СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С НЕЗАВИСИМЫМ ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ОДНИМ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2024 года по МПК F24D11/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения.

Известна система централизованного теплоснабжения с независимым присоединением абонентов (Теплофикация и тепловые сети, учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с., Е.Я. Соколов, стр. 85-92, рис. 3.6), содержащая источник тепла, магистральные и распределительные тепловые сети и центральные тепловые пункты (ЦТП), в которых установлены теплообменники, центробежные насосы, регулирующая и запорная арматура. Покрытие тепловой нагрузки абонентов в указанной системе производят по независимой схеме, при которой воду, идущую па отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение здания, нагревают в водо-водяных подогревателях за счет тепла сетевой воды.

Недостатками указанных систем являются наличие развитой радиально-кольцевой схемы тепловой сети со сложным гидравлическим режимом, требующим балансировки участков ответвлений и главной магистрали; необходимость установки большого количества запорпо-регулирующей арматуры; невозможность присоединения новых потребителей без остановки теплоснабжения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание системы теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, обеспечивающей гидравлическую стабильность режима работы сети теплоснабжения, надежность и упрощение конструкции, наладки, а также эксплуатации тепловой сети за счет сокращения циркуляционных колец; снижение затрат энергии на перекачку теплоносителя за счет уменьшения требуемого напора, создаваемого сетевым насосом; снижение потерь напора в трубопроводе за счет отсутствия врезок, отводящих теплоноситель к зданиям и переходов при смене диаметров трубопроводов.

Технический результат достигается тем, что в системе теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, включающей потребителей тепловой энергии, источник теплоты, соединенный с подающим и обратным магистральными трубопроводами тепловой сети, размещенными в канале теплотрассы, канал теплотрассы содержит транспортные зоны с теплоизоляцией на подающем и обратном магистральных трубопроводах и зоны отбора теплоты к потребителю, выполненные с возможностью независимого присоединения тепловой нагрузки минимум одного потребителя, внутренние поверхности стенок канала теплотрассы в каждой зоне отбора теплоты снабжены многослойной теплоизоляцией с теплоотражающим слоем со стороны полости канала, в каждой зоне отбора теплоты участки подающего магистрального трубопровода и/или обратного трубопровода выполнены нетеплоизолированными, каждый указанный нетеплоизолированный участок трубопровода оснащен минимум одним охватывающим его коллектором с промежуточным теплоносителем, при этом концы коллектора соединены с испарителем теплового насоса, расположенного у потребителя, а тепловые установки потребителя подключены к конденсатору теплового насоса. Коллектор выполнен из гладкой трубы. Коллектор выполнен в форме винтовой спирали.

Сущность изобретения поясняют чертежи. На фиг. 1 приведено схематичное изображение системы теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии. На фиг. 2 приведено изображение канала теплотрассы в продольном разрезе, поясняющее присоединение потребителя к обратному трубопроводу. На фиг. 3 приведено изображение зоны отбора теплоты в поперечном разрезе, поясняющее присоединение потребителей к подающему и обратному трубопроводу. На фиг. 4 приведена принципиальная схема независимого присоединения тепловой нагрузки одного потребителя к подающему трубопроводу.

Система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, включает источник теплоты 1 соединенный с подающим 2 и обратным 3 магистральными трубопроводами и потребителей 4 тепловой энергии. Канал теплотрассы 5 содержит транспортные зоны 6 и зоны отбора теплоты 7 к потребителю. Зоны отбора теплоты 7 выполнены с возможностью независимого присоединением тепловой нагрузки минимум одного потребителя 4. На фиг. 1 приведено схематичное изображение системы теплоснабжения с независимым присоединением тепловой нагрузки одного и/или двух потребителей 4 в каждой зоне отбора теплоты 7 и одним источником тепловой энергии 1. В транспортных зонах 6 подающий 2 и обратный 3 магистральные трубопроводы снабжены теплоизоляцией 8, что минимизирует транспортные тепловые потери. Внутренние поверхности стенок канала теплотрассы 5 в каждой зоне отбора теплоты 7 снабжены многослойной теплоизоляцией 9 с теплоотражающим слоем 10 со стороны полости канала. В каждой зоне отбора теплоты 7 участок подающего магистрального трубопровода 2 и/или участок обратного магистрального трубопровода 3 выполнен без теплоизоляции. Каждый указанный нетеплоизолированный участок оснащен минимум одним охватывающим его коллектором 11 с промежуточным теплоносителем, количество коллекторов выбирают равным числу присоединяемых потребителей 4. Изображение на фиг. 2 поясняет размещение одного коллектора 11 в зоне отбора теплоты 7 на нетеплоизолированном участке обратного магистрального трубопровода 3. Изображение на фиг. 3 поясняет размещение двух коллекторов 11 в зоне отбора теплоты 7 на нетеплоизолированном участке обратного магистрального трубопровода 3 и на нетеплоизолированном участке подающего магистрального трубопровода 2. В зоне отбора теплоты 7 на одном нетеплоизолированном участке трубопровода, подающего 2 или обратного 3, возможно размещение нескольких коллекторов, по количеству потребителе присоединяемых на указанном нетеплоизолированном участке. Коллектор 11 выполнен из гладкой трубы. Коллектор 11 выполнен в форме винтовой спирали (фиг. 3). Каждый потребитель оснащен тепловым насосом 12, содержащим испаритель 13, компрессор 14, конденсатор 15 и дроссельное устройство 16. Концы каждого коллектора 11 соединены с соответствующим испарителем 13 теплового насоса 12, расположенного у потребителя, тепловые установки которого подключены к конденсатору 15 теплового насоса 12. Промежуточный теплоноситель циркулирует в коллекторе 11 посредством циркуляционного насоса 17.

Система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии работает следующим образом. На источнике теплоснабжения 1 осуществляется подогрев сетевой воды, ее подача в тепловую сеть по магистральному подающему трубопроводу 2 и возврат по обратному магистральному трубопроводу 3. Тепловую нагрузку потребителям 4 обеспечивают путем передачи необходимого количества тепла от подающего магистрального 2 и/или обратного 3 магистрального трубопровода из зоны отбора теплоты 7 в канале теплотрассы 5 промежуточному теплоносителю, циркулирующему в коллекторе 11. Теплота горячей воды через стенки магистрального трубопровода 2 и/или участок обратного магистрального трубопровода 3 поступает во внутреннее пространство зоны отбора теплоты 7 канала теплотрассы 5 и передается промежуточному теплоносителю в коллекторе 11. Нагретый промежуточный теплоноситель, циркулирующий в коллекторе 11 посредством циркуляционного насоса 17, поступает в испаритель 13 теплового насоса 12 потребителя 4. В тепловом насосе 12, за счет энергии, подведенной в компрессоре 14, повышают потенциал тепловой энергии рабочего агента. Промежуточный теплоноситель с некоторой исходной температурой, поступающий в испаритель 13, нагревает и превращает в пар рабочий агент теплового насоса 12. В процессе цикла трансформации тепла в тепловом насосе 12 повышается тепловой потенциал рабочего агента, который снимается в конденсаторе 15 теплового насоса 12, где, в конечном итоге, тепловая энергия передается теплоносителю, циркулирующему в тепловых установках потребителя 4. Таким образом теплоноситель нагревают до необходимой температуры в конденсаторе 15 теплового насоса 12 и подают в соответствующие тепловые установки потребителя 4.

Заявляемая система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии обеспечивает передачу тепловой энергии потребителям гидравлически независимым способом, при этом гидравлический режим потребителя не зависит от гидравлического режима тепловой сети, теплоносители в наружных (магистральных) сетях и внутренних системах потребителей не контактируют между собой. Обеспечение потребителя тепловой энергией осуществляется посредством передачи теплоты сетевой воды, выделяемой на определенных участках тепловой сети во внутренний объем канала, через систему трансформации тепла, обеспечивающую, в конечном итоге, требуемые параметры потребляемой энергии. Эффективность передачи необходимого количества тепла от подающего магистрального и/или обратного магистрального трубопровода из зоны отбора теплоты в канале теплотрассы промежуточному теплоносителю, циркулирующему в коллекторе, будет выше при плотном прилегании коллектора к трубопроводам. Главным и наиболее существенным преимуществом предлагаемого решения является стабильность гидравлического режима тепловой сети, в заявляемой системе тепловая магистральная сеть представляет собой трубопровод постоянного диаметра с одинаковым расходом воды и равномерным снижением давления по всей длине. При постоянном диаметре трубы значительно снижается использование разнообразных фасонных деталей трубопроводов, арматуры, упрощается работа компенсирующих устройств, снижаются нагрузки на опоры. При использовании труб одного диаметра достигается высокая унификация и взаимозаменяемость деталей, сокращается количество отходов металла. Отсутствие многочисленных врезок, отводящих теплоноситель к зданиям, и переходов при смене диаметров значительно снижает потери напора в трубопроводе. Исключение врезок в сетевой трубопровод повышает его прочность и герметичность, увеличивает срок службы. Отсутствие тепловых пунктов, гидравлически связанных с тепловой сетью, не требует обеспечения заданных располагаемых напоров в местах присоединения зданий, что позволяет снизить напор, создаваемый сетевым насосом. В предлагаемой системе теплоснабжения значительно упрощается схема и конструктивное решение подключения потребителей. Гидравлически независимое подключение потребителей позволяет осуществлять присоединение новых потребителей тепла без остановки теплоснабжения. Такая схема позволяет производить индивидуальное местное регулирование теплового режима каждого потребителя, не влияя на тепловые режимы других потребителей. Гидравлически независимое подключение потребителей значительно повышает надежность их обеспечения тепловой энергией. Нарушение теплоснабжения одного здания никак не отражается на теплоснабжении других потребителей. Режим подключения и отключения каждого здания решается индивидуально.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения. В системе теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, включающей потребителей тепловой энергии, источник теплоты, соединенный с подающим и обратным магистральными трубопроводами тепловой сети, размещенными в канале теплотрассы, канал теплотрассы содержит транспортные зоны с теплоизоляцией на подающем и обратном магистральных трубопроводах и зоны отбора теплоты к потребителю, выполненные с возможностью независимого присоединения тепловой нагрузки минимум одного потребителя, внутренние поверхности стенок канала теплотрассы в каждой зоне отбора теплоты снабжены многослойной теплоизоляцией с теплоотражающим слоем со стороны полости канала, в каждой зоне отбора теплоты участки подающего магистрального трубопровода и/или обратного трубопровода выполнены нетеплоизолированными, каждый указанный нетеплоизолированный участок трубопровода оснащен минимум одним охватывающим его коллектором с промежуточным теплоносителем, при этом концы коллектора соединены с испарителем теплового насоса, расположенного у потребителя, а тепловые установки потребителя подключены к конденсатору теплового насоса. Коллектор выполнен из гладкой трубы. Коллектор выполнен в форме винтовой спирали. Технический результат заключается в создании системы теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, обеспечивающей гидравлическую стабильность режима работы сети теплоснабжения, надежность и упрощение конструкции, наладки и эксплуатации тепловой сети, снижение затрат энергии на перекачку теплоносителя, снижение потерь напора в трубопроводе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии, включающая потребителей тепловой энергии, источник теплоты, соединенный с подающим и обратным магистральными трубопроводами тепловой сети, размещенными в канале теплотрассы, отличающаяся тем, что канал теплотрассы содержит транспортные зоны с теплоизоляцией на подающем и обратном магистральных трубопроводах и зоны отбора теплоты к потребителю, выполненные с возможностью независимого присоединения тепловой нагрузки минимум одного потребителя, внутренние поверхности стенок канала теплотрассы в каждой зоне отбора теплоты снабжены многослойной теплоизоляцией с теплоотражающим слоем со стороны полости канала, в каждой зоне отбора теплоты участки подающего магистрального трубопровода и/или обратного трубопровода выполнены нетеплоизолированными, каждый указанный нетеплоизолированный участок трубопровода оснащен минимум одним охватывающим его коллектором с промежуточным теплоносителем, при этом концы коллектора соединены с испарителем теплового насоса, расположенного у потребителя, а тепловые установки потребителя подключены к конденсатору теплового насоса.

2. Система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии по п. 1, отличающаяся тем, что коллектор выполнен из гладкой трубы.

3. Система теплоснабжения с независимым присоединением потребителей и одним источником тепловой энергии по п. 1, отличающаяся тем, что коллектор выполнен в форме винтовой спирали.