbrandingsluchtkoeler 7 en een tot de verwarmings-5 middelen behorende lage-temperatuur-verbrandingsluchtkoeler 8.

Om de temperatuur van de kringloopvloeistof bij het verlaten van de warmtegebruiker 18 voldoende laag te houden, wordt het debiet van de kringloopvloeistof geregeld.

Wanneer nu minder warmte in de warmtegebruiker 18 wordt afgenomen dan waarop de regeling gebaseerd is, wordt de hierboven bedoelde temperatuur te hoog. Hetzelfde treedt noodgedwongen op wanneer, voor het overbrengen van meer warmte, de ingangstemperatuur van de kringloopvloeistof in de warmtegebruiker 18 verhoogd moet worden. Omdat hierbij het gevaar zou kunnen ontstaan, dat de temperatuur van één of meerdere van de in de verwarmingsmiddelen gekoelde bedrijfs-fluida te hoog wordt, hetgeen in het bijzonder in het geval . van de smeerolie catstrofale gevolgen kan hebben, is in een 2° verdere ontwikkeling van de werkwijze een hulpkoeler 19 in het systeem opgenomen. Door middel van een regelklep 20 kan een gedeelte van de kringloopvloeistof via de leidingen 21, 22, de hulpkoeler 19 en de regelklep 20 worden geleid. Dit gedeelte kan nu in de hulpkoeler 19 zoveel warmte afgeven, ^ dat de temperatuur van de kringloopvloeistof voor het binnentreden in de eerste van de verwarmingsmiddelen voldoende laag is.

Volgens een verdere ontwikkeling van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de regelklep 20 geregeld door een regelinrichting 23 in afhankelijkheid van een opnemer 24 die de temperatuur van een bedrijfsfluidurn, in de figuur smeerolie 25, bij het verlaten van de verwarmingsmiddelen, in dit geval de smeeroliekoeler 9, detecteert. Wanneer deze temperatuur te hoog wordt, zal de regelinrichting 23 de regelklep 20

OE

zodanig besturen, dat een groter gedeelte van de bedrijfs-vloeistof in de. hulpkoeler 19. warmte af kan voeren.

In het geval dat de temperatuur van de bedrijfs-vloeistof ter plaatse 26 hoger wordt dan ter plaatse 27, moet in de tussenkoeler 19 meer warmte worden afgevoerd dan in de 790 83 16 V ··» -8- verwarmingsmiddelen aan de kringloopvloeistof wordt overgedragen» Dit is een ongewenste, oneconomische situatie.

Bij een verdere ontwikkeling van de werkwijze volgens de uitvinding wordt deze ongewenste situatie voorkomen 5 door de kombinatie van een kortsluitklep 28, een kortsluit-leiding 32 en een omloopleiding 33. Wanneer nu de situatie optreedt, dat de temperatuur ter plaatse 26 hoger wordt dan ter plaatse 27, wordt de kortsluitklep 28 omgezet, waardoor de doorgaande verbinding wordt geblokkeerd. Op dat moment 10 wordt de kringloop 4 over de verwarmingsmiddelen kortgesloten en stroomt alle kringloopvloeistof die de warmtegebruiker 18 passeert via de leidingen 21 en 33. Tegelijkertijd wordt een koelkringloop 34 gevormd, die de leiding 32, de hulpkoeler 19, de pomp 35 en de verwarmingsmiddelen 8-10 omvat. Alle 15 warmte van de verwarmingsmiddelen, maar ook niet meer dan deze, wordt nu in de hulpkoeler 19 afgevoerd.

Bij een verdere ontwikkeling van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de kortsluitklep 28 bediend door bedieningsraiddelen 29, die reageren op het verschil tussen de 20 door de opnemers 31 en 30 gedetecteerde temperaturen. Wanneer de door de opnemer 30 gemeten temperatuur die gelijk is aan die ter plaatse 26, hoger wordt dan de door de opnemer 31 gemeten temperatuur, die weer gelijk is aan die ter plaatse 27, schakelen de bedieningsmiddelen 29 de kortsluitklep 28 25 om. Als weer een situatie optreedt, waarbij de door de opnemer 30 gemeten temperatuur lager wordt dan de door de opnemer 31 gemeten temperatuur, schakelen de bedieningsmiddelen 29 de kortsluitklep 28 weer terug in de oorspronkelijke stand.

30 De hulpkoeler 19 kan worden voorzien van ëën of meerdere ventilatoren 35, die door niet getoonde middelen, al naar gelang de hoeveelheid af te voeren warmte, in- of uitgeschakeld kunnen worden.

De in figuur 1 schematisch getoonde inrichting is 25 in het bijzonder geschikt om gebruikt te worden als warmte-leveringssysteera voor een stadsverwarmingsnet. De dieselmotor 2 wordt daarbij geregeld naar de bij de warmtegebruiker 18, die in dit geval een groep woningen en gebouwen omvat, heersende behoefte aan warmte. De hierbij vrijkomende elektrici- 7908316 -9- teit wordt afgegeven aan een koppelnet. Gebleken is dat in het algemeen de behoefte aan warmte en de behoefte aan elektriciteit ongeveer parallel lopen, zodat op deze wijze bespaard kan worden op met een laag totaal rendement werkende 5 conventionele elektriciteitscentrales.

In de figuren 2 en 3 worden schema's getoond van een concrete uitvoeringsvorm van een volgens de werkwijze volgens de uitvinding werkend systeem. De onderdelen welke overeenkomen met die welke in figuur 1 worden getoond zijn met dezelfde referentienummers aangegeven, zodat voor de verklaring daarvan naar de beschrijving van figuur 1 wordt verwezen. De aangegeven temperaturen treden op in de volgende specifieke bedrijfsomstandigheden: voor figuur 2: kringloopvloeistoftemperatuur na de gebruikers 15 (in figuur 4 TR): 50°C, motor volbelast, poort B van regelklep 20 dicht, poort A van kortsluitklep 28 dicht; voor figuur 3: kringloopvloeistoftemperatuur na de gebruikers 20 (in figuur 4 TR): 70°C, motor volbelast, poort A van regelklep 20 dicht, poort B van kortsluitklep 28 dicht.

In het stadsverwarmingssysteem, waar de figuren 2 25 en 3 betrekking op hebben, worden drie dieselmotor-generator-aggregaten parallel geschakeld, die al naar gelang de behoefte ingeschakeld worden. Figuur 4 toont een grafiek die het gebruik van dit systeem, gezien over een jaar (8760 uur), weergeeft. Langs de vertikale as is een schaal van 0-100 uit-20 gezet die enerzijds betrekking heeft op de warmtebehoefte-kromme en dan percentages aanduidt en anderzijds op de toevoer- en afvoertemperatuur van het water respektievelijk TQ

en T_, in welk geval de schaal graden Celsius aangeeft.

R

Deze watertemperaturen en de getoonde afhankelijkheid van de 25 op de horizontale as aangegeven buitentemperatuur T^, worden bepaald door het ontwerp van de gebruikerskringloop. De warmtebehoeftekromme geeft aan, hoeveel uur per jaar, welk percentage van het volle vermogen wordt benut. Men zou de totale behoefte geheel uit vrijkomende warmte van diesel- 7908316 -10- motor en kunnen bevredigen. Dat zou echter oneconomisch zijn wegens de te lage benuttingsgraad, die bij de gegeven warmte-behoeftekrorarae op zou treden. Daarom wordt slechts ongeveer 30% van het maximale warmtevermogen door de dieselmotoren '5 geleverd, die echter wel 85% van het warmteverbruik verzorgen. Het resterende gedeelte, in de grafiek gearceerd aangegeven, wordt door hulpketels geleverd. Deze hulpketels worden ook gebruikt wanneer zo weinig warmte geleverd moet worden, dat één dieselmotor te laag belast zou worden.

10 In de grafiek is eveneens het gevolg van de werk wijze volgens de uitvinding te zien. Bij een buitentemperatuur TA boven +5°C wordt de temperatuur van het naar de gebruiker gaande en daarvan terugkomende water op respektie-velijk T = 70°C en TR = 50°C gehouden door het de-15 biet te regelen. Bij toenemende warmtebehoefte worden meer motoren ingeschakeld. In deze situatie wordt alle, in de verwarmingsmiddelen vrijkomende warmte benut en blijft de hulpkoeler 19 uitgeschakeld.

Wanneer de buitentemperatuur TA daalt beneden 20 5°C, moet de temperatuur TQ van het naar de gebruiker gevoerde water worden verhoogd om voldoende warmte te kunnen leveren. De temperatuur TR van het van de gebruiker terugkomende water neemt dan ook toe, waardoor de regelklep 20 de hulpkoeler 19 geleidelijk aan inschakelt. Het effekt hiervan 25 is duidelijk te zien aan de met de pijlen A, B en C aangegeven lijnen die de door de motoren aan het systeem geleverde warmte tonen. Tussen 5°C en ongeveer 1,5°C neemt de geleverde warmte af. Dit is het gevolg van het feit, dat een toenemende hoeveelheid warmte in de hulpkoeler 19 afgevoerd 20 moet worden om de warmte van de bedrijfsfluida nog in de verwarmingsmiddelen aan de kringloopvloeistof af te kunnen geven. Hoewel deze in de hulpkoeler 19 afgevoerde warmte niet de gebruikerskringloop ten geode komt, kan deze, althans gedeeltelijk, toch wel nuttig worden gebruikt, bijvoorbeeld 25 voor de verwarming van het gebouw waar de aggregaten staan opgesteld, of van direkt daarnaast liggende gebouwen» Beneden ongeveer 1,5°C buitentemperatuur is de kortsluitklep 28 ingeschakeld en leveren de verhittingsmiddelen alle warmte aan de kringloopvloeistof. De met de pijlen A, B en C aange- 7908316 Λ * -11- geven lijnen tonen de bijdrage van elk van de drie motoren bij een belasting van 90%. De lijn met pijl D heeft betrekking op volle belasting van alle drie de motoren.

In de figuren 2 en 3 wordt nog een gemeenschappe-5 lijk noodkoelsysteem 36 getoond, waarop alle drie de motoren aangesloten worden, dat gebruikt wordt als het systeem meer elektriciteit moet leveren dan overeenkomt met de warmtebehoefte van de gebruiker op dat moment. Een dergelijke situatie kan zich voordoen bij een storing aan een op hetzelfde ^ elektriciteitsnet aangesloten conventionele centrale.

Van het beschreven systeem kunnen nog de volgende gegevens worden vermeld: 3 motoren 11,4 MWe elk, 5900 draaiuren per motor per jaar, *5 gemiddelde motorbelasting 75%, gemiddeld elektrisch rendement 39%, gemiddeld totaal rendement 77%, (inklusief verliezen aan hulpvermogen en verwarming van brandstof en smeerolie), 20 maximaal totaal rendement 81%.

Figuur 5 toont een alternatieve schakeling voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding die het voordeel heeft, dat de hulpkoeler 19 de kringloopvloeistof bij een hogere temperatuur koelt, waardoor deze kleiner ge-dimensioneerd kan worden.

De werkwijze volgens de uitvinding kan ook met voordeel toegepast worden op het bedrijven van een installatie met een warmtepomp 37. In figuur 6 wordt een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan getoond. De hoogwaardige warmte van de motor wordt hierbij afgegeven aan de verwarmingskringloop 39 van de warmtepomp 37 in een hulpwarmtewisselaar 38. Deze verwarmingskringloop 39 omvat tevens een warmtewisselaar 40, waarin het verwarmingskringloopmedium dat bijvoorbeeld Freon kan zijn verdampt en daarbij warmte onttrekt aan de omgeving, bijvoorbeeld een rivier of de buitenlucht. Deze warmte en de in de hulpwarmtewisselaar 38 afgegeven warmte worden in de verhittingsmiddelen 42 weer aan de gebruikerskringloop 4 afgegeven. De verwarmingsmiddelen 43 geven direkt de laagwaardige warmte van de motor aan de gebruikerskringloop 4 af.

7908316 -12-

Hoewel de uitvinding uiteengezet is aan de hand van een stadsverwarmingssysteem, zal het duidelijk zijn, dat ook andere toepassingen van de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk zijn, zoals aan boord van een schip of bij een fa-brieksinstallatie of dergelijke.

7908316

Claims (19)

1. Werkwijze voor het benutten van bij een een verbrandingsmotor omvattend aggregaat vrijkomende warmte, waarbij verhittingsmiddelen hoogwaardige warmte van ten minste ëën bedrijfsfluidum van het aggregaat afgeven aan een 5 kringloopvloeistof van een gebruikerskringloop, die eveneens ten minste ëën warmtegebruiker omvat, met het kenmerk, dat met behulp van tussen de warmtegebruiker en de verhittingsmiddelen in de gebruikerskringloop opgenomen verwarmingsmiddelen warmte van ten minste ëën laagwaardige warmte dragend bedrijfsfluidum van het aggregaat aan de kringloopvloeistof wordt afgegeven.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het debiet en de temperatuur van de kringloopvloeistof bij het binnentreden van de warmtegebruiker zodanig worden geregeld, dat de temperatuur bij het verlaten van de warmtegebruiker laag is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de naar de verwarmingsmiddelen stromende kringloopvloeistof via een hulpkoeler wordt geleid.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de grootte van het deel geregeld wordt in afhankelijkheid van de uitgangstemperatuur van een in de verwarmingsmiddelen laagwaardige warmte afgevend bedrijfsfluidum.

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat de gebruikerskringloop door middel van een omloopleiding over de verwarmingsmiddelen wordt kortgesloten, terwijl de verwarmingsmiddelen tegelijkertijd in een koelkringloop met de hulpkoeler worden opgenomen, wanneer 30 de kringloopvloeistoftemperatuur aan de uitgang van de warm-tegebruikers hoger wordt dan aan de uitgang van de verwarmingsmiddelen.

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclu-" sies, met het kenmerk, dat als hoogwaardige warmte dragend bedrijfsfluidum cilinderkoelwater, gecomprimeerde verbrandingslucht en/of uitlaatgas van de verbrandingsmotor genomen 35 790 8 3 16 -14- wordt.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies/ met het kemerk, dat als laagwaardige warmte dragend bedrijfsfluidum voorgekoelde verbrandingslucht, smeerolie 5 en/of koellucht van een door de verbrandingsmotor aangedreven inrichting van het aggregaat genomen wordt.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat van gecomprimeerde verbrandingslucht voor de verbrandingsmotor eerst hoogwaardige warmte in 10 een hoge-temperatuur-verbrandingsluchtkoeler en daarna laagwaardige warmte in een lage-temperatuur-verbrandingsluchtkoe-ler aan de kringloopvloeistof wordt afgegeven.

9. Systeem voor het benutten van bij een een verbrandingsmotor omvattend aggregaat vrijkomende warmte, omvat- 15 tende een gebruikerskringloop, waarin ten minste één warmtegebruiker en hoogwaardige warmte van het aggregaat aan de kringloopvloeistof afgevende verhittingsmiddelen. in serie zijn opgenomen, met het kenmerk, dat tussen de warmtegebruiker en de verhittingsmiddelen in de gebruikerskringloop laag- 20 waardige warmte aan de kringloopvloeistof afgevende verwarmingsmiddelen zijn opgenomen.

10. Systeem volgens conclusie 9, gekenmerkt door een hulpkoeler en een ten minste een deel van de naar de verwarmingsmiddelen stromende kringloopvloeistof via een hulp- 25 koeler leidende regelklep.

11. Systeem volgens conclusie 10, gekenmerkt door eerste, de temperatuur van een de verwarmingsmiddelen verlatend bedrijfsfluidum detecterende opnemermiddelen en door de regelklep in afhankelijkheid van de opnemermiddelen besturen- 30 de regelmiddelen.

12. Systeem volgens een van de conclusies 9-11, gekenmerkt door een omloopleiding, tweede, de temperatuur van de kringloopvloeistof aan de uitgang van de warmtegebruikers en aan de uitgang van de verwarmingsmiddelen detecterende 35 opnemermiddelen en een de gebruikerskringloop van de verwarmingsmiddelen kortsluitende en de verwarmingsmiddelen tegelijkertijd in een koelkringloop met de hulpkoeler opnemende kortsluitklep, in afhankelijkheid van de tweede opnemermiddelen in werking stellende bedieningsraiddelen. 790 8 3 16 -15-

13* Systeem volgens een van de conclusies 9-12, met het kenmerk, dat de verbrandingsluchtkoeler gedeeld is in een hoge-temperatuur-verbrandingsluchtkoeIer en een lage-tempera-tuur-verbrandingsluchtkoeler.

14. Systeem volgens een van de conclusies 9-13, met het kenmerk, dat de verhittingsmiddelen één of meerdere van de inrichtingen: cilinderkoelwaterkoeler, hoge-tempera-tuur-verbrandingsluchtkoeler en uitlaatgassenketel omvatten.

15. Systeem volgens een van de conclusies 9-14, met 10 het kenmerk, dat de verwarmingsmiddelen ëën of meerdere van de inrichtingen: lage-temperatuur-verbrandingsluchtkoe-ler, smeeroliekoeler en koelinrichting van een door de verbrandingsmotor aangedreven inrichting van het aggregaat omvatten. 3-5

16. Systeem volgens een van de conclusies 9-15, met het kenmerk, dat het aggregaat een door de verbrandingsmotor aangedreven warmtepomp omvat, en een warmtewisselaar van een verwarmingskringloop daarvan, opgenomen is in de gebruikers-kringloop.

17. Systeem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat in de verwarmingskringloop van de warmtepomp een hoogwaardige warmte van de motor afgevende hulpwarmtewisselaar is opgenoraen en de warmtewisselaar de verhittingsmiddelen vormt.

18. Systeem volgens een van de conclusies 9-17, met 2^ het kenmerk, dat de gebruikerskringloop een stadsverwarmings- net is.

19. Systeem volgens een van de conclusies 9-18, met het kenmerk, dat het aggregaat een zijn elektrisch vermogen aan een elektriciteitsnet afgevende, door de verbrandingsmo-tor aangedreven generator omvat, en dat de verwarmingsmiddelen een generatorkoelluchtkoeler omvatten. 7908316