ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F24D15/00 

Изобретение относится к тепловой и коммунальной энергетике, в частности к системам снабжения потребителей жилых, общественных и промышленных зданий горячей и холодной водой, газом, тепловой и электрической энергией и может быть использовано при централизованном теплоснабжении при независимом и зависимом способе присоединения нагрузки горячего водоснабжения.

Известен тепловой пункт для системы теплоснабжения, содержащий подающий и обратный теплопроводы, теплообменники горячего водоснабжения первой и второй ступеней с греющими и нагреваемыми линиями, подключенные греющими линиями к обратному и подающему теплопроводам, трубопроводы горячей, циркуляционной и холодной воды, первые из которых присоединены к нагреваемой линии теплообменника второй ступени, тепловые насосы, регулирующие и обратные клапаны, задвижки, бак-аккумулятор, при этом теплообменник первой ступени подключен к трубопроводу ввода хозяйственно-питьевого водопровода и к трубопроводу холодной воды, бак-аккумулятор соединен с трубопроводами ввода хозяйственно-питьевого водопровода, холодной воды и с нагреваемой линией после теплообменника первой ступени, причем испаритель первого теплового насоса расположен на греющей линии после теплообменника первой ступени [1].

Недостатком технического решения при одноступенчатом приготовлении горячей воды являются завышенные расходы ресурсов, энергетических и эксплуатационных затрат, вызываемые сезонным колебанием температуры холодной воды теплопотерями на "перетопы" зданий при срезке графика температур.

Целью изобретения является повышение эффективности путем снижения емкости бака-аккумулятора, снижения расхода ресурсов, энергетических и эксплуатационных затрат.

Это достигается тем, что тепловой пункт для системы теплоснабжения, дополнительно содержит смеситель воды, два обводных трубопровода, один из которых содержит регулирующий клапан и задвижку и присоединен к трубопроводу ввода хозяйственно-питьевого водопровода и к нагреваемой линии на входе в теплообменник второй ступени, а другой (с задвижкой и обратным клапаном) - к выходу бака-аккумулятора и к трубопроводу горячей воды, причем конденсатор первого теплового насоса установлен на линии нагреваемой воды после теплообменника первой ступени, испаритель и конденсатор второго теплового насоса, размещенные соответственно на трубопроводах холодной и горячей воды, конденсатор второго теплового насоса установлен на трубопроводе горячей воды между теплообменником второй ступени и местом присоединения обводного трубопровода к трубопроводу горячей воды, на трубопроводе нагреваемой линии после теплообменника первой ступени установлен смеситель воды, вход которого соединен с обратным теплопроводом, а выход - с входом в теплообменника второй ступени.

Сущность изобретения в следующем. Холодная вода, нагретая теплотой обратного теплопровода, разбирается потребителями, что приводит к снижению расходов горячей воды, теплоносителя, топлива на источниках теплоснабжения, газа из газопроводов, электроэнергии из электросетей, к снижению расхода металла и других ресурсов в инженерных системах, к исключению конденсата на поверхности трубопроводов холодной воды и их поверхностной коррозии, к увеличению выработки электроэнергии на ТЭЦ, к снижению загрязнения окружающей среды, а зарядка бака-аккумулятора после конденсатора второго теплового насоса приводит к снижению емкости бака-аккумулятора.

На фиг.1 приведена схема теплового пункта; на фиг.2 - то же, вариант.

Тепловой пункт содержит подающий 1 и обратный теплопроводы, теплообменники соответственно первой 3 и, второй 4 ступени, трубопроводы горячей 5, циркуляционной 6 и холодной 7 воды, тепловые насосы 8 с испарителем 9 и конденсатором 10 и 11 с испарителем 12 и конденсатором 13, регулирующий клапан 14 с датчиком 15 температуры, обратные клапаны 16-19, трубопровод 20 нагреваемой линии после теплообменника первой ступени, задвижки 21-24, бак-аккумулятор 25, трубопровод 26 ввода хозяйственно-питьевого водопровода, обводные трубопроводы 27 и 28, насос 29, смеситель 30, трубопровод 31, соединяющий вход в смеситель, и обратный теплопровод.

Схема теплового пункта (фиг.2) при регулировании температуры холодной воды автоматическим терморегулятором содержит обводной 32 трубопровод с обратным клапаном 33 у бака-аккумулятора и регулирующий клапан 34 с датчиком 35 температуры на трубопроводе 7 холодной воды.

Тепловой пункт работает при включенных тепловых насосах 8 и 11. При этом задвижка 23 в отопительном сезоне закрыта, а задвижки 21 и 22 открыты только на диапазоне "срезки" температурного графика. При суммарном водоразборе горячей и холодной воды не выше среднечасового холодная вода из трубопровода 26 ввода хозяйственно-питьевого водопровода с температурой tx поступает в теплообменник 3, нагревается в нем теплотой обратного 2 теплопровода, проходит конденсатор 10 теплового насоса 8, где догревается до температуры t_x¹.

Из конденсатора 10 вода поступает в смеситель 30, а также - в испаритель 12 теплового насоса 11, установленный на трубопроводе 7 холодной воды. Из испарителя 12 холодная вода с температурой t_x¹¹ > t_p по трубопроводу 7 поступает к потребителям t_p - температура "точки росы" на поверхности трубопровода 7). При минимальных водоразборах из конденсатора 10 холодная вода поступает также на зарядку бака-аккумулятора 25. В смесителе 30 вода, поступающая из конденсатора 10, смешивается с водой из обратного теплопровода 2, поступающей по трубопроводу 31, и по трубопроводу 20 поступает на подогрев в теплообменник 4 второй ступени, из которого поступает в конденсатор 13 теплового насоса 11, догревается в нем до расчетной температуры t_г и по трубопроводу 5 идет на водоразбор, а по перемычке 28 - на зарядку бака-аккумулятора 25 при "срезке" температурного графика.

Работа тепловых насосов 8 и 11 дает возможность снижать поверхность нагрева теплообменников и емкость бака-аккумулятора. Поддержание температуры воды в трубопроводе постоянной на уровне t^II_x позволяет исключать сезонные колебания температуры потребляемой холодной воды и конденсат на поверхности трубопроводов 7 (что исключает необходимость их тепловой изоляции), на 25-35% снизить расходы горячей воды, теплоты и теплоносителя из подающего теплопровода, снизить расходы газа из газопроводов и электроэнергии из электросетей (что приводит к увеличению пропускной способности инженерных сетей), расход металла и других ресурсов, а также эксплуатационные затраты по системам энергоснабжения.

На диапазоне "срезки" температурного графика открываются задвижки 21 и 22 на обводных трубопроводах 27 и 28, которые служат для перепуска нагреваемой воды с целью регулирования температуры теплоносителя на выходе из теплообменника 4 по графику качественного регулирования и благодаря этому исключения потерь теплоты на "перетопы". При этом регулирующий клапан 14 по импульсу от датчика 15 температуры регулирует расход воды из трубопровода 26 на вход в теплообменник 4. Степень открытия клапана 14 увеличивается по мере повышения температуры наружного воздуха. На этом диапазоне зарядка аккумулятора 25 осуществляется по двум кольцам: насос 29 - теплообменник 3 - конденсатор 10 теплового насоса 8 - бак-аккумулятор 25 и насос 29 - обводной трубопровод 27 - теплообменник 4 - обводной трубопровод 28 - бак-аккумулятор 25. Чем выше температура наружного воздуха, тем выше расход воды по второму кольцу.

Охлажденный в тепловом пункте теплоноситель поступает на ТЭЦ по обратному теплопроводу 2, где нагревается в сетевых подогревателях теплофикационных отборов пара, в пиковом подогревателе (или в пиковой котельной) и по подающему теплопроводу 1 подается к тепловым пунктам района энергоснабжения. При этом дополнительно утилизируется сбросная теплота охлаждения конденсаторов паровой турбины, что приводит к экономии топлива, увеличению выработки электроэнергии на ТЭЦ, к снижению затрат в установки приготовления тепловой энергии и охлаждению конденсаторов турбин, а также к снижению загрязнения окружающей среды отходами сгорания топлива.

При регулировании температуры холодной воды в трубопроводе 7 автоматическим регулирующим клапаном тепловой пункт работает аналогично рассмотренной основной схеме. Однако при этом (см. фиг.2) холодная вода из трубопровода 26 ввода поступает в трубопровод 7 по обводному трубопроводу 32 с обратным клапаном 33, а количество воды, идущей из конденсатора 10 в трубопровод 7, регулируется регулирующим клапаном 34 по датчику 35 температуры холодной воды.

Сущность изобретения: один обводной трубопровод /ТП/ содержит регулирующий клапан и задвижку и присоединен к ТП ввода хозяйственно-питьевого ТП и к нагреваемой линии на входе в теплообменник /ТО/ второй ступени. Второй обводной ТП содержит задвижку и обратный клапан и подключен к выходу бака-аккумулятора и к ТП горячей воды. Испаритель и конденсатор второго теплового насоса размещены соответственно на ИП холодной и горячей воды между ТО второй ступени и листом присоединения второго обводного ТП. Смеситель воды соединен входами с обратным теплопроводом и выходом ТО первой ступени, выходом - с входом в ТО второй ступени. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, включающий подающий и обратный теплопроводы теплосети, теплообменники горячего водоснабжения первой и второй ступени с греющими и нагреваемыми линиями, подключенные греющими линиями соответственно к обратному и подающему теплопроводам, трубопроводы горячей, циркуляционной и холодной воды, первые из которых присоединены к нагреваемой линии теплообменника второй ступени, тепловые насосы с испарителями и конденсаторами, обратные и регулирующие клапаны, задвижки, бак-аккумулятор, при этом теплообменник первой ступени установлен на трубопроводе ввода хозяйственно-питьевого водопровода, бак-аккумулятор соединен с трубопроводом ввода хозяйственно-питьевого водопровода холодной воды и с нагреваемой линией после теплообменника первой ступени, причем испаритель первого теплового насоса расположен на греющей линии после теплообменника первой ступени, а его конденсатор - на линии нагреваемой воды после теплообменника первой ступени, отличающийся тем, что дополнительно содержит смеситель воды и два обводных трубопровода, один из которых включает регулирующий клапан и задвижку и присоединен к трубопроводу ввода хозяйственно-питьевого водопровода и к нагреваемой линии на входе в теплообменник второй ступени, а другой включает задвижку и обратный клапан и подключен к выходу бака-аккумулятора и к трубопроводу горячей воды, при этом испаритель и конденсатор второго теплового насоса размещены соответственно на трубопроводах холодной и горячей воды между теплообменником второй ступени и местом присоединения второго обводного трубопровода, смеситель воды соединен входами с обратным теплопроводом и выходом теплообменника первой ступени, а выходом - с входом в теплообменник второй ступени. 2. Тепловой пункт по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит обводной трубопровод с обратным клапаном, подключенный к вводу хозяйственно-питьевого водопровода и трубопроводу холодной воды, причем на последнем установлен регулирующий клапан и датчик температуры соответственно до и после места подключения обводного трубопровода.