RU2178542C2

RU2178542C2 - Heating and hot water supply plant

Info

Publication number: RU2178542C2
Application number: RU2000100465A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Закиров; А.А. Рыбин; Д.Д. Закиров; Ю.М. Петин; В.С. Деменева
Original assignee: Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии топливно-энергетического комплекса
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2002-01-20

Abstract

FIELD: heat power engineering, in particular heating and hot water supply plants of individual dwelling houses, separate structures at a use of low-potential heat sources, domestic waste and other heat waste. SUBSTANCE: plant has a low-potential heat source, circulation circuit, thermocompressor with an evaporator and condenser, heating and hot water supply system, pump columns with mine water are used as the low-potential heat source, in addition, it is provided with two filters that are positioned before the evaporator of the thermocompressor. EFFECT: enhanced efficiency of recovery of low-potential heat. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам отопления, горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, отдельных сооружений при использовании низкопотенциальных природных источников тепла, хозбытовых стоков и других тепловых отходов. The invention relates to a power system, in particular, to installations for heating, hot water supply of individual residential buildings, individual structures using low-potential natural sources of heat, domestic waste water and other thermal waste.

Известна установка, в которой в качестве низкопотенциального источника используют солнечную энергию (а. с. СССР N 1038753, кл. F 25 В 13/00, 1983). A known installation in which solar energy is used as a low-potential source (a.s. USSR No. 1038753, class F 25 B 13/00, 1983).

Недостатком таких установок является их зависимость от времени суток и наличия большого количества солнечных дней. Это обстоятельство не позволяет применять их в средних и высоких широтах. The disadvantage of such installations is their dependence on the time of day and the presence of a large number of sunny days. This circumstance does not allow their use in the middle and high latitudes.

Известны также установки, в которых в качестве низкопотенциального источника используют тепло приповерхностных слоев грунтовых вод и самого грунта (заявка РФ N 94033853, кл. F 25 В 13/00, 1994). Installations are also known in which the heat of the surface layers of groundwater and the soil itself is used as a low-potential source (RF application N 94033853, class F 25 B 13/00, 1994).

Недостатком такой установки является низкий температурный потенциал грунтовых вод и самого грунта, большой объем буровых и земляных работ для размещения громоздких утилизационных теплообменников. The disadvantage of this installation is the low temperature potential of groundwater and the soil itself, a large amount of drilling and excavation work to accommodate bulky recycling heat exchangers.

Известна также установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала - навозохранилище, тепловой насос с испарителем и конденсатором, системы отопления и горячего водоснабжения (а. с. СССР N 581357, кл. F 24 D 17/00, 1977). A heating and hot water supply installation is also known, including a low potential heat source - a manure storage, a heat pump with an evaporator and condenser, heating and hot water supply systems (a. S. USSR N 581357, class F 24 D 17/00, 1977).

Недостатком данной установки является недостаточная эффективность вследствие малой величины коэффициента теплоотдачи со стороны бетонного основания навозохранилища, а также наличие большого количества навоза с периодичностью его замены. The disadvantage of this installation is the lack of efficiency due to the small heat transfer coefficient from the concrete base of the manure storage, as well as the presence of a large amount of manure with the frequency of its replacement.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности утилизации низкопотенциальной теплоты. The objective of the present invention is to increase the efficiency of utilization of low potential heat.

Для решения поставленной задачи установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала, тепловой насос с испарителем и конденсатором, систему отопления и горячего водоснабжения, содержит в качестве источника тепла низкого потенциала водоотливные ставы с шахтными водами и дополнительно снабжена по меньшей мере двумя фильтрами, которые размещены перед испарителем теплового насоса. To solve this problem, the installation of heating and hot water supply, including a low potential heat source, a heat pump with an evaporator and condenser, a heating and hot water supply system, contains drainage stands with mine water as a low heat source and is additionally equipped with at least two filters, which are placed in front of the heat pump evaporator.

Размещение по меньшей мере двух фильтров перед испарителем теплового насоса позволяет очищать шахтную воду, поступающую в водоотливные ставы, от загрязнений, тем самым предотвращая образование отложений на стенках испарителя, что повышает эффективность утилизации низкопотенциальной теплоты из загрязненных потоков и, как следствие, увеличивает количества утилизируемой теплоты. При этом, когда один фильтр находится в работе, второй фильтр обратным потоком чистой воды регенерируется, пропускная способность рабочего фильтра рассчитана на фильтрацию всего количества шахтной воды, поступающей в водоотливные ставы. The placement of at least two filters in front of the heat pump evaporator allows the mine water entering the drainage units to be cleaned of contaminants, thereby preventing the formation of deposits on the walls of the evaporator, which increases the efficiency of utilizing low-grade heat from contaminated streams and, as a result, increases the amount of utilized heat . In this case, when one filter is in operation, the second filter is regenerated by the reverse flow of clean water, the throughput of the working filter is designed to filter the entire amount of mine water entering the drainage stations.

На чертеже представлена установка отопления и горячего водоснабжения. The drawing shows the installation of heating and hot water.

Установка отопления и горячего водоснабжения содержит источник тепла низкого потенциала - водоотливные ставы 1 с шахтными водами, по меньшей мере два фильтра 2, один из которых - рабочий, а второй - резервный, испаритель 3, конденсатор 4, компрессор 5, регулировочный (дроссельный) вентиль 6 теплового насоса, соединенные обвязочными трубопроводами. Фильтры 2 установлены перед испарителем 3 теплового насоса. Конденсатор 4 теплового насоса подключен к системе отопления 7 и скоростному водонагревателю 8 системы горячего водоснабжения. Насос 9 осуществляет циркуляцию воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Заполнение водой систем отопления и горячего водоснабжения производится из технического водопровода через расширительные бачки 10. Гребенки 11 и 12 осуществляют распределение и сбор воды, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения. The heating and hot water supply installation contains a source of heat of low potential - drainage stages 1 with mine water, at least two filters 2, one of which is a working one, and the second one is a backup, evaporator 3, condenser 4, compressor 5, control (throttle) valve 6 heat pumps connected by piping. Filters 2 are installed in front of the heat pump evaporator 3. The condenser 4 of the heat pump is connected to the heating system 7 and the high-speed water heater 8 of the hot water system. Pump 9 circulates water in heating and hot water systems. Water is filled with heating and hot water supply systems from the technical water supply through expansion tanks 10. Combs 11 and 12 distribute and collect water circulating in the heating and hot water supply systems.

Установка отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом. Installation of heating and hot water works as follows.

Шахтные воды из водоотливного става 1 поступают для очистки в рабочий фильтр 2, а затем в испаритель теплового насоса 3. В испарителе 3 за счет теплоты шахтной воды происходит кипение хладагента, шахтная вода охлаждается и подается в сливной водопровод. Пары хладагента поступают в компрессор 5, где сжимаются до повышенного давления, величина которого определяется температурой конденсации t_k сжатых паров хладагента и направляются в одну из полостей конденсатора 4. В конденсатор 4 в другую полость подается циркуляционным насосом 9 сетевая вода, под воздействием которой происходит конденсация хладагента, а выделяющееся при конденсации тепло передается циркулирующей сетевой воде, температура которой повышается до 60-70^oC. Нагретая в конденсаторе 4, вода поступает на распределительную гребенку 11, а затем в систему отопления 7 и на водонагреватель 8 системы горячего водоснабжения. Жидкий хладагент из конденсатора 4 проходит через регулировочный вентиль 6, частично испаряется, охлаждается до температуры испарения t₀ и поступает в испаритель 3. Отработанная вода из систем отопления и горячего водоснабжения через сборную гребенку 12 поступает на всас циркуляционного насоса 9, а затем в одну из полостей конденсатора 4 теплового насоса. Для бесперебойной работы установки предусмотрено наличие резервного фильтра. Загрязненный фильтр отключают, подключают в работу резервный фильтр, а загрязненный фильтр промывают обратным потоком чистой воды. Грязную воду после промывки фильтра сливают в канализацию.Mine water from the drainage stand 1 is fed for cleaning to the working filter 2, and then to the heat pump evaporator 3. In the evaporator 3, due to the heat of the mine water, the refrigerant boils, the mine water is cooled and fed into the drain water supply. The refrigerant vapor enters the compressor 5, where it is compressed to an elevated pressure, the value of which is determined by the condensation temperature t _{k of the} compressed refrigerant vapor and is sent to one of the cavities of the condenser 4. Network water is supplied to the condenser 4 to the other cavity by the pump 9, which causes condensation refrigerant, and the heat released during condensation is transferred to the circulating heating water whose temperature is raised to 60-70 ^o C. The heated in condenser 4, water is supplied to the distribution Greben at 11 and then the heating system 7 and 8 for hot water heater system. The liquid refrigerant from the condenser 4 passes through the control valve 6, partially evaporates, cools to the evaporation temperature t ₀ and enters the evaporator 3. The waste water from the heating and hot water supply systems through the collecting comb 12 enters the inlet of the circulation pump 9, and then into one of cavities of the condenser 4 of the heat pump. For the smooth operation of the installation, a backup filter is provided. The contaminated filter is turned off, the backup filter is connected, and the contaminated filter is washed with a reverse flow of clean water. Dirty water after washing the filter is drained into the sewer.

Предложенная установка отопления и горячего водоснабжения, в которой в качестве низкопотенциального источника используют тепло шахтных вод, позволит отказаться от строительства и эксплуатации тепловых сетей значительной длины, существенно снизит стоимость производимого тепла, затраты органического топлива на отопление и горячее водоснабжение (при этом органическое топливо будет расходоваться только на выработку электроэнергии, затрачиваемую на привод компрессора теплового насоса) и, как следствие, снизит техногенную нагрузку на окружающую среду. Следует отметить, что в горной промышленности в водоемы сбрасывается млрд. м³ теплой шахтной воды. Все это даст значительный социально-экономический эффект.The proposed installation of heating and hot water supply, in which the heat of mine water is used as a low-potential source, will allow to abandon the construction and operation of heating networks of significant length, significantly reduce the cost of heat produced, the cost of fossil fuel for heating and hot water supply (while fossil fuel will be consumed only for the generation of electricity spent on the drive of the heat pump compressor) and, as a result, will reduce the technogenic load on vironment. It should be noted that in the mining industry, billions m ^{3 of} warm mine water are discharged into water bodies. All this will give a significant socio-economic effect.

Предлагаемая установка может найти применение для отопления и горячего водоснабжения зданий, расположенных на больших расстояниях от центральных тепловых пунктов и требующих поэтому прокладки длинных трубопроводов для отопления и горячего водоснабжения. Кроме того, как показывают расчеты, коэффициент преобразования теплового насоса при температуре шахтной воды 12^oC составляет 3,3, т. е. на 1 кВт•ч энергии, затрачиваемой на привод теплового насоса, получается 3,3 кВт•ч полезной утилизированной энергии. Годовая экономия эксплуатационных издержек на отопление и горячее водоснабжение для шахты с притоком шахтных вод 300-400 м³/час составит более 500 тыс. руб.The proposed installation can be used for heating and hot water supply of buildings located at large distances from central heating units and therefore requiring the laying of long pipelines for heating and hot water supply. In addition, as the calculations show, the conversion coefficient of the heat pump at a mine water temperature of 12 ^o C is 3.3, i.e., 1 kW • h of energy spent on the heat pump drive, 3.3 kW • h of usable energy is obtained . The annual savings in operating costs for heating and hot water for a mine with an inflow of mine water of 300-400 m ³ / h will amount to more than 500 thousand rubles.

Claims

Installation of heating and hot water supply, including a low potential heat source, a heat pump with an evaporator and condenser, heating and hot water supply systems, characterized in that it contains drainage stands with mine waters as a low heat source and is additionally equipped with at least two filters which are placed in front of the heat pump evaporator.