RU2778000C1

RU2778000C1 - Method for operation of a closed heat supply system

Info

Publication number: RU2778000C1
Application number: RU2021120284A
Authority: RU
Inventors: Леонид Павлович Шелудько; Владимир Иванович Немченко; Максим Юрьевич Деревянов; Александр Сергеевич Чураев
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-08-12

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in systems for heat supply of consumers. Method for operation of a closed heat supply system, wherein consumers are supplied with mains water from a heat and power plant to cover the heat loads of heating and hot water supply, the water for hot water supply is prepared in an apartment heat station by heating cold tap water by mains water in a hot water supply heater consisting of three stages, the first stage thereof is connected to the direct mains water pipeline, the resulting hot water is directed to hot water taps; in the heating mode of operation of the heat supply system, the mains water output from the first stage of the heater is mixed with the return mains water cooled in the heaters of the heating system, the flow of cold tap water is heated by 10 to 15°C in the third stage of the heater, the smaller part thereof is directed to hot water taps, and the larger part is heated in the second and first stages of the heater; the mains water cooled in the hot water supply heater and in the heaters of the heating system is directed to the heat and power plant; in the non-heating mode, like in the heating mode, hot water from the first stage of the hot water supply heater and heated in the third stage thereof is directed to hot water taps, the mains water released from the first stage is not mixed with the return mains water, and the mains water cooled in the hot water supply heater is directed to the heat and power plant.

EFFECT: reduced consumption rate of hot mains water in an apartment heat system and costs of hot water supply, reduced temperature of the return mains water, increase in the specific electricity generation on heat consumption and the efficiency of the heat and power plant.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения потребителей.The invention relates to energy and can be used in consumer heat supply systems.

Известен способ работы закрытой системы теплоснабжения, по которому сетевую воду готовят на ТЭЦ и по подающем трубопроводу теплосети направляют через тепловой пункт в трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения. Воду, идущую на горячее водоснабжение, последовательно нагревают сетевой водой из обратного трубопровода теплосети в поверхностном подогревателе нижней ступени, а затем в подогревателе верхней ступени. После поверхностного подогревателя нижней ступени воду нагревают до требуемой температуры в конденсаторе теплонасосной установки, который используют в качестве подогревателя верхней ступени, а в качестве низкопотенциального источника теплоты используют сетевую воду из обратного трубопровода теплосети после поверхностного подогревателя нижней ступени. (Патент РФ №2468301 С1).There is a known method of operation of a closed heat supply system, according to which network water is prepared at a thermal power plant and is sent through a heating supply pipeline through a heating point to pipelines of heating and hot water supply systems. The water going to the hot water supply is sequentially heated with network water from the return pipe of the heating system in the surface heater of the lower stage, and then in the heater of the upper stage. After the surface heater of the lower stage, the water is heated to the required temperature in the condenser of the heat pump unit, which is used as the heater of the upper stage, and as a low-grade heat source, network water from the return pipeline of the heating network after the surface heater of the lower stage is used. (RF Patent No. 2468301 C1).

Недостатком этого способа является усложнение конструкции и увеличение стоимости теплового пункта за счет применения на нем теплонасосной установки.The disadvantage of this method is the complication of the design and increase in the cost of the heat point due to the use of a heat pump installation on it.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ работы закрытой системы теплоснабжения с подачей потребителям сетевой воды для покрытия тепловых нагрузок отопления и горячего водоснабжения. По этому способу нагрев холодной воды для горячего водоснабжения потребителей производят в двухступенчатом подогревателе горячего водоснабжения квартирного теплового пункта, первую ступень этого подогревателя подключают по греющей среде к обратному трубопроводу поквартирной системы теплоснабжения, а его вторую ступень подключают по греющей среде к подающему трубопроводу поквартирной системы теплоснабжения. Расход греющей среды, пропускаемой через подогреватель горячего водоснабжения регулируют регулирующим клапаном по импульсу давления в трубопроводе холодной воды (Патент РФ 2561911 С1). Положительной стороной этого способа является подогрев холодной воды в первой ступени подогревателя горячего водоснабжения за счет тепла, отбираемого из обратного трубопровода квартирной системы теплоснабжения.The closest in technical essence to the proposed method is the method of operation of a closed heat supply system with the supply of network water to consumers to cover the heat loads of heating and hot water supply. According to this method, cold water is heated for hot water supply to consumers in a two-stage hot water heater of an apartment heating point, the first stage of this heater is connected via a heating medium to the return pipeline of the apartment heating system, and its second stage is connected via a heating medium to the supply pipeline of the apartment heating system. The flow rate of the heating medium passed through the hot water heater is regulated by a control valve according to the pressure pulse in the cold water pipeline (RF Patent 2561911 C1). The positive side of this method is the heating of cold water in the first stage of the hot water heater due to the heat taken from the return pipeline of the apartment heating system.

Недостатком этого способа горячего водоснабжения является его невысокая тепловая экономичность.The disadvantage of this method of hot water supply is its low thermal efficiency.

Техническим результатом, который может быть достигнут при применении предполагаемого изобретения, является повышение экономичности закрытой системы теплоснабжения в квартирном тепловом пункте, увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении и экономичности ТЭЦ.The technical result that can be achieved by applying the proposed invention is to increase the efficiency of a closed heat supply system in an apartment heating point, increase the generation of electricity from heat consumption and the efficiency of a CHP.

Для достижения этого технического результата в изобретении предложен способ работы закрытой системы теплоснабжения, по которому потребителям подают из теплоэлектроцентрали сетевую воду для покрытия тепловых нагрузок отопления и горячего водоснабжения, воду для горячего водоснабжения готовят в поквартирном тепловом пункте путем нагрева сетевой водой в подогревателе горячего водоснабжения холодной водопроводной воды, полученную горячую воду направляют в водоразборные краны горячего водоснабжения, сетевую воду охлажденную в подогревателях горячего водоснабжения и системы отопления подают на теплоэлектроцентраль, причем подогреватель горячего водоснабжения состоит из трех ступеней, в поверхность теплообмена первой ступени подают из прямого трубопровода поквартирной системы теплоснабжения горячую сетевую воду, ее тепло используют для нагрева в этом подогревателе холодной водопроводной воды, полученную горячую воду направляют в водоразборный краны горячего водоснабжения; в отопительный период работы системы теплоснабжения сетевую воду вышедшую из первой ступени подогревателя горячего водоснабжения смешивают с обратной сетевой водой, охлажденной в подогревателях отопительной системы, регулируя ее расход, смесь потоков сетевой воды охлаждают во второй и третьей ступенях этого подогревателя; поток исходной холодной водопроводной воды нагревают на 10-150С в третьей ступени, его меньшую часть направляют в водоразборные краны горячего водоснабжения, большую часть нагревают во второй и первой ступенях этого подогревателя, горячую водопроводную воду подают в водоразборные краны горячего водоснабжения; сетевую воду, охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения и в подогревателях системы отопления направляют на теплоэлектроцентраль; в неотопительной период, отключают подогреватели системы отопления, в подогревателе горячего водоснабжения нагревают холодную водопроводную воду, полученную горячую воду направляют в водоразборные краны горячего водоснабжения, холодную воду нагретую в третьей ступени этого подогревателя подают в водоразборные краны горячего водоснабжения, сетевую воду охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения направляют на теплоэлектроцентраль.To achieve this technical result, the invention proposes a method for operating a closed heat supply system, according to which consumers are supplied with network water from a combined heat and power plant to cover the heat loads of heating and hot water supply, water for hot water supply is prepared in an apartment heating point by heating network water in a hot water heater of cold water supply. hot water, the resulting hot water is sent to hot water taps, network water cooled in hot water heaters and heating systems is supplied to the combined heat and power plant, and the hot water heater consists of three stages, hot network water is supplied to the heat exchange surface of the first stage from the direct pipeline of the apartment heating system , its heat is used to heat cold tap water in this heater, the resulting hot water is sent to the hot water taps; during the heating period of the heat supply system, the network water leaving the first stage of the hot water heater is mixed with the return network water cooled in the heaters of the heating system, adjusting its flow rate, the mixture of network water flows is cooled in the second and third stages of this heater; the flow of the initial cold tap water is heated by 10-150C in the third stage, a smaller part of it is sent to hot water taps, most of it is heated in the second and first stages of this heater, hot tap water is fed to hot water taps; network water cooled in the hot water heater and in the heaters of the heating system is sent to the combined heat and power plant; during the non-heating period, the heaters of the heating system are turned off, cold tap water is heated in the hot water heater, the resulting hot water is sent to hot water taps, cold water heated in the third stage of this heater is fed to hot water taps, network water cooled in the hot water heater sent to the thermal power plant.

Подогреватель горячего водоснабжения поквартирного теплового пункта выполняют состоящим из трех ступеней. Горячую сетевую воду из прямого трубопровода поквартирной системы теплоснабжения подают в поверхность теплообмена первой ступени трехступенчатого подогревателя горячего водоснабжения. В отопительный период работы закрытой системы теплоснабжения, сетевую воду, вышедшую из первой ступени подогревателя, смешивают с обратной сетевой водой, подаваемой из обратного трубопровода поквартирной системы теплоснабжения и охлажденной в подогревателях отопительной системы. Смесь этих потоков пропускают через поверхности теплообмена второй и третьей ступеней подогревателя горячего водоснабжения. В третьей ступени этого подогревателя холодную водопроводную воду подогревают на 10-15°С, ее часть по трубопроводу подогретой водопроводной воды подают к водоразборному крану горячего водоснабжения, а ее остальной по трубопроводу горячей воды подводят к водоразборному крану горячего водоснабжения. Сетевую воду, охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения и в подогревателях системы отопления, направляют на теплоэлектроцентраль.The hot water heater of the apartment heating point is made up of three stages. Hot network water from the direct pipeline of the apartment heating system is supplied to the heat exchange surface of the first stage of the three-stage hot water heater. During the heating period of operation of a closed heat supply system, the network water that has left the first stage of the heater is mixed with the return network water supplied from the return pipeline of the apartment heating system and cooled in the heating system heaters. A mixture of these streams is passed through the heat exchange surfaces of the second and third stages of the hot water heater. In the third stage of this heater, cold tap water is heated by 10-15°C, part of it is supplied through the heated tap water pipeline to the hot water tap, and the rest of it is fed through the hot water pipeline to the hot water tap. Network water, cooled in the hot water heater and in the heating system heaters, is sent to the combined heat and power plant.

В неотопительной период ее работы, при отключенных подогревателях системы отопления, горячую сетевую воду из прямого трубопровода поквартирной системы теплоснабжения подают в подогреватель горячего водоснабжения, где ее охлаждают в его первой, второй и третьей ступенях, нагревая холодную водопроводную воду. Горячую водопроводную воду из этого подогревателя подают в водоразборный кран горячего водоснабжения. В его третьей ступени холодную водопроводную воду подогревают на 10-15°С, ее часть подают по трубопроводу подогретой водопроводной воды к водоразборному крану горячего водоснабжения. Сетевую воду, охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения, направляют на теплоэлектроцентраль.During the non-heating period of its operation, with the heaters of the heating system turned off, hot network water from the direct pipeline of the apartment heating system is supplied to the hot water heater, where it is cooled in its first, second and third stages, heating cold tap water. Hot tap water from this heater is supplied to a hot water tap. In its third stage, cold tap water is heated by 10-15°C, part of it is supplied through a pipeline of heated tap water to a hot water tap. Network water, cooled in a hot water heater, is sent to a combined heat and power plant.

Предлагаемый способ работы закрытой системы теплоснабжения может быть реализован в квартирной системе теплоснабжения, изображенной на Фиг. 1. Она содержит теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) 1, трубопровод прямой линии теплосети 2, трубопровод обратной линии теплосети 3, прямой трубопровод 4 внутридомовой системы теплоснабжения, регулирующий вентиль 5, обратный трубопровод 6 внутридомовой системы теплоснабжения, трубопровод подачи горячей воды 7, подогреватель горячего водоснабжения 11 состоящий из третьей 8. второй 9 и первой 10 ступеней, трубопровод горячей водопроводной воды 12, водоразборные краны горячего водоснабжения 13, трубопровод подогретой водопроводной воды 14, задвижку 15, трубопровод обратной воды 16, квартирный тепловой пункт горячего водоснабжения 17, подогреватели системы отопления 18, запорные задвижки 19, трубопровод холодной водопроводной воды 20, регулирующий вентиль отвода воды 21 из теплообменников ГВС 17, регулирующий вентиль 22 ввода обратной воды в трубопровод ГВС 17.The proposed method of operation of a closed heat supply system can be implemented in an apartment heat supply system shown in Fig. 1. It contains a combined heat and power plant (CHP) 1, a pipeline of a direct line of a heating network 2, a pipeline of a return line of a heating network 3, a direct pipeline 4 of an in-house heat supply system, a control valve 5, a return pipeline 6 of an in-house heat supply system, a hot water supply pipeline 7, a hot water heater 11 consisting of the third 8. the second 9 and the first 10 stages, the pipeline of hot tap water 12, taps for hot water supply 13, the pipeline of heated tap water 14, the valve 15, the return water pipeline 16, the apartment heating point of hot water supply 17, the heaters of the heating system 18, shut-off valves 19, cold tap water pipeline 20, control valve for draining water 21 from DHW heat exchangers 17, control valve 22 for returning water to the DHW pipeline 17.

В отопительный период работы закрытой системы теплоснабжения сетевую воду от ТЭЦ 1 подают по трубопроводу прямой линии теплосети 2 в прямой 4 трубопровод внутридомовой системы теплоснабжения и через открытые запорные задвижки 19 в подогреватели системы отопления 18. Меньшую часть сетевой воды из прямого трубопровода 4 направляют по трубопроводу подачи горячей воды 7 в трехступенчатый подогреватель горячего водоснабжения 11, охлаждают в поверхностях теплообмена его ступеней 10, 9 и 8, нагревая в них холодную водопроводную воду. В частично охлажденную в первой ступени 10 этого подогревателя подают через регулирующий вентиль 22 сетевую воду из обратного трубопровода 6 по трубопроводу обратной воды 16, охлажденную в подогревателях системы отопления 18. Задвижка 15 открыта. Холодную воду направляют по трубопроводу холодной водопроводной воды 20 в подогреватель горячего водоснабжения 11, нагревают в ступенях 8, 9 и 10 и по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 ее подают к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Часть этой воды нагревают на 10-15°С в ступени 8 подогревателя горячего водоснабжения 11, используя теплоту сетевой воды и ее направляют к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Сетевую воду, охлажденную в подогревателе горячего водоснабжения Пи в подогревателях системы отопления 18, направляют на ТЭЦ 1 через обратный трубопровод 6 внутридомовой системы теплоснабжения и трубопровод обратной линии теплосети 3. Холодную воду по трубопроводу холодной водопроводной воды 20 направляют в подогреватель горячего водоснабжения 11, нагревают в ступенях 8, 9 и 10 и по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 подают к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. При работе закрытой системы в неотопительный период года с тепловой нагрузкой горячего водоснабжения, закрывают запорные задвижки 19 и отключают подогреватели системы отопления 18. Закрывают задвижку 15 и прекращают подачу обратной сетевой воды в подогреватель горячего водоснабжения 11. Сетевую воду из прямого трубопровода 4 подают по трубопроводу подачи горячей воды 7 в трехступенчатый подогреватель горячего водоснабжения 11, нагретую в его ступенях водопроводную воду подводят по трубопроводу горячей водопроводной воды 12 к водоразборным кранам горячего водоснабжения 13. Часть водопроводной воды подогретой в ступени 8 теплом сетевой воды на 10-15°С, направляют к водоразборным кранам хоря чего водоснабжения 13. Запорная задвижку 15 закрывают и прекращают подвод обратной сетевой воды по трубопроводу обратной воды 16.During the heating period of operation of the closed heat supply system, network water from CHP 1 is supplied through the pipeline of the direct line of the heating network 2 to the direct 4 pipeline of the house heating system and through open shut-off valves 19 to the heaters of the heating system 18. A smaller part of the network water from the direct pipeline 4 is sent through the supply pipeline hot water 7 into a three-stage hot water heater 11 is cooled in the heat exchange surfaces of its stages 10, 9 and 8, heating cold tap water in them. Partially cooled in the first stage 10 of this heater is supplied through the control valve 22 with network water from the return pipeline 6 through the return water pipeline 16, cooled in the heaters of the heating system 18. The valve 15 is open. Cold water is sent through the pipeline of cold tap water 20 to the hot water heater 11, heated in stages 8, 9 and 10, and through the pipeline of hot tap water 12 it is fed to the taps for hot water supply 13. Part of this water is heated by 10-15 ° C in stage 8 of the hot water heater 11, using the heat of the network water and it is sent to the hot water taps 13. The network water, cooled in the hot water heater Pi in the heaters of the heating system 18, is sent to the CHP 1 through the return pipeline 6 of the in-house heat supply system and the return pipeline heating lines 3. Cold water is sent through the pipeline of cold tap water 20 to the hot water heater 11, heated in steps 8, 9 and 10, and through the hot tap water pipeline 12 is supplied to the hot water taps 13. When a closed system is operating in the non-heating period of the year with thermal load close the shut-off valves 19 and turn off the heaters of the heating system 18. Close the valve 15 and stop the supply of return network water to the hot water heater 11. Network water from the direct pipeline 4 is supplied through the hot water supply pipeline 7 to the three-stage hot water heater 11, the tap water heated in its stages is supplied through the pipeline of hot tap water 12 to the taps for hot water supply 13. Part of the tap water heated in stage 8 with the heat of network water by 10-15 ° C is sent to the taps for hot water supply 13. The shut-off valve 15 is closed and stop the supply of return network water through the return water pipeline 16.

Новая совокупность признаков способа работы закрытой системы теплоснабжения позволяет повысить экономичность системы теплоснабжения за счет того, что в водоразборные краны подается как горячая вода с заданной температурой, так и подогретая до 10-15°С холодная водопроводная вода, что позволяет при обычном уровне температуры воды в 35-40°С, разбираемой потребителями из водоразборных кранов, уменьшить расход горячей сетевой воды из прямого трубопровода поквартирной системы теплоснабжения и увеличить расход холодной водопроводной воды подводимой в подогреватель горячего водоснабжения. В отопительных режимах смешивание сетевой воды охлажденной в первой ступени подогревателя горячего водоснабжения с обратной сетевой водой которая охлаждена в подогревателях отопительной системы, позволяет снизить расход горячей сетевой воды. Эти технические решения позволяют уменьшить затраты потребителей на горячее водоснабжение. В отопительных режимах использование в подогревателях ГВС тепла обратной сетевой воды для подогрева холодной воды позволяет снизить температуру обратной сетевой воды, поступающей на ТЭЦ, повысить удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении и экономичность ТЭЦ.A new set of features of the method of operation of a closed heat supply system makes it possible to increase the efficiency of the heat supply system due to the fact that both hot water with a predetermined temperature and cold tap water heated to 10-15 ° C are supplied to the taps, which allows, at a normal water temperature level, to 35-40 ° C, disassembled by consumers from water taps, reduce the consumption of hot network water from the direct pipeline of the apartment heating system and increase the consumption of cold tap water supplied to the hot water heater. In heating modes, mixing of network water cooled in the first stage of the hot water heater with return network water, which is cooled in the heaters of the heating system, reduces the consumption of hot network water. These technical solutions can reduce the cost of hot water supply to consumers. In heating modes, the use of heat from the return network water in DHW heaters for heating cold water makes it possible to reduce the temperature of the return network water supplied to the CHPP, increase the specific generation of electricity for heat consumption and the efficiency of the CHP.

Claims

The method of operation of a closed heat supply system, according to which consumers are supplied with network water from a combined heat and power plant to cover the heat loads of heating and hot water supply, water for hot water supply is prepared in an apartment heating point by heating network water in a hot water heater of cold tap water, the resulting hot water is sent to water folding hot water supply taps, network water cooled in hot water heaters and heating systems are supplied to a combined heat and power plant, characterized in that the hot water heater consists of three stages, hot network water is supplied to the heat exchange surface of the first stage from the direct pipeline of the apartment heating system, its heat is used to heat cold tap water in this heater, the resulting hot water is sent to a hot water tap; during the heating period of the heat supply system operation, the network water leaving the first stage of the hot water heater is mixed with the return network water cooled in the heaters of the heating system, adjusting its flow rate, the mixture of network water flows is cooled in the second and third stages of this heater; the flow of the initial cold tap water is heated by 10-15 ° C in the third stage, a smaller part of it is sent to hot water taps, most of it is heated in the second and first stages of this heater, hot tap water is fed to hot water taps; network water cooled in the hot water heater and in the heaters of the heating system is sent to the combined heat and power plant; during the non-heating period, the heaters of the heating system are turned off, cold tap water is heated in the hot water heater, the resulting hot water is sent to hot water taps, cold water heated in the third stage of this heater is fed to hot water taps, network water cooled in the heater hot water supply, sent to the combined heat and power plant.