UA82543C2 - Спосіб теплопостачання будинку (варіанти) та теплопункт кшановського - система теплопостачання для реалізації одного з варіантів способу - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу теплопостачання будинку (варіанти) та системи теплопостачання для реалізації одного із способів. Один з варіантів способу теплопостачання будинку полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла, та додаткового теплопостачання за рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в електромережі, причому теплопостачання від централізованого джерела тепла зменшують. Забезпечення електроенергією додаткового теплопостачання здійснюють за рахунок довантаження мережного трансформатора, який поза періодом провалу використовують для електропостачання інших споживачів, визначаючи потужність його завантаження на період провалу, при цьому потужність споживання електроенергії на теплопостачання встановлюють, запобігаючи перевантаженню цього трансформатора. Згідно з другим варіантом виконання способу потужність споживання електроенергії на теплопостачання змінюють в залежності від навантаження трансформатора іншими споживачами, підтримуючи його навантаження на оптимальному рівні. Пропонується також система теплопостачання для реалізації другого варіанту способу, в якій мережний трансформатор оснащено датчиком навантаження, з'єднаним з блоком керування електронагрівальним приладом. Забезпечується підвищення енергетичної ефективності централізованої системи опалення без значних капіталовкладень за рахунок контрольованого довантаження мережних трансформаторів в період провалу навантаження.

Description

Опис винаходу

Пропонована група винаходів відноситься до області теплотехніки і може бути використана в системах 2 централізованого теплопостачання як обєктів житлово-комунальної сфери, так і промислових підприємств з метою часткової заміни органічного палива на дешевше джерело енергії.

З опису до (патенту ОА 72640, М.Кп.Е240 3/00, публ 15.03.2005р.), відомий спосіб теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного палива та додаткового теплопостачання за рахунок циклічного споживання 710 електроенергії, при цьому електроенергія для потреб теплопостачання може передаватись мережею загального користування під час провалу навантаження до теплоакумулюючих електронагрівачів, встановлених в приміщеннях будинку.

Недоліком цього способу є невизначенність навантаження в електромережі під час провалу, що суттєво обмежує можливсть її використання з метою теплопостачання, в першу чергу, через можливе перевантаження 72 мереживних трансформатрів загального користування.

Найбільш близьким за технічною суттю та кількістю співпадаючих ознак є обраний у якості прототипу спосіб теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного палива та додаткового теплопостачання за рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в електромережі, при чому теплопостачання від централізованого джерела тепла зменшують, а потужність електронагрівачів встановлюють на рівні 1095 від загальної потужності котлів (стат'я М.Н.Ходжаєва и В.М. Андреєва "Повьішение еффективности атомньїх електростанций за счет использования потребителей-регуляторов" в сборнике "Аккумулирование енергии и пути повьішения зффективности работьі злектростанций и економии знергии". Материаль! Всесоюзного научно-технического совещания. Москва, октябрь, 1985г. Частьії. Аккумулирование знергии в знергетике. Москва, ЗНИН им. с

Кржьїжановского, 1986, стр.79-85|. ге)

Цей спосіб реазується системою опалення, що являється найбільш близьким, прийнятим в якості прототипу, технічним рішенням, яка складається з котельні з мережею теплопостачання, встановленого в будинку нагрівача, підключеного до цієї мережі, та електронагрівального приладу, встановленого з можливістю подачі тепла в будинок і підключеного до трансформатора електромережі, при цьому електронагрівальний прилад с виконано як електротеплообмінник та встановлено в котельні паралельно котлу на органічному паливі. «І

Такий спосіб теплопостачання, потребуючи встановлення в котельні електричних нагрівальних приладів, вимагає одночасного встановлення трансформаторів відповідної потужності, які будуть використовуватись юю виключно для енергопостачання цих електронагрівачів. В середній котельні з тепловою потужністю 5ОГкал/год. сі потуність водонагрівальних приладів повинна становити 5000кВт. Тобто потрібна трансформаторна підстанція 32 великої потужності, завантаження якої буде сезонним, і всього по 6...8 годин на добу. | тому такий спосіб с теплопостачання дорогий, оскільки має високу капіталомісткість та низький коефіцієнт використання капіталомісткого обладнання. Додатковими недоліками способу є значні втрати електроенергії при холостому ході трансформаторів, а також значні втрати тепла при його транспортуванні з енергоносієм, які в загальному « випадку перевищують втрати електроенергії при її транспортуванні на одинакові відстані. 50 Задачею створення запропонованої групи винаходів є підвищення економічної ефективності т с централізованого опалення шляхом розробки способу дешевого теплопостачання будинку та дешевої системи з» для його реалізації, яку можна було б впровадити без значних капіталовкладень. Додатковою метою є підвищення енергоефективності електропостачання та централізованого опалення.

Поставлена задача розвязується тим, що у відомому способі теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного со палива, та додаткового теплопостачання за рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в з електромережі, при чому теплопостачання від централізованого джерела тепла зменшують, забезпечення електроенергією додаткового теплопостачання здійснюють за рахунок довантаження мережного 1 трансформатора, якого поза періодом провалу використовують для електропостачання інших споживачів, ї» 20 визначаючи потужність його завантаження на період провалу, при цьому потужність споживання електроенергії на теплопостачання встановлюють,запобігаючи перевантаженню цього трансформатора. (з В іншому варіанті способу теплопостачання будинку поставлена задача розвязується тим, що у відомому способі теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного палива, та додаткового теплопостачання за 25 рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в електромережі, при чому теплопостачання

Ге! від централізованого джерела тепла зменшують, забезпечення електроенергією додаткового теплопостачання здійснюють за рахунок довантаження мережного трансформатора, якого поза періодом провалу використовують ко для електропостачання інших споживачів, при цьому потужність споживання електроенергії на теплопостачання змінюють в залежності від навантаження трансформатора іншими споживачами, підтримуючи його навантаження 60 на оптимальному рівні.

Відносно системи для реалізації способу, поставлена задача розвязується тим, що у відомій системі теплопостачання будинку, що складається з котельні з мережею теплопостачання, встановленого в будинку нагрівального приладу, підключеного до цієї мережі та електронагрівального приладу, встановленого з можливістю подачі тепла в будинок і підключеного до трансформатора електромережі, зєднаного з іншими бо споживачами, трансформатор додатково оснащений датчиком навантаження, вхід якого зєднаний з входом управління блоком регулювання енергоспоживання електронагрівальним приладом.

Запропоновані технічні рішення забезпечать підвищення енергоефективності централізованого опалення, оскільки споживання електроенергії в період провалу є ефективнішим, ніж спалювання органічного палива, і при цьому впровадження такого способу не потребує додаткових капіталовкладень в розширення пропускної спроможності електромереж тому, що реалізується за рахунок контрольованого довантаження діючих потужностей. При цьому довантаження є контрольованим як в режимі планової величини навантаження електромережі, як на підприємстві, так і в режимі випадкової величини навантаження електромережі, як в житловому будинку. 70 Електронагрівальний прилад, встановлений з можливістю подачі тепла в будинок, може бути виконаним як електротеплообмінник, і встановлення його можливе, наприклад, в котельні, в районному теплопункті, в теплопункті будинку. Встановлення електронагрівальних приладів в теплових пунктах будинків забезпечує децентралізацію електроспоживання і дає можливість використання для теплопостачання будинкових трансформаторів невеликої потужності з рівномірним завантаженням в час провалу великої дільниці /5 електромережі. Ще однією перевагою цієї децентралізації є зменшення тепловтрат, оскільки шлях транспортування теплоносія, нагрітого електроенергією в будинковому теплопункті, значно коротший, ніж протяжність від котельні до будинку. | тому найефективнішим є встановлення електронагрівальних приладів в приміщеннях будинку. Встановлення теплоакумулюючих нагрівальних приладів забезпечить зменшення споживання органічного палива вдень за рахунок збільшення споживання електроенергії вночі.

Між сукупністю істотних ознак і технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий звязок, зумовлений можливістю використання пропускної спроможності електромережі в режимі довантаження за рахунок використання в пропонованих способах інформації про завантаження цієї мережі в процесі теплопостачання.

Способи, що пропонуються, та система для реалізації одного з способів пояснюються кресленнями. с

На Фіг1 схематично показана система теплопостачання будинку, переважно промислової споруди, тепломереживними нагрівачами з розміщенням електротеплообмінника в котельні, на Фіг.2 - система (8) теплопостачання будинку, переважно житлового, з розміщенням в ньому електричних нагрівачів прямої дії та тешіоакумулюючих електронагрівачів.

Система теплопостачання промислового будинку - цеху, що реалізує перший варіант способу (Фіг.1) містить со зо відомі засоби з відомими з технічної літератури взаємозвязками, а саме, котел 1 з мережею теплопостачання 2, що складається з прямої 2а та зворотної 2б труб. Крім того, система містить встановлений в будинку З «І нагрівальний прилад 4, підключений до мережі 2 та електронагрівальний прилад 5, встановлений з можливістю ю подачі тепла в будинок З і підключений електричним вводом б до трансформатора 7 електромережі 8 через комутаційний прилад 9 та відгалуження 10, Трансформатор 7 з'єднаний з іншими споживачами 11, яків даному ЄМ зв Випадку є промисловими споживачами електроенергії, розміщеними в будинку 3. со

Котел 1 підключений до мережі газопостачання 12 через регулятор 13 споживання газу, вхід управління якого 14 з'єднаний з виходом управління 15 температурного датчика 16, встановленого в зворотній трубі 26 теплової мережі 2.

Електронагрівальний прилад 5, виконаний як електротеплообмінник, через гідравлічні вводи підключений до « прямої 2а та зворотної 26 труб теплової мережі 2. Цей прилад згідно рисунка, встановлений біля котла 1. з с Система теплопостачання для реалізації другого варіанту способу (Фіг.2) складається з теплообмінника 18 централізованої мережі теплопостачання 19, від якого до нагрівального приладу 20, встановленого в будинку 17, з відходять пряма 21 та зворотна 22 труби місцевої циркуляції теплоносія (напрямок циркуляції показано стрілками). В зворотній трубі 22 встановлено температурний датчик 23, вихід якого з'єднаний з входом

Керування 24 регулятором 25 подачі теплоносія з мережі 19 до теплообмінника 18. Крім того, система містить оо нагрівальний прилад - теплоакумулятор 26, наприклад, теплоакумулюючий нагрівач води для побутових потреб, підключений до силового виходу 27 блокз. управління навантаженням 28, а також нагрівальний електроприлад ко прямої дії для опалення приміщення - калорифер 29, підключений до силового виходу 30 блока, управління сл навантаженням 31. Входи управління блоками 28 та 31 підключені до каналу 32 управління навантаженням, вхід 5ор якого підключено до виходу 33 датчика 34 навантаження мережного трансформатора 35. Силові входи блоків 28 г» та 31 відгалуженням силової мережі 36 з'єднані з мереживним трансформатором 35, до якого також підключені с» переважно побутові електроспоживачі 37 будинку 17.

Спосіб теплопостачання будинку, перший варіант, може бути реалізований відомими засобами (наприклад, описаними у вищезгаданій статті М.Н.Ходжаеєва и В.М. Андреєва "Повьшение еффективности атомньх ов електростанций за счет использования потребителей-регуляторов" з додатковим застосуванням технічних рішень по регулюванню температури, та комутації електроспоживання, відомих з Вузівських підручників по (Ф) загальній електротехніці та теплопостачанню), які в сукупності складають систему теплопостачання, зображену

Ф на Фіг.1. Реалізація способу полягає в подачі з тепломережі 2 до будинку З теплоносія, нагрітого в котлі 1 переважно за рахунок спалювання газу, отриманого з мережі 12. Теплоносій прокачують по трубах 2а та 26 бо (стрілками вказано напрямок його руху), тепло надходить до нагрівального приладу 4 та використовується в будинку З для опалення чи гарячого водопостачання. В разі зміни теплоспоживання в будинку З з кліматичних чи інших причин, змінюється тепловіддача приладів 4, а отже змінюється і температура води в зворотній магістралі 2а, зменшуючись при зростанні теплопотреб та збільшуючись при їх зменшенні. При цьому температурний датчик 16 з виходу 15 подає сигнал на вхід 14 регулятора 13 споживання газу, витрати газу відповідно 65 збільшуються чи зменшуються і температура в зворотній трубі стабілізується.

Вночі, з настанням періоду провалу навантаження в енергомережі 8, при умові зупинки виробництва в нічну зміну, споживання електроенергії промисловими споживачами 11, розміщеними у виробничому приміщенні, зменшується. При цьому залишкова величина споживання електроенергії визначається технологічним процесом та складом обладнання і у виробничих умовах може бути відомою та запланованою. Враховуючи цю величину, оперативний персонал електромережі задає потужність електронагрівального приладу 5 і з настанням провалу навантаження вмикає комутаційний прилад 9, до якого електроенергія подається з трансформатора 7 по відгалуженню 10. Електрична енергія надходить на вхід 6, електронагрівальний прилад 5 працює, і в трубу 2а з нього подається нагрітий теплоносій. Тепловий потік в будинок З зростає, і при незмінних умовах теплоспоживання це приводить до зростання температури теплоносія в зворотній трубі 26. При цьому датчик 16 /о через вихід 15 подає на вхід 14 регулятора споживання газу сигнал, і споживання газу обмежується, забезпечуючи стабілізацію температури в зворотній трубі на заданому рівні.

Спосіб теплопостачання будинку, другий варіант, може бути реалізований наступним чином.

Теплопостачання будинку, переважно житлового, системою теплопостачання, зображеною на Фіг.2, полягає в подачі трубами 21 та 22 до будинку 17 теплоносія, нагрітого в теплообміннику 18 теплом, отриманим з теплової /5 Мережі 19. Температура теплоносія в зворотній трубі 22 контролюється датчиком 23, який при її відхиленні від заданого значення подає сигнал на вхід керування 24 пристроєм 25 регулювання подачі теплоносія. За рахунок такого регулювання температура стабілізується на заданому рівні.

Під час провалу навантаження в електромережі (на рисунку не показана) споживання електроенергії споживачами 37 зменшується за випадковим законом та може довільно змінюватись протягом всього періоду го провалу. При цьому завантаження мережного трансформатора 35 в середньому значно зменшується, залишаючись в загальному випадку теж випадковою величиною. Величину цього навантаження відслідковує датчик 34, передаючи інформацію з виходу 33 по каналу управління навантаженням 32 на входи управління блоками управління навантаженням 28 та 31. Блоки регулюють споживання нагрівачами 26 та 29 електроенергії, яка надходить до них через відгалуження силової мережі 36, змінюючи напругу на виходах 27 та 30, зменшуючи с його при випадкових навантаження трансформатора 35 споживачами 37 з тим, щоб запобігти його перевантаженням, та збільшуючи, коли завантаження трансформатора 35 споживачами 37 зменшується. При (8) цьому відбувається зменшення споживання тепла з теплової мережі частково під час споживання електроенергії в результаті збільшення теплового потоку в будинок за рахунок роботи калориферів 29, а частково - протягом доби в результаті заміни споживання гарячої води з теплової мережі на її споживання з теплоакумуляторів 26 - со зо Нагрівачів води для побутових потреб. При підвищенні (пониженні) температури, що відбувається в результаті зміни величини теплового потоку, чи зменшенні (збільшенні) відбору гарячої води з мережі теплопостачання «І всередині будинку 17 підвищується (знижується) і температура води в зворотній магістралі 22, зменшуючись при ю зростанні теплопотреб та збільшуючись при їх зменшенні. При цьому температурний датчик 23 подає сигнал на вхід 24 регулятора 25 подачі теплоносія з мережі 19 до теплообмінника 18, споживання тепла з мережі 19 с відповідно збільшуються чи зменшуються і температура в зворотній трубі 22 стабілізується. со

Таким чином, заявлена група винаходів, що включає в себе спосіб теплопостачання будинку (варіанти) та систему теплопостачання для реалізації одного із варіантів способу, дозволяє підвищити енергетичну ефективність централізованої системи опалення як промислових споруд, так і житлово-комунального господарства без додаткових капіталовкладень в розширення пропускної спроможності електромереж за « 0 рахунок керованого та контрольованого довантаження мереживних трансформаторів. Враховуючи, що - с потужності передавальних пристроїв достатньо для передачі електроенергії в пікові періоди навантаження в енергосистемі, можна вважати, що впровадження електроопалення за рахунок споживання електроенергії в з провалі навантаження з використанням способів, що пропонуються, можна буде провести без будь-яких додаткових капіталовкладень в передавальні пристрої енергосистеми, а тільки за рахунок їх раціонального

Завантаження. со т

Claims (3)

Формула винаходу

1. Спосіб теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим т» джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного палива, та додаткового теплопостачання за (з рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в електромережі, причому теплопостачання від централізованого джерела тепла зменшують, який відрізняється тим, що забезпечення електроенергією додаткового теплопостачання здійснюють за рахунок довантаження мережного трансформатора, який поза періодом провалу використовують для електропостачання інших споживачів, визначаючи потужність його завантаження на період провалу, при цьому потужність споживання електроенергії на теплопостачання ГФ) встановлюють, запобігаючи перевантаженню цього трансформатора.

т 2. Спосіб теплопостачання будинку, що полягає в подачі до нього теплоносія, нагрітого централізованим джерелом тепла переважно за рахунок спалювання органічного палива, та додаткового теплопостачання за бо рахунок споживання електроенергії під час провалу навантаження в електромережі, причому теплопостачання від централізованого джерела тепла зменшують, який відрізняється тим, що забезпечення електроенергією додаткового теплопостачання здійснюють за рахунок довантаження мережного трансформатора, який поза періодом провалу використовують для електропостачання інших споживачів, при цьому потужність споживання електроенергії на теплопостачання змінюють в залежності від навантаження трансформатора іншими д5 споживачами, підтримуючи його завантаження на оптимальному рівні.

3. Система теплопостачання будинку, що складається з котельні з мережею теплопостачання, встановленого в будинку нагрівального приладу, підключеного до цієї мережі, та нагрівального електроприладу, встановленого з можливістю подачі тепла в будинок і підключеного до трансформатора електромережі, з'єднаного з іншими споживачами, яка відрізняється тим, що трансформатор додатково оснащений датчиком навантаження, вихід якого з'єднаний з входом керування блоком регулювання енергоспоживання електронагрівальним приладом. с 7 о (зе) «І Іо) с Зо со -

с . и? со ко 1 ФТ» Се ко 60 б5