PL181752B1 - Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PL - Google Patents
Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PLInfo
- Publication number
- PL181752B1 PL181752B1 PL96326316A PL32631696A PL181752B1 PL 181752 B1 PL181752 B1 PL 181752B1 PL 96326316 A PL96326316 A PL 96326316A PL 32631696 A PL32631696 A PL 32631696A PL 181752 B1 PL181752 B1 PL 181752B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- line
- condenser
- water
- heat exchanger
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 9
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 7
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 38
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract description 12
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 4
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 241000589248 Legionella Species 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010866 blackwater Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 229940059936 lithium bromide Drugs 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
- F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/02—System or Device comprising a heat pump as a subsystem, e.g. combined with humidification/dehumidification, heating, natural energy or with hybrid system
- F24F2203/026—Absorption - desorption cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- 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]
- Y02B30/62—Absorption based systems
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
1. Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej dla co najmniej jednego budynku oraz do rozpro- wadzania tej mocy do budynków za pomoca plynu krazacego w system ie przewodów zawierajacy agregat absorpcyjny skladajacy sie z kotla podlaczo- nego do niezaleznego zródla ciepla, skraplacza, parownika i absorbenta polaczonych ze soba oraz jednostki klimatyzacyjnej, znamienny tym, ze na przewodzie powrotym (4) prowadzacej z kotla (5) agregatu absorpcyjnego (5, 8 , 9 , 15) jest um iesz- czony wymiennik ciepla (51) polaczony za pomoca zaworu (50) z przewodem (13). FIG 1 PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest zespół do wytwarzania mocy chłodniczej.
Dzisiejsze budynki są generalnie chłodzone przez agregaty chłodnicze bazujące na agregacie sprężarkowym, przy czym agregaty chłodnicze są rozpraszane po miejscach wykorzystania. Moc chłodnicza jest w nich wytwarzana za pomocą energii elektrycznej. Udział chłodzenia budynków w zużyciu energii elektrycznej jest teraz dość ważny, na przykład w krajach południowoeuropejskich szczytowe zużycie energii elektrycznej przypada na lato. W odniesieniu do wytwarzania, zużycie występuje także w niekorzystnym czasie. Ciepło zawsze wytwarzane w związku z wytwarzaniem mocy elektrycznej nie może być wykorzystane do niczego innego niż wytwarzanie gorącej wody wodociągowej, dlatego tez musi być ona skraplana i dostarczana do kanałów wodnych, na przykład przez skraplacze solankowe, albo do powietrza przez chłodnie kominowe.
Moc chłodnicza może być także wytwarzana przez ciepło odpadowe wytwarzane podczas produkcji energii elektrycznej w tak zwanych agregatach absorpcyjnych, z których najlepiej znanymi są agregaty bromko-litowo (wodne i amoniakalno) wodne. Zużycie energii elektrycznej,
181 752 a więc także na przykład emisja CO2, może być dla tych agregatów zmniej szone, a ciepło odpadowe, które nie jest teraz całkowicie tracone, może być wykorzystane.
Korzystnym sposobem wytwarzania mocy chłodniczej jest tak zwany miejski system chłodniczy, w którym moc chłodniczajest wytwarzana centralnie w siłowniach i jest dostarczana do użytkowników poprzez system rurociągowy w taki sam sposób jak ciepło okręgowe. Posiada to korzystny wpływ na przykład na koszty obsługi, które w obecnych, rozproszonych systemach są wysokie, oraz na niezawodność, na obniżanie losowych obciążeń szczytowych itp.
Miejskie systemy chłodnicze nie są jednak powszechnie stosowane z powodu wysokich kosztów inwestycyjnych. Chociaż koszt kWh chłodu wytwarzanej w ten sposób jest niski w porównaniu z kosztem energii elektrycznej, ilość godzin użytkowania w tych strefach klimatycznych, w których opłaca się budować systemy ogrzewania miejskiego, jest tak mała, że koszty inwestycyjne nie zwróciłyby się. Na przykład w Finlandii systemy takie nie były dotąd budowane. Większość z nich istnieje w Japonii, Korei i w USA.
Fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,342 ujawnia system 3-rurowy, dzięki któremu mogą być znacznie zmniejszone koszty systemu rozprowadzającego. Dodatkowo, fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,343 ujawnia system, w którym działanie wymienników ciepła jest połączone, co umożliwia znaczne zmniejszenie kosztów inwestycyjnych w indywidualnych budynkach. Ponadto, fińskie zgłoszenie patentowe nr 940,344 ujawnia system, w którym woda powrotna z miejskiego systemu grzewczego/chłodniczego jest wykorzystywana jako woda kondensacyjna, która jest potrzebna dla agregatu absorpcyjnego, dzięki czemu w siłowni nie jest potrzebna chłodnia kominowa albo inny skraplacz. Zmniejsza to koszty inwestycyjne i koszty eksploatacyjne podczas wytwarzania chłodu miejskiego.
Powyższe środki sprawiają, że okręgowe systemy chłodnicze sa opłacalne do stosowania w nowych zbiorowościach, w których wszystkie budynki, które wymagają chłodzenia, sąpodłączone do systemu. Jednak ilość takich budów w krajach uprzemysłowionych jest mała, a ich udział w ilości wszystkich budów maleje. Większość obecnych budów obejmuje rozbudowę albo modernizację istniejących zbiorowości. Nie jest więc możliwe równoczesne podłączenie znacznej ilości budynków do miejskiego systemu chłodniczego, kiedy jest on budowany na danym obszarze. Niewielka ilość podłączonych budynków nie jest wystarczająca do pokrycia kosztów inwestycyjnych miejskiego systemu chłodniczego i wytwarzania chłodu miejskiego, co uniemożliwia budowanie miejskich systemów chłodniczych w istniejących zbiorowościach.
Podobny problem napotykano podczas budowania miejskich systemów ciepłowniczych. Problem ten został rozwiązany przez ruchome stacje grzewcze, w których ciepło było wytwarzane tylko dla ograniczonego obszaru, dzięki czemu koszty systemu rozprowadzania pozostały małe i natychmiast się zwróciły. Kiedy podłączono wystarczającą ilość obszarów, wybudowana została główna sieć, a obszary zostały połączone z ciepłownią poprzez sieć. Ruchome stacje grzewcze były przenoszone do nowych obszarów albo pozostawiane na danym obszarze jako stacje grzewcze, które sąużywane podczas maksymalnego zapotrzebowania na ciepło. Ta sama idea nie może być bez trudności wykorzystana przy budowaniu miejskiego systemu chłodniczego. Prawdą jest, że unika się kosztów wybudowania sieci głównej, ale wykorzystanie wody powrotnej jako wody kondensacyjnej nie jest tutaj możliwe. Z tego powodu powinny być wykorzystywane chłodnie kominowe, woda zaskórna, itp. Jednak, na przykład, często niemożliwe jest umieszczenie chłodni kominowych na obszarach zurbanizowanych z przyczyn architektonicznych, braku przestrzeni, itp.
Wybudowano pewną ilość instalacji powyższego typu bazujących na agregatach absorpcyjnych i technicznie systemy takie pracują dobrze, ale ich konkurencyjność w porównaniu z chłodzeniem sprężarkowym jest wątpliwa, a im mniejsza jest ilość godzin wykorzystywania, (to znaczy w strefach klimatu łagodnego i zimnego, gdzie powszechnie stosowane są okręgowe systemy ciepłownicze), tym mniej są one konkurencyjne. Powodem tego jest to, ze koszty inwestycyjne pompy ciepła absorpcyjnego, chłodni kominowej i systemu rozprowadzania są znacznie wyższe niż koszty odpowiadającego im agregatu sprężarkowego. Nawet kiedy energia, to znaczy ciepło, jest prawie darmowa, a energia elektryczna wykorzystywana przez agregat sprężarkowy
181 752 jest kosztowna, zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych nie jest wystarczające do pokrycia różnicy w kosztach inwestycyjnych, jeśli ilość godzin wykorzystywania nie jest wystarczająco duża. Sytuacja jest pogarszana przez duże, krótkoterminowe obciążenia szczytowe w zapotrzebowaniu chłodniczym, przy czym szczyt wynosi więcej niż dwukrotne obciążenie średnie podczas okresu chłodzenia. Jest to spowodowane faktem, że w strefie klimatu łagodnego i zimnego obliczeniowe temperatury zewnętrzne występujątylko po południu przez kilka dni w roku. Średnie obciążenie chłodnicze także jest krótkoterminowe. Chłodzenie, w przeciwieństwie do ogrzewania, nie jest potrzebne przez całą dobę, ale tylko w środku dnia i po południu. Ponieważ zużycie energii elektrycznej w krajach znajdujących się w łagodnej i zimnej strefie klimatycznej osiąga swój szczyt w zimie, wysokie koszty inwestycyjne nie mogą być uzasadnione zmniejszeniem kosztów inwestycyjnych urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej, tak jak w krajach znajdujących się wstrefie gorącej. Tak więc w Europie środkowej i północnej wybudowano tylko kilka takich instalacji w celach testowych i badawczych, chociaż są one powszechnie stosowane w strefie gorącej.
Powyższy problem jest opisany na przykład w równocześnie złożonym fińskim zgłoszeniu patentowym nr 954,949. Dokument ujawnia także system, w którym koszty inwestycyjne mogą być znacznie zmniejszone, a niezawodność instalacji może być polepszona w porównaniu z rozwiązaniami wcześniejszymi. Zalety te są osiągnięte poprzez redukcję obciążenia szczytowego przez chłodzenie wyparne wykonywane w jednostkach klimatyzacyjnych budynku, oraz przez wyrównanie dziennych zmian zużycia poprzez dostarczenie systemu ze zbiornikiem, z którego moc, która została zmagazynowana w nocy, albo w innym okresie kiedy nie ma zużycia albo zużycie jest minimalne, jest rozładowywana w dzień podczas szczytu zużycia.
Chłodzenie wyparne, a zwłaszcza zbiornik, naturalnie powodują powstanie kosztów dodatkowych, które jednak są dużo niższe niż oszczędności osiągnięte poprzez zmniejszenie pompy ciepła absorpcyjnego, wieży natryskowej, systemu rur, itp. Pogarszają one jednak konkurencyjność systemu w porównaniu z chłodzeniem sprężarkowym.
W systemie opisanym we wspomnianym powyżej fińskim zgłoszeniu patentowym, zużycie energii elektrycznej jest w lecie kompensowane zużyciem ciepła odpadowego, które w innym przypadku jest w lecie całkowicie tracone, przy czym system wyrównuje zużycie ciepła odpadowego w okresie 24-godzinnym. Sprawia to, że wytwarzanie energii jest bardziej ekonomiczne. Jednak nakłady inwestycyjne na okręgową sieć grzewczą i wytwarzanie ciepła są zdeterminowane ilością ciepła zużywaną w zimie.
Nakłady inwestycyjne na wytwarzanie i rozprowadzanie ciepła są zdeterminowane zużyciem szczytowym, która przede wszystkim zależy od temperatury zewnętrznej. Jednak obliczeniowa temperatura zewnętrzna występuje względnie rzadko. Na przykład obliczeniowa temperatura dla Helsinek wynosi -26°C. Jednak ta temperatura występuje średnio przez mniej niż 18 godzin w roku. Z kolei temperatura równa albo niższa od 20°C występuje średnio przez około 88 godzin, podczas gdy cały okres ogrzewania ma długość około 5000 do 6500 godzin, w zależności od budynku. Sytuacja jest więc bardzo podobna do występującej w lecie. Krzywa zmian temperatury zawiera wysoką wartość szczytową występującą w krótkim okresie.
Jeśli chodzi o wytwarzanie i rozprowadzanie ciepła, sytuacjajest pogarszana przez zmiany zużycia w okresie 24-godzinnym. Mniej więcej połowa budynków nie jest wykorzystywana po godzinach pracy. W takich budynkach wentylacja jest zwykle w nocy i podczas weekendów wyłączana albo ustawiana na minimalną. Udział wentylacji w zużyciu ciepła średniego budynku wynosi około połowy, ale w tych budynkach zużycie ciepła w okresie 24-godzinnym ciągle się zmienia pomiędzy 50% i 100%. To dalej zwiększa różnicę pomiędzy średnim i szczytowym zużyciem ciepła. Temperatura wewnętrzna takiego budynku często jest także obniżana, kiedy budynek nie jest używany, co jeszcze bardziej pogarsza sytuację.
W ostatnich latach zauważono, że podjęte w budynkach środki zmierzające do oszczędności energii dalej pogorszyły sytuację. Roczne zużycie ciepła zmniejszyło się drastycznie podczas ostatnich 20 lat. Natomiast zużycie szczytowe nie spadło tak bardzo. Ma na to wpływ kilka powodów. Być może najważniejszym powodem jest to, ze ciepło nie może być z pełną wydajnością
181 752 odzyskiwane z powietrza wywiewnego podczas obciążenia szczytowego z powodu ryzyka zamarznięcia. Innym ważnym powodem jest obniżenie temperatury wewnętrznej kiedy budynki nie są używane.
Jeśli chodzi o wytwarzanie i rozprowadzanie ciepła, to sytuacja jest trudna. Ciepłownia i system rozprowadzania powinny być zaprojektowane zgodnie ze zużyciem szczytowym, ale ich średni stopień wykorzystania wyniósłby wtedy około 25% do 35%. Dodatkowo, sytuacja stale się pogarsza.
W praktyce, ciepłownia i system rozprowadzający, które są kosztowne w budowie, nie są projektowane na obciążenie szczytowe, ale na o wiele mniejszą wydajność. Wydajność szczytowa zużycia ciepła jest wytwarzana w stacjach grzewczych wykorzystywanych podczas maksymalnego zapotrzebowania na ciepło, przy czym stacje grzewcze są rozmieszczone w różnych częściach systemu rozprowadzającego, a ich udział w całkowitej mocy grzewczej opcjonalnie jest duży. Na przykład w Helsinkach, stopień wykorzystania maksymalnych stacji grzewczych jest niski, w najlepszym wypadku tylko kilkadziesiąt godzin w roku. Cena jednostkowa wytwarzanego w nich ciepła jest bardzo wysoka, z powodu wysokich kosztów inwestycyjnych.
W systemie opisanym w równocześnie zgłoszonym fińskim zgłoszeniu patentowym nr 954,950, dzienne zmiany zużycia ciepła mogąbyć tak wyrównane, że budynki połączone z systemem nie pobierają ciepła z miejskiej sieci grzewczej albo mogą w pewnych przypadkach nawet dostarczać moc do miejskiej sieci grzewczej, kiedy zużycie w innych budynkach jest maksymalne. Odpowiednio, kiedy zużycie energii w innych budynkach jest małe, pobierają one energię grzewczą/sieci. Podstawą systemu jest to, ze zbiornik do przechowywania mocy chłodniczej jest używany także do przechowywania czynnika grzewczego o temperaturze wyższej niż temperatura urządzeń zużywających ciepło w budynku. System umożliwia wyrównanie obciążeń szczytowych spowodowanych przez inne budynki i zmniejszenie albo nawet zastąpienie nieekonomicznych maksymalnych stacji grzewczych.
Jak napisano powyżej, woda powrotna z miejskiej sieci cieplnej uzyskana z istniejących sieci nie może być używana do usuwania dodatkowego ciepła z agregatu absorpcyjnego. Tradycyjnie temperatura wody powrotnej w sytuacji obliczeniowej wynosi około 40-50°C. Temperatura wody skraplanej, kiedy powraca ona z absorbera, wynosi około 40-45°C, a powinna być ochłodzona do poniżej 30°C, co jest naturalnie niemożliwe do osiągnięcia za pomocą powrotnej miejskiej wody grzewczej.
W celu skroplenia dodatkowego ciepła potrzebne sąchłodnie kominowe, zamknięte skraplacze chłodzone powietrzem, skraplacze solankowe albo podobne urządzenia, co powoduje powstanie dodatkowych kosztów, zużycia energii, podnosi koszty obsługi, itd. Problemem jest zwłaszcza zapotrzebowanie przestrzeni, ponieważ dodatkowa przestrzeń jest bardzo trudna do uzyskania w starych budynkach w centrach miast. Inne problemy obejmują na przykład problemy architektoniczne i zdrowotne, przy czym te drugie dotyczą chłodni kominowych i skraplaczy chłodzonych powietrzem, w których temperatura jest idealna, na przykład, dla bakterii rodzaju legionella.
Równocześnie zgłoszone fińskie zgłoszenie patentowe nr 954,951 ujawnia system, w którym skraplacze mogą być albo całkowicie wyeliminowane, albo przynajmniej ich ilość i/lub rozmiary mogą być znacznie zmniejszone, dzięki czemu koszty inwestycyjne urządzeń do wytwarzania mocy chłodniczej mogąbyć zmniejszone. Podstawową ideą systemu jest to, ze woda powrotna z systemu chłodzącego budynku jest wykorzystywana jako woda kondensacyjna w agregacie chłodniczym, przy czym woda powrotna jest podczas dnia przechowywana przy podwyższonej temperaturze, a w nocy jest ochładzana do jej temperatury początkowej za pomocąjednostek klimatyzacyjnych.
Szczególnym problemem związanym z agregatami absorpcyjnymi jest wysoka temperatura wody powrotnej. Nowoczesne agregaty absorpcyjne mogą ochłodzić wódę od około 80°C do najwyższej 70°C. Ponieważ wielkość przepływu w wielu częściach miejskiego systemu ciepłowniczego jest w lecie minimalna, woda powrotna z agregatu absorpcyjnego zwykle nie może powrócić do przewodu zasilającego, ale powinna powrócić do przewodu powrotnego.
181 752
Kiedy nawet tam wielkość przepływu jest mała, istnieje ryzyko, że temperatura w przewodzie powrotnym może wzrosnąć do blisko 70°C. Jest to prawdopodobnie za dużo dla wielu przewodów powrotnych, w których kompensacja wydłużalności cieplnej została zaprojektowana na temperaturę 50°C. Szacunkowa temperatura maksymalna wynosi 60°C. Woda powrotna z miejskiego systemu ciepłowniczego powinna być więc ochłodzona o 10-15°C. W tym celu potrzebne są skraplacze podobne do tych opisanych powyżej w związku z agregatem absorpcyjnym, przy czym także powodowane przez nie wady sa takie same, to znaczy koszty, zużycie mocy, obsługa, brak przestrzeni, zagrożenie zdrowia, itp.
Celem wynalazku jest dostarczenie zespołu, za pomocą którego można wyeliminować wady rozwiązań wcześniejszych.
Zespół do wytwarzania mocy chłodniczej dla co najmniej jednego budynku oraz do rozprowadzania tej mocy do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów zawierający agregat absorpcyjny składający się z kotła podłączonego do niezależnego źródła ciepła, skraplacza, parownika i absorbenta połączonych ze sobą oraz jednostki klimatyzacyjnej według wynalazku charakteryzuje się tym, ze na przewodzie powrotnym prowadzącym z kotła agregatu absorpcyjnego jest umieszczony wymiennik ciepła połączony za pomocązaworu z przewodem.
Korzystnie do przewodu jest podłączony za pomocązaworu dodatkowy przewód odprowadzający część wody z powrotem do skraplacza.
Korzystnie na przewodzie powrotnym przed wymiennikiem ciepła jest umieszczony wymiennik do podgrzewania wstępnego gorącej wody wodociągowej budynku.
Korzystnie na przewodzie powrotnym jest umieszczony wymiennik ciepła do podgrzewania wstępnego gorącej wody wodociągowej, za którym jest umieszczony wymiennik ciepła połączony za pomocą zaworu z przewodem łączącym absorber ze zbiornikiem podłączonym za pomocą przewodów i zaworu trój drogowego z przewodem zaś na przewodzie jest umieszczony trój drogowy zawór regulacyjny połączony przewodem ze skraplaczem.
Korzystnie przewód jest połączony za pomocązaworu trójdrogowego z przewodem przy czym zawór trój drogowy jest połączony z przewodem wylotowym z parownika i zbiornika zaś na przewodzie jest umieszczony zawór trój drogowy połączony jednocześnie przewodem ze skraplaczem.
Korzystnie do przewodu jest podłączona jednostka klimatyzacyjna wyposażona w co najmniej jeden układ otworów wlotowych i otworów wylotowych.
Podstawową ideą wynalazku jest to, że temperatura wody kondensacyjnej powracającej z agregatu absorpcyjnego wynosi około 45°C tak, ze woda powrotna z miejskiego systemu grzewczego może być ochłodzona zajej pomocąkorzystnie do 60-55°C. Ponieważ ciepło dostarczane do kotła i do parownika agregatu absorpcyjnego jest pochłaniane przez wodę kondensacyjną, przepływ wody jest oczywiście niewystarczający do ochłodzenia wody powrotnej z miejskiego systemu grzewczego. Woda jest podgrzewana o 5-9°C, to znaczy do 50-55°C, w zależności od współczynnika mocy i temperatury obliczeniowej agregatu absorpcyjnego. Ten rodzaj wzrostu temperatury nie podnosi bardzo kosztów, bez względu na to jak woda kondensacyjna jest chłodzona.
Podstawo wązaletą wynalazku jest to, że w systemie nie sąpotrzebne żadne skraplacze dla wody powrotnej miejskiego systemu ciepłowniczego, albo też ich rozmiary i/lub ilość mogą być znacznie zmniejszone w porównaniu z rozwiązaniami wcześniejszymi. Powyższe wady rozwiązań wcześniejszych są albo całkowicie wyeliminowane, albo tez przynajmniej częściowo stają się znacznie łatwiejsze do rozwiązania. Ważne jest zwłaszcza to, ze koszty agregatu absorpcyjnego są znacznie zmniejszone, co sprawia, ze energia chłodnicza wytwarzana przez ciepło odpadowe jest bardziej konkurencyjna w porównaniu z chłodzeniem sprężarkowym.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia ogólny schemat przedstawiający pierwszy przykład wykonania zespołu według wynalazku; fig. 2 przedstawia ogólny schemat przedstawiający drugi przykład wykonania zespołu według wynalazku; fig. 3 przedstawia ogólny schemat przedstawiający trzeci
181 752 przykład wykonania zespołu według wynalazku; fig. 4 przedstawia ogólny schemat przedstawiający czwarty przykład wykonania zespołu według wynalazku.
Figura 1 przedstawia okręgową sieć cieplną 1 -4, agregat absorpcyjny 5-16, obieg wymiany ciepła 18-25 jednostki klimatyzacyjnej, który reprezentuje urządzenia wykorzystujące energię cieplną w budynku, oraz system przewodów rozprowadzających moc chłodniczą 32 i 33.
Sposób działania agregatu absorpcyjnego jest opisany w równocześnie zgłoszonych fińskich zgłoszeniach patentowych 954,949, 954,950 i 954,951, do których czyni się tu odwołania w związku z działaniem agregatu.
Zespół z fig. 1 działa zasadniczo tak jak opisano poniżej. Ta część wody powrotnej wychodząca z części absorpcyjnej 10 agregatu absorpcyjnego przewodem 13, która jest potrzebna do chłodzenia wody powrotnej miejskiego systemu ciepłowniczego, jest prowadzona poprzez zawór 50 do wymiennika ciepła 51 umieszczonego na przewodzie powrotnym 4, gdzie ochładza on wodę powrotną miejskiego systemu ciepłowniczego. Z wymiennika ciepła 51, woda ponownie powraca do przewodu 13, dalej do skraplacza 14 i przewodem 15 do skraplacza 8 agregatu absorpcyjnego.
Skraplacz 14 musi być zaprojektowany dla wody zasilającej o temperaturze wyższej o 5-9°C niż bez obiegu chłodzącego 50-51 powrotnej miejskiej wody grzewczej. Jednak spowodowane przez to koszty są tylko ułamkiem tych, które wystąpiłyby, gdyby dla powrotnej miejskiej wody grzewczej został wykonany całkowicie oddzielny obieg chłodzący ze skraplaczami, systemami rurowymi, itd.
Jeśli z powodów projektowych albo innych temperatura wody kondensacyjnej agregatu absorpcyjnego musi być niższa niż zwykle, wzrost temperatury wody kondensacyjnej spowodowany przez temperaturę powrotnej miejskiej wody grzewczej może powodować problemy. Wtedy może być zastosowany przykład wykonania według fig. 2. W tym przykładzie wykonania część wody ochłodzonej w skraplaczu 14 jest ponownie wprowadzana do przewodu powrotnego 13 skraplacza 14 za pomocądodatkowego przewodu 15'podłączonego do zaworu regulacyjnego 52 umieszczonego na przewodzie powrotnym 15 skraplacza 14. Ponieważ temperatura wody w przewodzie 15 jest zwykle dużo niższa od 30°C, to ilość wody potrzebnej do obniżenia temperatury jest niewielka, atakże niskie sąkoszty spowodowane potrzebąpowiększenia skraplacza 14.
Temperatura powrotnej miejskiej wody grzewczej dochodzącej do wymiennika ciepła 51 może być zasadniczo obniżona, a zawarte w niej ciepło może być wykorzystane przez przykład wykonania według fig. 3. W tym przykładzie wykonania na przewodzie powrotnym 4, przed wymiennikiem ciepła 51, zamontowany jest drugi wymiennik ciepła 54 do podgrzewania wstępnego gorącej wody wodociągowej budynku/budynków. W wielu budynkach zużycie wody wodociągowej jest tak duże, że wymiennik ciepła 51 jest tylko utrzymywany w gotowości. Przykład wykonania jest szczególnie korzystny, ponieważ większość budynków zawiera obieg wymiany ciepła do ogrzewania 53-55, umieszczony na przewodzie powrotnym 4 miejskiego systemu ciepłowniczego. Faktycznym celem obiegujest obniżanie temperatury wody powrotnej podczas ogrzewania. Ponieważ zużycie wody wodociągowej zmienia się w szerokim zakresie w różnych typach budynków, wymiennik ciepła 54 powinien korzystnie posiadać pojemność magazynową.
Jak napisano powyżej, wynalazek może być stosowany we wszystkich systemach ujawnionych w równocześnie zgłoszonych fińskich zgłoszeniach patentowych nr 954,949, 954,950 i 954,951, bez względu na to, czy woda kondensacyjna jest chłodzona. Przykładem jest przykład wykonania z fig. 4, w którym woda gorąca wytwarzana podczas dniajest doprowadzana przewodem 13 do zbiornika 26, a w nocy chłodzona za pomocą obiegów przesyłania ciepła 18-25 i 35-41 jednostek klimatyzacyjnych do temperatury około 20°C, dzięki czemu woda może być dalej ochłodzona w agregacie absopcyjnym 6-16 albo użyta jako woda kondensacyjna w agregacie absorpcyjnym. Sposób działania jest szczegółowo opisany w fińskim zgłoszeniu patentowym 954,951, toteż nie będzie tutaj omawiany. Należy zaznaczyć, ze trójdrogowy zawór regulacyjny 14a jest pokazany na fig. 4.
181 752
W pewnych przypadkach agregat absorpcyjny będzie musiał być używany okresowo, na przykład na wiosnę albo na jesieni, kiedy obciążenie chłodnicze budynku jest małe. Korzystnie problem ten jest rozwiązany poprzez używanie agregatu tylko w nocy i przechowywanie wody zimnej w zbiorniku 26. Podczas dnia agregat absorpcyjny nie pracuje i chłodzenie jest dostarczane przez wodę przechowywanąw zbiorniku. Tak więc jednostki klimatyzacyjne 18-25 i 35-41 nie muszą być używane, ponieważ przechowywana woda ma temperaturę 20°C.
Możliwe jest także dostarczenie pomocniczego zbiornika dla wody powrotnej z systemów chłodzących budynku o temperaturze 20°C wytwarzanej pomiędzy okresami pracy i/lub dla wody o temperaturze 50 do 55°C wytwarzanej podczas okresu pracy, albo dla ich obu. Są one połączone za pomocą przewodu i zespołów regulacyjnych znanych same przez się, przy czym ukształtowania mogą się zmieniać na różne sposoby w zależności od wybranej strategii użytkowania. Wszystkie powyższe rozwiązania znane same przez się są zawarte w wynalazku.
Powyższe przykłady wykonania nie mają być rozumiane jako ograniczające wynalazek, ale wynalazek może być całkiem swobodnie modyfikowany w zakresie zastrzeżeń patentowych. Jest więc oczywiste, że ukształtowanie według wynalazku i szczegóły ukształtowania nie muszą być dokładnie takie jak opisano w odniesieniu do rysunku, ale możliwe sątakże inne rodzaje rozwiązań. Podstawowa idea wynalazku może być wdrożona, na przykład, za pomocąróżnych kombinacji urządzeń, przewodów i środków regulacyjnych. Wszystkie te odmiany wykorzystujące urządzenia i połączenia znane same przez się znajdują się naturalnie w zakresie wynalazku.
181 752
FIG.2
181 752
FIG. 3
181 752
38
FIG 4
181 752
FIG. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Zespół do wytwarzania mocy chłodniczej dla co najmniej jednego budynku oraz do rozprowadzania tej mocy do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów zawierający agregat absorpcyjny składający się z kotła podłączonego do niezależnego źródła ciepła, skraplacza, parownika i absorbenta połączonych ze sobą oraz jednostki klimatyzacyjnej, znamienny tym, że na przewodzie powrotym (4) prowadzącej z kotła (5) agregatu absorpcyjnego (5, 8, 9,15) jest umieszczony wymiennik ciepła (51) połączony za pomocą zaworu (50) z przewodem (13).
- 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, ze przewód (13) stanowi połączenie pomiędzy absorberem (10) a skraplaczem (14), z którym jest połączony skraplacz (8) za pomocą dodatkowego przewodu (15').
- 3. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że dodatkowy przewód (15') jest podłączony za pomocą zaworu (52) do przewodu (15).
- 4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że na przewodzie powrotnym (4) przed wymiennikiem ciepła (51) jest umieszczony wymiennik (54) do podgrzewania wstępnego gorącej wody wodociągowej budynku.
- 5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że na przewodzie powrotnym (4) jest umieszczony wymiennik ciepła (54) do podgrzewania wstępnego gorącej wody wodociągowej, za którym jest umieszczony wymiennik ciepła (51) połączony za pomocą zaworu (50) z przewodem (13) łączącym absorber (10) ze zbiornikiem (26) podłączonym za pomocą przewodów (27,28) i zaworu trójdrogowego (29) z przewodem (33) zaś na przewodzie (32) jest umieszczony trój drogowy zawór regulacyjny (14a) połączony przewodem (15) ze skraplaczem (8).
- 6. Zespół według zastrz. 5, znamienny tym, że przewód (27) jest połączony za pomocą zaworu trójdrogowego (29) z przewodem (33) przy czym zawór trójdrogowy (29) jest połączony z przewodem wylotowym z parownika (9) i zbiornika (26) zaś na przewodzie (33) jest umieszczony trójdrogowy zawór regulacyjny (14a) połączony jednocześnie przewodem (15) ze skraplaczem (8).
- 7. Zespół według zastrz. 6, znamienny tym, że do przewodu (32, 33) jest podłączona jednostka klimatyzacyjna (18-25); (35-39) wyposażona w co najmniej jeden układ otworów wlotowych (36, 37) i otworów wylotowych (39, 40).* * *
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI954952A FI100431B (fi) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Menetelmä ja sovitelma jäähdytystehon tuottamisen yhteydessä |
PCT/FI1996/000547 WO1997014920A1 (en) | 1995-10-17 | 1996-10-16 | A method and arrangement for the production of cooling power |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL326316A1 PL326316A1 (en) | 1998-09-14 |
PL181752B1 true PL181752B1 (pl) | 2001-09-28 |
Family
ID=8544214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL96326316A PL181752B1 (pl) | 1995-10-17 | 1996-10-16 | Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PL |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0856134B1 (pl) |
AU (1) | AU7299596A (pl) |
CZ (1) | CZ116298A3 (pl) |
DE (1) | DE69618805T2 (pl) |
DK (1) | DK0856134T3 (pl) |
ES (1) | ES2169817T3 (pl) |
FI (1) | FI100431B (pl) |
PL (1) | PL181752B1 (pl) |
WO (1) | WO1997014920A1 (pl) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI102565B (fi) * | 1997-08-12 | 1998-12-31 | Abb Power Oy | Menetelmä jäähdytystehon tuottamiseksi |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4134273A (en) * | 1977-04-22 | 1979-01-16 | Brautigam Robert F | Home heating and cooling system |
DE3008948C2 (de) * | 1980-03-08 | 1985-03-14 | Saarberg-Fernwärme GmbH, 6600 Saarbrücken | Fernwärmenetz zur Versorgung von Wärmeverbrauchern mit Wärme mit zumindest einer Sorptionswärmepumpe |
DE3103955A1 (de) * | 1981-02-05 | 1982-08-12 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | "verfahren zur nutzung diskontinuierlicher energiequellen mit schwankenden temperaturen fuer fernheizungssysteme" |
FI98858C (fi) * | 1994-01-24 | 1997-08-25 | Abb Installaatiot Oy | Menetelmä termisen energian jakelujärjestelmän yhteydessä ja termisen energian jakelujärjestelmä |
-
1995
- 1995-10-17 FI FI954952A patent/FI100431B/fi not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-10-16 PL PL96326316A patent/PL181752B1/pl unknown
- 1996-10-16 DK DK96934836T patent/DK0856134T3/da active
- 1996-10-16 DE DE69618805T patent/DE69618805T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-16 AU AU72995/96A patent/AU7299596A/en not_active Abandoned
- 1996-10-16 EP EP96934836A patent/EP0856134B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-16 CZ CZ981162A patent/CZ116298A3/cs unknown
- 1996-10-16 WO PCT/FI1996/000547 patent/WO1997014920A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-10-16 ES ES96934836T patent/ES2169817T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1997014920A1 (en) | 1997-04-24 |
CZ116298A3 (cs) | 1998-09-16 |
EP0856134B1 (en) | 2002-01-23 |
EP0856134A1 (en) | 1998-08-05 |
FI954952A (fi) | 1997-04-18 |
DE69618805T2 (de) | 2002-08-22 |
FI100431B (fi) | 1997-11-28 |
DE69618805D1 (de) | 2002-03-14 |
PL326316A1 (en) | 1998-09-14 |
ES2169817T3 (es) | 2002-07-16 |
DK0856134T3 (da) | 2002-04-29 |
FI954952A0 (fi) | 1995-10-17 |
AU7299596A (en) | 1997-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100780281B1 (ko) | 고효율 수열원 히트 펌프 냉난방 시스템 | |
EP1387988B1 (en) | Air-conditioning system | |
CN201177332Y (zh) | 带热回收冰蓄冷的双冷源热泵集中式空调装置 | |
CN101280941A (zh) | 双冷源热泵集中式空调装置 | |
CN201218577Y (zh) | 一种回收余热和蓄冷装置 | |
EP0772754B1 (en) | A method and system for transferring heating and/or cooling power | |
EP0740760B1 (en) | A method concerning a thermal energy distribution system, and a thermal energy distribution system | |
JP2003279079A (ja) | 氷蓄熱システムおよび氷蓄熱システムによる暖房方法 | |
US8056354B2 (en) | Air conditioning system using dehumidifying cooling device | |
JPH10223442A (ja) | 変電機器冷却システム及びその運転方法 | |
PL181752B1 (pl) | Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PL | |
PL181754B1 (pl) | Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej i grzewczej PL | |
PL181765B1 (en) | Unit for and method of generating refrigerating power | |
Velraj et al. | Energy management through encapsulated PCM based storage system for large building air conditioning application | |
FI102565B (fi) | Menetelmä jäähdytystehon tuottamiseksi | |
KR20100046705A (ko) | 폐회로를 이용한 빙축열 시스템 | |
JP3937704B2 (ja) | 氷蓄熱槽の放熱平準化システム | |
PL181775B1 (pl) | Zespól do wytwarzania mocy chlodniczej PL | |
JPH07116641A (ja) | 下水熱を利用した恒温水の供給及び利用システム | |
JP2007147133A (ja) | 空気調和装置 | |
KR200259092Y1 (ko) | 축냉열식 냉,난방장치의 축냉열조 | |
CN110118403A (zh) | 一种适用于南方高校的空调热水系统 |