RU2215244C1 - Off-line survival system - Google Patents

Off-line survival system Download PDF

Info

Publication number
RU2215244C1
RU2215244C1 RU2002120204A RU2002120204A RU2215244C1 RU 2215244 C1 RU2215244 C1 RU 2215244C1 RU 2002120204 A RU2002120204 A RU 2002120204A RU 2002120204 A RU2002120204 A RU 2002120204A RU 2215244 C1 RU2215244 C1 RU 2215244C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
energy
temperature
low
accumulator
Prior art date
Application number
RU2002120204A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Г. Антонов
А.М. Баклунов
Л.Н. Бритвин
Э.Н. Бритвин
А.В. Щепочкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ"
Priority to RU2002120204A priority Critical patent/RU2215244C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2215244C1 publication Critical patent/RU2215244C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Abstract

FIELD: heating, water supply, and power supply systems. SUBSTANCE: system has free-of-charge energy source, device communicating with energy storage that converts its energy into electrical energy, and device converting stored energy into heat and electrical energy supplied to entities being serviced. Energy storage is made in the form of two heat storages one of them being low-temperature liquid storage and other one, high-temperature solid state storage. First storage communicates through liquid pipeline with house heating and hot-water supply system and second one incorporating heat engine of power generator drive that has heater and cooler communicates at least with housing power system. EFFECT: enhanced environmental friendliness and reduced cost of off-line ground- based power supply. 13 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автономным системам жизнеобеспечения наземных, преимущественно автономных объектов - жилых зданий, промышленных и общественных сооружений, отдельных автономных поселений, поселков. The invention relates to autonomous life support systems of terrestrial, mainly autonomous objects - residential buildings, industrial and public buildings, individual autonomous settlements, towns.

Предлагаемая АСЖ предназначена для обеспечения теплом, горячей водой и электроэнергией со стабилизированными частотой и напряжением указанных выше объектов преимущественно за счет использования легко доступных и широко распространенных источников даровой энергии - энергии ветра и солнечного излучения. The proposed AFL is designed to provide heat, hot water and electricity with a stabilized frequency and voltage to the above objects, mainly due to the use of easily accessible and widespread sources of free energy - wind and solar radiation.

Для АСЖ могут быть использованы известные вихревые энергетические установки с устройствами преобразования энергии ветра в электрическую энергию, накапливаемую в электрических аккумуляторах, связанных с устройствами преобразования этой энергии в электроэнергию со стабилизированными параметрами, которая далее, естественно, может использоваться для электро- и теплоснабжения зданий и других объектов - аналог (1). Well-known vortex power plants with devices for converting wind energy into electrical energy stored in electric batteries associated with devices for converting this energy into electricity with stabilized parameters, which can naturally be used for electricity and heat supply to buildings and other objects - analogue (1).

Преимущество таких ветроустановок - работоспособность при наиболее часто имеющих место низких скоростях ветра 4-8 м/с, в то время как лопастные ветроустановки эффективны при редко имеющих место скоростях ветра 10-20 м/с. При скоростях ниже указанных границ возникают проблемы электропреобразования и использования вырабатываемой электроэнергии в энергию, пригодную для использования потребителями, что снижает возможности полного использования энергии ветра и использования данных установок для энергообеспечения АСЖ. The advantage of such wind turbines is their operability at the most frequently occurring low wind speeds of 4-8 m / s, while paddle wind turbines are effective at rarely occurring wind speeds of 10-20 m / s. At speeds below the specified limits, there are problems of electric conversion and the use of generated electricity into energy suitable for use by consumers, which reduces the possibility of full use of wind energy and the use of these plants for energy supply of ASL.

Известна также автономная система жизнеобеспечения для автономных объектов, например АСЖ космической станции "МИР", которая содержит солнечные батареи и устройства преобразования получаемой энергии в электроэнергию с параметрами, достаточными для зарядки аккумуляторов, сообщенных в свою очередь с устройствами преобразования накопленной электроэнергии в электроэнергию с параметрами, необходимыми для работы оборудования данного автономного объекта и его систем отопления и горячего водоснабжения - прототип (2). An autonomous life support system for autonomous objects is also known, for example, the ASJ of the MIR space station, which contains solar panels and devices for converting the energy received into electricity with parameters sufficient to charge the batteries, which in turn are connected to devices for converting accumulated electricity into electricity with parameters necessary for the operation of the equipment of this autonomous facility and its heating and hot water systems - prototype (2).

Общими недостатками аналога и прототипа являются: необходимость всю вырабатываемую даровыми источниками энергию преобразовывать в электрическую энергию с параметрами, пригодными для зарядки электроаккумуляторов, объем (емкость) которых при сколь-либо высокой неравномерности поступления энергии или при требовании высокой надежности энергообеспечения становится практически неприемлем; необходимость последующего преобразования накопленной электрической энергии в тепловую энергию, идущую на отопление и горячее водоснабжение; необходимость преобразования большой части накопленной в электроаккумуляторах энергии в электроэнергию с частотой, например, 50 Гц и напряжением 220/380 В в трехфазной электросети или создания и налаживания серийного производства нового комплекса электрооборудования для отопления, приготовления пищи и облегчения домашнего труда, электроприводов насосов, вентиляторов, электроприводов лифтов и т.п., работающего на постоянном токе с напряжением 12 или 24 В; необходимость регулярного обслуживания электроаккумуляторов; необходимость обеспечения экологически безопасной эксплуатации и регулярной замены электроаккумуляторов, например, один раз в 2-3 года с последующей утилизацией, что является серьезной технической, экологической и экономической проблемой особенно при создании АСЖ для проживания большого количества людей. Эти недостатки особенно проявляют себя при создании АСЖ для уже существующих наземных объектов, таких как многоэтажные здания, жилые микрорайоны, поселки и т.п., для которых требуемый объем электроаккумуляторов и необходимость полной замены всего электрооборудования (для случая перехода на постоянное напряжение) практически делает невозможным создание экологически безопасных, надежных в эксплуатации и рентабельных АСЖ. Common disadvantages of the analogue and the prototype are: the need to convert all the energy generated by gift sources into electrical energy with parameters suitable for charging electric batteries, the volume (capacity) of which becomes somewhat unacceptable with any high unevenness in energy supply or with the demand for high reliability of energy supply; the need for the subsequent conversion of the accumulated electric energy into heat energy used for heating and hot water supply; the need to convert a large part of the energy stored in the electric accumulators into electricity with a frequency, for example, 50 Hz and a voltage of 220/380 V in a three-phase power supply network, or to create and establish mass production of a new complex of electrical equipment for heating, cooking and facilitating domestic work, electric pumps, fans, electric elevators, etc., working on direct current with a voltage of 12 or 24 V; the need for regular maintenance of electric batteries; the need to ensure environmentally safe operation and regular replacement of electroaccumulators, for example, once every 2-3 years with subsequent disposal, which is a serious technical, environmental and economic problem, especially when creating a housing insurance housing for a large number of people. These shortcomings are especially evident when creating an AFL for already existing ground facilities, such as high-rise buildings, residential microdistricts, villages, etc., for which the required volume of electric accumulators and the need to completely replace all electrical equipment (for the case of switching to constant voltage) practically impossible to create environmentally friendly, reliable and cost-effective AFL.

Цель данного предложения - создание АСЖ, позволяющей устранить указанные недостатки и тем самым обеспечить практическую возможность реализации наземных экологически безопасных автономных объектов техники с низкими эксплуатационными затратами на энергообеспечение и любым требуемым для жизнеобеспечения потреблением энергии и сколь угодно высокой в реальных условиях проживания неравномерности поступления энергии от ветроустановок и солнечных батарей. The purpose of this proposal is the creation of an AFL, which makes it possible to eliminate the indicated drawbacks and thereby provide a practical opportunity to implement ground-based environmentally safe autonomous equipment with low operational energy supply costs and any energy consumption required for life support and an uneven energy supply from wind turbines that is arbitrarily high in real living conditions and solar panels.

Данная задача решается за счет того, что в автономной системе жизнеобеспечения, содержащей по меньшей мере один источник даровой энергии, преобразователь этой энергии в электрическую энергию, сообщенный с аккумулятором энергии, и устройства преобразования энергии аккумулятора в тепловую и электрическую энергию, подводимую к обслуживаемым объектам, согласно данному предложению:
- аккумулятор энергии выполнен в виде по меньшей мере двух тепловых аккумуляторов: один - низкотемпературный жидкостной, второй - высокотемпературный твердотельный, причем первый аккумулятор гидравлически сообщен с системой отопления и горячего водоснабжения зданий, второй - с содержащей нагреватель и холодильник тепловой машиной привода электрогенератора, сообщенного по меньшей мере с системой электроснабжения зданий;
- низкотемпературный и высокотемпературный теплоаккумуляторы снабжены электронагревателями, сообщенными с преобразователем энергии дарового источника;
- холодильник тепловой машины по теплу сообщен с низкотемпературным теплоаккумулятором, например расположен в нем, а ее нагреватель по теплу сообщен с высокотемпературным теплоаккумулятором, например газовым теплообменным контуром;
- высокотемпературный теплоаккумулятор расположен внутри низкотемпературного теплоаккумулятора;
- даровой источник энергии выполнен по меньшей мере в виде вихревой ветроэнергетической установки с электрогенерирующим преобразователем энергии;
- тепловая машина выполнена работающей по циклу Ренкина, ее нагреватель выполнен в виде парогенератора, сообщенного с высокотемпературным теплоаккумулятором посредством контура циркуляции газового теплоносителя, холодильник выполнен в виде конденсатора пара, гидравлически сообщенного с низкотемпературным теплоаккумулятором посредством контура циркуляции жидкостного теплоносителя или за счет его погружения в теплоноситель низкотемпературного теплоаккумулятора;
- все электропреобразователи энергии даровых источников подключены к общему для них распределителю этой энергии, выполненному с возможностью первоочередного электроснабжения высокотемпературного теплоаккумулятора и контура циркуляции газового теплоносителя;
- тепловая машина дополнительно кинематически сообщена с насосами и газодувками циркуляции теплоносителей в контурах АСЖ;
- нагреватель тепловой машины снабжен резервным топливным, например газогорелочным, источником тепловой энергии, тепловая машина и электрогенератор снабжены устройством стабилизации частоты и напряжения в сети электроснабжения зданий и вспомогательных приводов АСЖ, выполненной с возможностью ее подключения к резервной системе электроснабжения;
- электрогенератор тепловой машины снабжен устройством его синхронизации по частоте, фазе и напряжению с резервной системой электроснабжения, выполненной, например, в виде центральной электросети, с возможностью передачи в нее излишков вырабатываемой электроэнергии;
- низкотемпературный теплогенератор сообщен через счетчик тепла с по меньшей мере одной теплосистемой с возможностью как передачи в нее излишков тепловой энергии, так и получения от нее дополнительной тепловой энергии;
- высокотемпературный теплоаккумулятор и электрогенератор тепловой машины выполнены с возможностью передачи тепловой и электрической энергии внешним высокотемпературным теплоаккумуляторам, расположенным, например, на мобильных машинах;
- высокотемпературный и низкотемпературный теплоаккумуляторы выполнены с возможностью регулируемой передачи тепла от высокотемпературного теплоаккумулятора непосредственно низкотемпературному посредством дополнительного теплообменного контура.
This problem is solved due to the fact that in an autonomous life support system containing at least one source of free energy, the converter of this energy into electrical energy communicated with the energy accumulator, and devices for converting battery energy into thermal and electrical energy supplied to the serviced objects, according to this proposal:
- the energy accumulator is made in the form of at least two thermal accumulators: one is a low-temperature liquid, the second is a high-temperature solid-state, the first battery being hydraulically connected to the heating and hot water supply systems of buildings, the second to the heat generator’s drive machine, which is connected with a heater and a refrigerator, at least with the power supply system of buildings;
- low-temperature and high-temperature heat accumulators are equipped with electric heaters in communication with the energy converter of the gift source;
- the refrigerator of the heat engine is connected in heat to a low-temperature heat accumulator, for example, is located in it, and its heater is connected in heat to a high-temperature heat accumulator, for example, a gas heat exchange circuit;
- a high-temperature heat accumulator is located inside the low-temperature heat accumulator;
- a free energy source is made at least in the form of a vortex wind power installation with an electric energy converter;
- the heat engine is made working according to the Rankine cycle, its heater is made in the form of a steam generator in communication with a high-temperature heat accumulator by means of a gas coolant circulation circuit, the refrigerator is made in the form of a steam condenser hydraulically in communication with a low-temperature heat accumulator by means of a liquid heat-transfer circuit or by immersion in a heat medium low temperature heat accumulator;
- all electric energy converters of free sources of energy are connected to a common distributor of this energy, made with the possibility of priority supply of a high-temperature heat accumulator and a gas coolant circulation loop;
- the heat engine is additionally kinematically communicated with pumps and gas blowers for the circulation of coolants in the circuits of the coolant;
- the heater of the heat engine is equipped with a backup fuel, for example gas burner, source of heat energy, the heat engine and the generator are equipped with a device for stabilizing the frequency and voltage in the power supply network of buildings and auxiliary ACL drives, made with the possibility of its connection to the backup power supply system;
- the electric generator of the heat engine is equipped with a device for its synchronization in frequency, phase and voltage with a backup power supply system, made, for example, in the form of a central power grid, with the possibility of transferring surplus generated electricity to it;
- a low-temperature heat generator is communicated through a heat meter with at least one heat system with the possibility of both transferring excess heat energy into it and receiving additional heat energy from it;
- the high-temperature heat accumulator and the electric generator of the heat engine are configured to transfer heat and electric energy to external high-temperature heat accumulators located, for example, on mobile machines;
- high-temperature and low-temperature heat accumulators are made with the possibility of adjustable heat transfer from the high-temperature heat accumulator directly to the low temperature by means of an additional heat exchange circuit.

На фиг.1 и 2 даны примеры выполнения АСЖ в виде структурно-компоновочных схем, где обозначено: ВыЭ-выходная электроэнергия от преобразователей даровых источников энергии, ВЭ-электроэнергия преобразователей даровых источников, направляемая потребителям АСЖ для зарядки теплом высоко- и низкотемпературных теплоаккумуляторов, СЭ-электроэнергия со стабилизированными параметрами, например 50 Гц, 380 В, вырабатываемая устройствами АСЖ за счет тепла высокотемпературного теплоаккумулятора. Figures 1 and 2 give examples of the performance of ACL in the form of structural layout schemes, where it is indicated: UE-output electricity from converters of free energy sources, VE-energy of converters of free sources, sent to consumers of ACL for charging high and low-temperature heat accumulators with heat, SE -electric energy with stabilized parameters, for example 50 Hz, 380 V, generated by ASG devices due to the heat of a high-temperature heat accumulator.

Предложенная АСЖ состоит из источников ветровой энергии, например, в виде лопастных 1 (см. фиг.1) и/или вихревых 2 ветровых установок, последние из которых рационально располагать на крышах зданий. Ветровые установки 1 и 2 снабжены преобразователями ветровой энергии в электрическую, например электрогенераторами 4, которые в данной АЖС могут быть любого типа (постоянного и переменного тока любой частоты и напряжения). АСЖ также может снабжаться солнечными батареями (платами) 5, вырабатывающими электроэнергию. Указанные источники энергии подключены через распределительное устройство 6, могущее содержать по меньшей мере один электроаккумулятор небольшой емкости, по меньшей мере к двум тепловым аккумуляторам: высокотемпературному твердотельному тепловому аккумулятору 7 (посредством газового теплообменного контура, содержащего газодувку 8 и электронагреватель 9 газа) и низкотемпературному тепловому жидкостному (водяному) аккумулятору 10 (посредством электронагревателей 11, например, тенового типа), а также и другим потребителям электроэнергии, не требующим для их функционирования стабильных параметров электропитания, например к электронагревателю 12. Низкотемпературный теплоаккумулятор гидравлически сообщен с системой отопления и горячего водоснабжения зданий 3 посредством трубопроводов 14 и 14*, подключенных к циркуляционному насосу 13 с возможностью регулирования расхода циркуляции, например, по температуре в обратном трубопроводе 14*. The proposed AFL consists of sources of wind energy, for example, in the form of a blade 1 (see figure 1) and / or vortex 2 wind turbines, the latter of which are rationally placed on the roofs of buildings. Wind turbines 1 and 2 are equipped with converters of wind energy into electrical energy, for example, electric generators 4, which in this AHS can be of any type (direct and alternating current of any frequency and voltage). AJ can also be equipped with solar panels (boards) 5 that generate electricity. These energy sources are connected through a switchgear 6, which can contain at least one small-capacity electroaccumulator, to at least two heat accumulators: a high-temperature solid-state heat accumulator 7 (via a gas heat exchange circuit containing a gas blower 8 and a gas electric heater 9) and a low-temperature thermal liquid (water) battery 10 (by means of electric heaters 11, for example, shadow type), as well as other consumers of electricity, which do not require stable power parameters for their functioning, for example, to an electric heater 12. The low-temperature heat accumulator is hydraulically connected to the heating and hot water supply systems of buildings 3 by means of pipelines 14 and 14 * connected to the circulation pump 13 with the possibility of controlling the flow rate, for example, according to the return temperature pipeline 14 *.

Высокотемпературный теплоаккумулятор 7 сообщен с тепловой машиной, например паровой, работающей по циклу Ренкина, посредством нагревателя-парогенератора 16, холодильника-конденсатора 17 и конденсатно-питательного насоса 18. Конденсатор 17 по теплу сообщен с низкотемпературным теплоаккумулятором, например, за счет теплообменного контура или за счет его размещения непосредственно внутри теплоаккумулятора 10, заполненного жидкостью, например водой, циркулирующей в теплоаккумуляторе посредством напора циркуляционного насоса 19. Тепловая машина 15 приводит трехфазный электрогенератор 20 переменного тока, стабилизированный по частоте и напряжению (например, 50 Гц, 220/380 В). Стабилизация частоты в данном примере реализации осуществлена за счет регулирования числа оборотов вала машины 15, например, регулятором отсечки пара 21. При необходимости синхронизации генератора 20 по фазе с подключаемой внешней электросетью 22 выполнена тонкая регулировка оборотов машины 15 (например, объемной паровой машины) посредством дроссельного регулятора 23. Генератор 20 через электрораспределитель 24 сообщен с системой электроснабжения зданий 3, а также с электродвигателями насосов 13, 18, 19, 25, газодувок 8, 26 и другими потребителями. Насос 25 обеспечивает работу водопровода зданий 3 и систем их горячего водоснабжения. Газодувка 26 обеспечивает циркуляцию горячего газа через теплоаккумулятор 7 для подачи его внешним потребителям, например теплоаккумуляторам мобильных машин (не показаны), которые периодически для зарядки теплом подключаются к разъемам 27 через дополнительный электронагреватель 28, обеспечивающий стабилизацию и повышение температуры подаваемого газа до требуемой в объединенном при зарядке теплом их контуре циркуляции. Электроснабжение нагревателя 28 может осуществляться как стабилизированным электропитанием (входы СЭ), так и непосредственно от устройства распределения 6 (входы ВЭ). Газодувка 26 также может использоваться и для зарядки теплом самого теплоаккумулятора 7 при питании электроэнергией электронагревателя 28 от распределительного устройства 6 или для закачки тепла в теплоаккумулятор 7 от внешнего высокотемпературного аккумулятора, например, мобильного типа при его подключении к разъемам 27. Газодувка 8 при ее приведении от устройства 6 (входы ВЭ) или распределителя 24 (входы СЭ) служит для зарядки аккумулятора 7 и/или снабжения теплом парогенератора 16 (настройкой регулируемых сопротивлений в контуре циркуляции - см. чертеж). The high-temperature heat accumulator 7 is in communication with a heat engine, for example, a steam engine operating according to the Rankine cycle, by means of a steam heater 16, a condenser cooler 17 and a condensate feed pump 18. The condenser 17 is in heat communication with a low-temperature heat accumulator, for example, due to a heat exchange circuit or behind the account of its placement directly inside the heat accumulator 10, filled with liquid, for example water, circulating in the heat accumulator by means of the pressure of the circulation pump 19. Thermal machine Inna 15 leads a three-phase alternating current generator 20 stabilized in frequency and voltage (e.g., 50 Hz, 220/380 V). Frequency stabilization in this example implementation is carried out by adjusting the number of revolutions of the shaft of the machine 15, for example, by the steam cutoff regulator 21. If necessary, the generator 20 is synchronized in phase with the connected external power supply network 22 and the revolutions of the machine 15 (for example, a volumetric steam engine) are finely tuned of the regulator 23. Generator 20 is connected through an electric distributor 24 to the power supply system of buildings 3, as well as to electric motors of pumps 13, 18, 19, 25, gas blowers 8, 26 and other consumers. Pump 25 provides the water supply to buildings 3 and their hot water supply systems. The gas blower 26 circulates the hot gas through the heat accumulator 7 for supplying it to external consumers, for example, the heat accumulators of mobile machines (not shown), which are periodically connected to the sockets 27 for charging with heat through an additional electric heater 28, which stabilizes and raises the temperature of the gas supplied to the required value when combined charging warmly to their circulation circuit. The power supply of the heater 28 can be carried out as a stabilized power supply (SE inputs), and directly from the distribution device 6 (VE inputs). The gas blower 26 can also be used to charge the heat accumulator 7 itself with heat when power is supplied to the electric heater 28 from a switchgear 6 or to pump heat into the heat accumulator 7 from an external high-temperature battery, for example, a mobile type when connected to the connectors 27. Gas blower 8 when brought from device 6 (inputs VE) or distributor 24 (inputs SE) is used to charge the battery 7 and / or supply heat to the steam generator 16 (by setting adjustable resistances in the circulation circuit - see drawing).

Вал паровой машины 15 может быть дополнительно кинематически связан с насосами циркуляции воды и газодувками, в том числе с 13, 14, 18, 19, 8, 24 для повышения надежности и эффективности АСЖ. The shaft of the steam engine 15 can be additionally kinematically connected with water circulation pumps and gas blowers, including 13, 14, 18, 19, 8, 24 to increase the reliability and efficiency of the ASL.

Конструктивно высокотемпературный аккумулятор 7 может располагаться внутри низкотемпературного теплоаккумулятора 10, см. фиг. 2, или непосредственно примыкать к нему, что снижает потери тепла, улучшает массогабаритные характеристики аккумулятора энергии. Structurally, the high-temperature battery 7 can be located inside the low-temperature heat accumulator 10, see FIG. 2, or directly adjacent to it, which reduces heat loss, improves the overall dimensions of the energy accumulator.

В варианте выполнения по фиг. 2 насос 8 выполнен регулируемым, а на его входе установлен дополнительный конденсатный насос 8*. Насос 13 также выполнен погружным. Система отопления зданий 3 объединена с внутренней полостью теплоаккумулятора, в которой дополнительно установлен теплообменник 29 и теплосчетчик 30 для обеспечения регулируемого теплообмена с дополнительным внешним контуром через гидроразъемы 31. Такое выполнение позволяет с одной стороны подводить тепло к теплоаккумулятору 10 от внешней тепловой сети или отдавать в эту систему избыточное тепло, ведя его учет. In the embodiment of FIG. 2, the pump 8 is adjustable, and an additional condensate pump 8 * is installed at its inlet. The pump 13 is also made submersible. The heating system of buildings 3 is combined with the internal cavity of the heat accumulator, in which an additional heat exchanger 29 and a heat meter 30 are installed to provide controlled heat exchange with an additional external circuit through hydraulic connectors 31. This embodiment allows, on the one hand, to supply heat to the heat accumulator 10 from an external heat network or to transfer it to this the system has excess heat, keeping records of it.

Тепловая машина 15 может быть выполнена работающей по циклу Стирлинга или другому циклу внешнего нагревания, но во всех случаях ее нагреватель расположен в аккумуляторе 7 или гидравлически связан с ним теплообменным контуром, а ее холодильник объединен с низкотемпературным теплоаакумулятором 10 общим теплообменным контуром, т.е. по существу холодильник и аккумулятор 10 представляют собой единое целое. Такое выполнение обеспечивает полную утилизацию тепловой энергии, теряемой за счет несовершенства теплового цикла тепловой машины, поскольку все указанные потери переходят в тепло низкотемпературного аккумулятора 10 и в дальнейшем полезно используются для обогрева зданий 7. The heat engine 15 can be executed by a Stirling cycle or another external heating cycle, but in all cases its heater is located in the battery 7 or hydraulically connected to it by a heat exchange circuit, and its refrigerator is combined with a low temperature heat accumulator 10 by a common heat exchange circuit, i.e. essentially the refrigerator and the battery 10 are a single unit. This embodiment ensures the complete utilization of thermal energy lost due to the imperfection of the heat cycle of the heat engine, since all these losses are transferred to the heat of the low-temperature battery 10 and are subsequently useful for heating buildings 7.

Работает описываемая АСЖ следующим образом. The described AFL works as follows.

При наличии ветра лопастные и вихревые ветроустановки (корпус вихревой ветроустановки рационально покрывать солнечными батареями-платами и/или покрывать теплопоглащающим солнечные лучи покрытием для создания дополнительной тяги, увеличивающей скорость ветропотока, подводимого к турбине), оптимальные соответственно при высоких и низких скоростях ветра, а также солнечные батареи вырабатывают электрическую энергию, подводимую к распределительному устройству 6 (входы ВыЭ), которая передается электронагревателям - выходы ВЭ, обеспечивающим в первую очередь разогрев высокотемпературного теплоаккумулятора до заданной температуры, например, по показаниям датчика температуры 32, см. фиг.1, подключенного к информационным входам 33 устройства 6 и на энергообеспечение процесса запуска тепловой машины 15. Далее устройство 6 подключает свои силовые выходы ВЭ на разогрев низкотемпературного теплоаккумулятора 10. При этом электрогенератор 20, приводимый машиной 15, уже вырабатывает переменный ток со стабилизированными параметрами - выходы/входы СЭ, что позволяет в полном объеме обеспечить электроснабжение электроприводов собственных нужд и электроснабжение зданий 3. In the presence of wind, paddle and whirlwind wind turbines (the body of a whirlwind wind turbine is rationally covered with solar panels and / or coated with heat-absorbing sun rays to create additional traction that increases the speed of the wind flow supplied to the turbine) are optimal, respectively, at high and low wind speeds, as well as solar panels generate electrical energy supplied to switchgear 6 (UE inputs), which is transmitted to electric heaters - HE outputs, providing first of all, heating the high-temperature heat accumulator to a predetermined temperature, for example, according to the readings of the temperature sensor 32, see Fig. 1, connected to the information inputs 33 of the device 6 and to power the start-up process of the heat engine 15. Next, the device 6 connects its power outputs heating the low-temperature heat accumulator 10. In this case, the electric generator 20, driven by the machine 15, already generates an alternating current with stabilized parameters - outputs / inputs of the solar cells, which allows full chit power supply electric power supply of their own needs and buildings 3.

Выделяемое в конденсаторе 17 тепло также идет на разогрев теплоаккумулятора 10. При включении насоса 13 и 25 обеспечивается теплоснабжение и водоснабжение зданий холодной и горячей водой. The heat released in the condenser 17 also goes to heat the heat accumulator 10. When the pump 13 and 25 are turned on, heat and water supply to the buildings are provided with cold and hot water.

В критических ситуациях (продолжительное отсутствие ветра и солнца) электроснабжение и теплоснабжение зданий 3 может обеспечиваться за счет сжигания в парогенераторе 16 топлива, например, хранимого в газовых баллонах 34. При этом тепло, выделяемое конденсатором 17, передается теплообменнику 35 системы теплоснабжения за счет их расположения в общей теплообменной секции 36 аккумулятора 10. Разогрев системы теплоснабжения зданий 3 дополнительно осуществляется в дополнительном теплообменнике 37 за счет тепла газов, выходящих из парогенератора при сжигании газа, когда вентиль 38 открыт, процесс сгорания топлива управляется регулятором 39 по температуре пара на выходе парогенератора. Естественно, что могут быть использованы и дополнительные топливные водонагреватели обычного типа для подержания температуры в системе теплоснабжения (трубопроводах 14 и 14*). In critical situations (prolonged absence of wind and sun), power and heat supply to buildings 3 can be ensured by burning fuel in a steam generator 16, for example, stored in gas cylinders 34. In this case, the heat generated by the condenser 17 is transferred to the heat exchanger 35 of the heat supply system due to their location in the general heat exchange section 36 of the battery 10. Heating of the heat supply system of buildings 3 is additionally carried out in an additional heat exchanger 37 due to the heat of the gases leaving the steam generator and combustion gas when the valve 38 is opened, the combustion process is controlled by controller 39 to couple the outlet temperature of the steam generator. Naturally, additional conventional fuel water heaters can be used to maintain the temperature in the heat supply system (pipelines 14 and 14 *).

При начальном пуске АСЖ запуск газодувки 8 и питательного насоса 18 может осуществляться от электроаккумулятора, например, в составе устройства 6 или за счет внешней электросистемы 22, связанной, например, с дизельной электростанцией. At the initial start-up of the AFL, the start of the gas blower 8 and the feed pump 18 can be carried out from an electric accumulator, for example, as part of a device 6 or due to an external electrical system 22, associated, for example, with a diesel power station.

Внешние системы теплопотребления могут подключаться к низкотемпературному аккумулятору 10 через гидроразъемы 31, к высокотемпературному аккумулятору 7 через гидро(газо)разъемы 27, а внешняя система электропотребления - через выходы электрораспределителя 24. External heat consumption systems can be connected to a low-temperature battery 10 through hydraulic connectors 31, to a high-temperature battery 7 via hydro (gas) connectors 27, and an external power consumption system through the outputs of the electric distributor 24.

Через эти разъемы в критических ситуациях может осуществляться и обратный процесс - подпитка АСЖ энергией от внешних ее источников. In critical situations, the reverse process can also be carried out through these connectors - replenishment of the ACL with energy from external sources.

Данные АСЖ в местах их расположения (дислоцирования) могут через разъемы 27 обеспечивать зарядкой теплом высокотемпературные теплоаккумуляторы специальных транспортных средств, снабженных, например, паросиловым приводом трансмиссии с парогенераторами, снабжающимися теплом от высокотемпературного, возимого на мобильной машине теплоаккумулятора и резервного топливного генератора тепла. Причем установленный на разъемах 27 тепловой счетчик 40 позволяет контролировать и учитывать количество отпущенного транспортному средству тепла. The AFL data at their locations (deployment) can provide heat to the high-temperature heat accumulators of special vehicles charged with heat, for example, with a steam-powered transmission drive with steam generators supplied with heat from a high-temperature heat accumulator carried by a mobile machine and a backup fuel heat generator. Moreover, the heat meter 40 installed on the connectors 27 allows you to control and take into account the amount of heat released to the vehicle.

Для целей регулируемой передачи тепла от высокотемпературного теплоаккумулятора низкотемпературному, например в случаях необходимости увеличить выход тепловой энергии на отопление, высокотемпературный теплоаккумулятор дополнительным теплообменным контуром с теплообменником 41 (например, расположенным непосредственно в теплоаккумуляторе 10) может быть связан по теплу с высокотемпературным теплоаккумулятором 7 через газодувку 26 и электронагреватель 28 с возможностью регулирования передачи тепла, например, регулируемым вентилем 42. For the purposes of the controlled transfer of heat from a high-temperature heat accumulator to a low-temperature one, for example, in cases of need to increase the heat energy output for heating, the high-temperature heat accumulator by an additional heat exchange circuit with a heat exchanger 41 (for example, located directly in the heat accumulator 10) can be connected in heat to the high-temperature heat accumulator 26 through a gas and an electric heater 28 with the ability to control heat transfer, for example, by an adjustable valve 42.

В целом, предлагаемая АСЖ практически позволяет обеспечить район ее дислоцирования тепловой и электрической энергией, включая расходы энергии на транспортную связь в зоне действия АСЖ, при полной экологической безопасности окружающей среды и зоны проживания человека в районах, где мощности указанных даровых источников превышают требуемые для деятельности человека затраты энергии. In general, the proposed NLA practically makes it possible to provide the area of its deployment with heat and electric energy, including energy costs for transport communications in the NLA coverage area, with complete environmental safety of the environment and the human living area in areas where the capacities of these gift sources exceed those required for human energy costs.

Поскольку эксплуатационные затраты на строительство, обслуживание и ремонт тепловых аккумуляторов относительно невелики по сравнению с затратами на строительство и обслуживание жилого комплекса, данная АСЖ может найти широкое применение. Важно, что при внедрении АСЖ существенно сокращаются затраты и на строительство объектов проживания, поскольку резко снижаются затраты на прокладку подземных коммуникаций различного назначения и подводку внешних линий энергообеспечения (электросети, теплосети). Since the operating costs for the construction, maintenance and repair of thermal batteries are relatively small compared to the costs for the construction and maintenance of a residential complex, this NLA can be widely used. It is important that with the introduction of an AFL, the costs of building residential facilities are also significantly reduced, since the costs of laying underground utilities for various purposes and connecting external power lines (electricity, heating) are sharply reduced.

Наиболее рационально применение данной АСЖ в районах Крайнего Севера, а также для жизнеобеспечения автономных, удаленных поселений, куда доставка традиционного топлива затруднительна или связана с большими расходами средств. The most rational use of this AFL in the Far North, as well as for the livelihoods of autonomous, remote settlements, where the delivery of traditional fuel is difficult or costly.

Литература
1. Серебряков Р.А., Бирюк В.В. Вихревая ветроэнергетическая установка. //Ракетно-космическая техника. Сер.XII, Самара, 2000, с.48-73.
Literature
1. Serebryakov R.A., Biryuk V.V. Whirlwind wind power installation. // Space rocket technology. Ser.XII, Samara, 2000, p. 48-73.

2. Техническая документация на космическую станцию "МИР" - прототип. 2. Technical documentation for the MIR space station - prototype.

Claims (13)

1. Автономная система жизнеобеспечения (АСЖ) зданий и других объектов, содержащая по меньшей мере один источник даровой энергии, преобразователь этой энергии в электрическую энергию, сообщенный с аккумулятором энергии, и устройства преобразования энергии аккумулятора в тепловую и электрическую энергию, подводимую к обслуживаемым объектам, отличающаяся тем, что аккумулятор энергии выполнен в виде по меньшей мере двух тепловых аккумуляторов: один - низкотемпературный жидкостной, второй - высокотемпературный твердотельный, причем первый аккумулятор гидравлически сообщен с системой отопления и горячего водоснабжения зданий, второй - с содержащей нагреватель и холодильник тепловой машиной привода электрогенератора, сообщенного по меньшей мере с системой электроснабжения зданий. 1. Autonomous life support system (LSS) of buildings and other objects, containing at least one source of free energy, a converter of this energy into electrical energy in communication with the energy accumulator, and a device for converting battery energy into thermal and electrical energy supplied to the serviced objects, characterized in that the energy accumulator is made in the form of at least two thermal accumulators: one is a low-temperature liquid, the second is a high-temperature solid-state, and the first kkumulyator fluidly communicates with the heating and hot water supply system of buildings, the second - a heater and a refrigerator comprising a heat engine drives an electric generator, reported at least a building's electrical system. 2. АСЖ по п. 1, отличающаяся тем, что низкотемпературный и высокотемпературный теплоаккумуляторы снабжены электронагревателями, сообщенными с преобразователем энергии дарового источника. 2. ASG according to claim 1, characterized in that the low-temperature and high-temperature heat accumulators are equipped with electric heaters in communication with the energy source energy converter. 3. АСЖ по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что холодильник тепловой машины по теплу сообщен с низкотемпературным теплоаккумулятором, например, расположен в нем, а ее нагреватель по теплу сообщен с высокотемпературным теплоаккумулятором, например, газовым теплообменным контуром. 3. ASJ according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the refrigerator of the heat engine is in heat communication with a low-temperature heat accumulator, for example, is located in it, and its heat heater is in communication with a high-temperature heat accumulator, for example, a gas heat exchange circuit. 4. АСЖ по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что высокотемпературный теплоаккумулятор расположен внутри низкотемпературного теплоаккумулятора. 4. AJ according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the high-temperature heat accumulator is located inside the low-temperature heat accumulator. 5. АСЖ по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что даровой источник энергии выполнен по меньшей мере в виде вихревой ветроэнергетической установки с электрогенерирующим преобразователем энергии. 5. AJ according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the gift of energy is made at least in the form of a vortex wind power installation with an electric energy converter. 6. АСЖ по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что тепловая машина выполнена работающей по циклу Ренкина, ее нагреватель выполнен в виде парогенератора, сообщенного с высокотемпературным теплоаккумулятором посредством контура циркуляции газового теплоносителя, холодильник выполнен в виде конденсатора пара, гидравлически сообщенного с низкотемпературным теплоаккумулятором, посредством контура циркуляции жидкостного теплоносителя или за счет его погружения в теплоноситель низкотемпературного теплоаккумулятора. 6. AJ according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the heat engine is designed to run according to the Rankine cycle, its heater is made in the form of a steam generator communicated with a high-temperature heat accumulator by means of a gas coolant circuit, the refrigerator is made in the form of a steam condenser hydraulically connected with a low-temperature heat accumulator by means of a liquid circuit coolant or due to its immersion in the coolant of a low-temperature heat accumulator. 7. АСЖ по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что все электропреобразователи энергии даровых источников подключены к общему для них распределителю этой энергии, выполненному с возможностью первоочередного электроснабжения высокотемпературного теплоаккумулятора и контура циркуляции газового теплоносителя. 7. AJ according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that all the electric energy converters of gift sources are connected to a common distributor of this energy, made with the possibility of primary supply of high-temperature heat storage and gas circulation circuit. 8. АСЖ по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что тепловая машина дополнительно кинематически сообщена с насосами и газодувками циркуляции теплоносителей в контурах АСЖ. 8. The AFL according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the heat engine is additionally kinematically connected with pumps and gas blowers for circulating coolants in the circuits of the coolant. 9. АСЖ по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что нагреватель тепловой машины снабжен резервным топливным, например, газогорелочным источником тепловой энергии, тепловая машина и электрогенератор снабжены устройством стабилизации частоты и напряжения в сети электроснабжения зданий и вспомогательных приводов АСЖ, выполненной с возможностью ее подключения к резервной системе электроснабжения. 9. The AFL according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the heater of the heat engine is equipped with a backup fuel, for example, gas burner source of heat energy, the heat engine and the generator are equipped with a device for stabilizing the frequency and voltage in the power supply network of buildings and auxiliary drives of the ACL, made with the possibility of its connection to the backup power supply system . 10. АСЖ по п. 9, отличающаяся тем, что электрогенератор тепловой машины снабжен устройством его синхронизации по частоте, фазе и напряжению с резервной системой электроснабжения, выполненной в виде центральной электросети, с возможностью передачи в нее излишков вырабатываемой электроэнергии. 10. The ACL according to claim 9, characterized in that the heat generator’s generator is equipped with a device for synchronizing it in frequency, phase and voltage with a backup power supply system made in the form of a central power grid, with the possibility of transferring excess electricity to it. 11. АСЖ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что низкотемпературный теплогенератор сообщен через счетчик тепла с по меньшей мере одной теплосистемой с возможностью как передачи в нее излишков тепловой энергии, так и получения от нее дополнительной тепловой энергии. 11. The AFL according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the low-temperature heat generator is communicated through a heat meter with at least one heating system with the possibility of both transferring excess heat energy into it and receiving additional heat energy from it. 12. АСЖ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что высокотемпературный теплоаккумулятор и электрогенератор тепловой машины выполнены с возможностью передачи тепловой и электрической энергии внешним высокотемпературным теплоаккумуляторам, расположенным, например, на мобильных машинах. 12. The AFL according to any one of paragraphs. 1-11, characterized in that the high-temperature heat accumulator and the electric generator of the heat engine are configured to transfer thermal and electric energy to external high-temperature heat accumulators located, for example, on mobile machines. 13. АСЖ по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что высокотемпературный и низкотемпературный теплоаккумуляторы выполнены с возможностью регулируемой передачи тепла от высокотемпературного теплоаккумулятора непосредственно низкотемпературному посредством дополнительного теплообменного контура. 13. The AFL according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that the high-temperature and low-temperature heat accumulators are made with the possibility of adjustable heat transfer from the high-temperature heat accumulator directly to the low temperature by means of an additional heat exchange circuit.
RU2002120204A 2002-07-30 2002-07-30 Off-line survival system RU2215244C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120204A RU2215244C1 (en) 2002-07-30 2002-07-30 Off-line survival system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120204A RU2215244C1 (en) 2002-07-30 2002-07-30 Off-line survival system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2215244C1 true RU2215244C1 (en) 2003-10-27

Family

ID=31989345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002120204A RU2215244C1 (en) 2002-07-30 2002-07-30 Off-line survival system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2215244C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD265Z (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Юрий САИНСУС Photothermoelectric plant
RU2583478C2 (en) * 2010-12-24 2016-05-10 Роберт Бош Гмбх Recovery plant
RU2596761C1 (en) * 2015-04-15 2016-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Apparatus for purifying liquid waste of oil and gas platforms

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD265Z (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Юрий САИНСУС Photothermoelectric plant
RU2583478C2 (en) * 2010-12-24 2016-05-10 Роберт Бош Гмбх Recovery plant
RU2596761C1 (en) * 2015-04-15 2016-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Apparatus for purifying liquid waste of oil and gas platforms

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2249125C1 (en) Self-contained power and heat supply system of rooms in dwelling houses and industrial areas
AU2004291742B2 (en) Hybrid power system for continuous reliable power at locations including remote locations
CN203626907U (en) Power generation station
EP1577548A1 (en) Apparatus and method for storing thermal energy and generating electricity
KR102583383B1 (en) Combined heat and power generation system and method for heat treatment and electricity generation
US20120102950A1 (en) Solar thermal power plant with the integration of an aeroderivative turbine
CN201190639Y (en) High-power solar storage type steam turbine generation system
WO1983001759A1 (en) Cogeneration
EP1577549A1 (en) Apparatus for storing thermal energy and generating electricity
CN111219697A (en) Thermoelectric unit electric heat storage industrial steam supply system and working method
CN102801367A (en) Solar electric power generation device
CN104047818B (en) Solar light-heat power-generation system and energy storage method
RU2584057C1 (en) System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure
RU2215244C1 (en) Off-line survival system
CN208671400U (en) A kind of energy supplying system of providing multiple forms of energy to complement each other using renewable energy
RU2233387C2 (en) Power supply system
EP0442756A1 (en) Electric power utility
KR20140123246A (en) Smart Energy Storage System of High-rise Buildings, Renewable Energy Used to Drive The Inverter Pump and How to Use
CN107575270A (en) Multi-heat source couples organic Rankine bottoming cycle(ORC)Generating and heat supply heating system
CN203925901U (en) Solar light-heat power-generation system
CN112542852A (en) Thermoelectric power supply and storage integrated device suitable for remote areas
SU1726922A1 (en) Solar combination electric station
CN219141152U (en) Refrigerating and heating device capable of comprehensively utilizing renewable energy
CN218993729U (en) Multi-energy complementary energy supply system
CN212027897U (en) Air energy engine/generator

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140528

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150731