CS258055B1

CS258055B1 - Single pipe hot water power system

Info

Publication number: CS258055B1
Application number: CS853561A
Authority: CS
Inventors: Jan Obr; Frantisek Cerny; Josef Vlach
Original assignee: Jan Obr; Frantisek Cerny; Josef Vlach
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS356185A1

Abstract

Jedndtrubkový horkovodní energetický systém, sestávající z tepelného zdroje a trubního okruhu, který může být opatřen pomocným čerpadlem, na které Je každý odběratel napojen pomocí odběrné přípojky, odběrateleké stanice a vratné přípojky zaústěné za místem napojení. Každá vratná přípojka Je opatřena čerpadlem a tryskou, zaústěnou prostřednictvím směěovače vody, sestávajícího z děrované trubice umístěné uvnitř trubního okruhu, do které je tryska volně zaústěna ve směru proudění horké Ijody. Směšovač vody může sestávat z usměrňovači trubice, ohnuté ve směru proudění horké vody a vyústěné uvnitř trubního okruhu, do které Je tryska volně zaústěna v Jeho směšovaoi kapse. Systém může být opatřen podružným trubním okruhem, zaústěnym do prvotního trubního okruhu také prostřednictvím směěovače vody.A single-pipe hot water energy system consisting of a heat source and a pipe circuit, which may be provided with an auxiliary pump, to which each consumer is connected by means of a tapping connection, a tapping station and a return connection opening behind the connection point. Each return connection is provided with a pump and a nozzle opening through a water mixer consisting of a perforated tube placed inside the pipe circuit, into which the nozzle is freely opened in the direction of the hot water flow. The water mixer may consist of a diverter tube bent in the direction of the hot water flow and opening inside the pipe circuit, into which the nozzle is freely opened in its mixing pocket. The system may be provided with a secondary pipe circuit opening into the primary pipe circuit also through a water mixer.

Description

Vynález se týká jednotrubkového horkovodního energetického systému, umožňujícího zásobování tepelnou energií velkospotřebitele, například rozsáhlé průmyslové oblasti, sídlištní útvary a podobně·The invention relates to a single-pipe hot-water power system enabling the supply of thermal energy to large consumers, for example large industrial areas, housing estates and the like.

Dosavadní dálkové horkovodní rozvody tepla jsou budovány jako dvoutrubkové spádové nebo dvoutrubkové s nuceným oběhem* Horká voda je ze zdroje tepla dopravována ke spotřebiteli,. t.j· k odběrateli tepla, přiváděč ím potrubím a po odběru tepelně energie vracena vratným potrubím* Obě potrubí jsou izolována tepelně a vedena paralelně. Dvoutrubkové dálkové horkovodní rozvody tepla jsou materiálově i investičně velmi náročné. Za provozu vykazují tepelné ztráty, dané součtem tepelných ztrát přívodního i vratného potrubí. Značná j e také spotřeba energie, nezbytné pro řádnou funkci k překonání vnitřního odporu celého potrubního, systému. Zpravidla jsou dimenzovány pro plánovaný odběr tepla jako konečný,bez rozsáhlejší rezervy. Případné zvýšení odběru tepla napojenými odběrateli je možné pouze v omezené míře za mimořádných opatření. Napojení dalšího nového velkoodběratele je zpravidla nemožné.The existing long-distance hot-water heat distribution systems are built as two-pipe catchment or two-pipe with forced circulation. * Hot water is transported from the heat source to the consumer. i.e., to the heat sink, the supply line and returned to the return line after the heat energy has been taken. * Both lines are insulated thermally and run in parallel. Two-pipe long-distance hot-water heat distribution systems are very demanding in terms of material and investment. In operation, they exhibit heat losses, given by the sum of the heat losses of the supply and return pipes. The energy consumption necessary for proper functioning to overcome the internal resistance of the entire piping system is also considerable. As a rule, they are designed for the planned heat demand as finite, without a larger reserve. Possible increase of heat consumption by connected customers is possible only to a limited extent under extraordinary measures. Connecting another new large customer is usually impossible.

Jsou známy jednotrubkové horkovodní rozvody opatřené čerpadlem, na j ej ichž j edno trubkový Okruh j e každý odběratel napoj en pomocí odběrně přípojky a vratné přípojky zaústěné za místem, napojení. Jednotliví odběratelé, případně jednotlivé spotřebiče jsou napojeny tak, že za jejich odběrnou přípojkou je jedno trubkový rozvod přiškrceni čímž je dán impuls k protékání vody spotřebičem. Vratná přípojka spotřebiče je zaústěná v místech, kde přiškrcení přechází zpět v základní profil jednotrubkového rozvodu, kde vzniká hydrodynamický podtlak, podporující protékání vody spotřebičem. Výhodou je, že spotřebiče není nutno vybavit samostatným čerpadlem. Značnou nevýhodou však je, že základní čerpadlo rozvodu musí byt velmi výkonné, aby mohlo překonávat vnitřní odpor i ve spotřebičích. Když spotřebič není používán, vnitřní odpor jednotrubkového rozvodu neučelné narůstá vlivem přiškrcení a do tepelného zdroje se vrací voda, jejíž tepelná energie nebyla odebrána. Tím dochází ke zvýšení tepelných ztrát a ke zbytečné spotřebě energie základním čerpadlem. Známé jednotrubkové horkovodní rozvody jsou vhodné pouze pro maloodběratelské zásobování, kdy rázy, vznikající stykem vod s odlišnou teplotou v místě zaústění vratné přípojky, jsou malé a bezvýznamné. Pro energetický systém s velkým průtočným množstvím vody jsou nepoužitelné, prot&že zde rázy narůstají tak, že ohrožují celý systém destrukcí.There are known single-pipe hot-water pipelines equipped with a pump, to which a single pipe circuit is connected each customer by means of a consumption connection and a return connection terminating behind the connection point. Individual consumers or individual appliances are connected in such a way that behind their consumption connection one pipe distribution is throttled, which gives impulse to water flow through the appliance. The return connection of the appliance is connected to the points where the throttle passes back to the basic profile of the single pipe distribution, where a hydrodynamic vacuum is created, supporting the water flow through the appliance. The advantage is that appliances do not need to be equipped with a separate pump. A significant disadvantage, however, is that the base pump must be very powerful in order to overcome the internal resistance even in appliances. When the appliance is not in use, the internal resistance of the one-pipe distribution system is incredible due to throttling and water is returned to the heat source, whose thermal energy has not been taken. This leads to increased heat loss and unnecessary energy consumption by the base pump. The known single-pipe hot water distribution systems are suitable only for small-scale supply, where the impacts caused by contact of water with different temperatures at the point of entry of the return connection are small and insignificant. They are unusable for an energy system with a large flow rate of water, since shocks increase here to endanger the entire destruction system.

Uvedené nedostatky odstraňuje jednotrubkový horkovodní energetický systém, sestávající z tepelného zdroje a trubního okruhu, na nějž je každý odběratel napojen pomocí odběrné přípojky, odběratelské stanice a vratné přípojky zaústěné za místem napojení, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že každá vratná přípojka je opatřena čerpadlem a tryskou, zaústěnou prostřednictvím směšovače vody ve směru proudění vody. Trubní okruh může být opatřen pomocným čerpadlem. Směšovač vody sestává z děrované trubice umístěné uvnitř trubního okruhu, do níž je tryska volně zaústěna ve směru proudění horké vody. Směšovač vody může sestávat z usměrňovači trubice, ohnuté ve směru proudění horké vody a vyústěné uvnitř trubního okruhu, do níž je tryska volně zaústěna v jeho směšovací kapse. Systém může být opatřen podružným trubním okruhem, jenž je do prvotního ti^ibního okruhu taktéž zaústěn prostřednictvím směšovače vody.These drawbacks are overcome by a single-pipe hot-water power system consisting of a heat source and a pipe circuit to which each customer is connected via a take-off connection, a take-off station and a return connection downstream of the connection point. provided with a pump and a nozzle, connected through a water mixer downstream. The piping circuit may be provided with an auxiliary pump. The water mixer consists of a perforated tube located inside the pipe circuit into which the nozzle is freely connected in the direction of hot water flow. The water mixer may consist of a baffle tube bent in the direction of hot water flow and orifice inside the pipe circuit into which the nozzle is freely mouthed in its mixing pocket. The system may be provided with a sub-pipe circuit which is also connected to the primary tidal circuit via a water mixer.

Jednotrubkový okruh přináší řadu výhod· Předevš ím značnou usporu stavebních hmot, zejména nedostatkového trubního materiálu. Jeho výstavba je jednodušší, rychlejší a hospodárnější. Při provozu vykazuje výrazné snížení tepelných ztrát a prokazatelnou úsporu energie, potřebné k nucenému oběhu hořké vody, vlivem menšího vnitřního odporu celého potrubního systému. Použité směšovače vody brání vzniku slyšitelných rázů, běžných při náhlém smísení horké vody s vodou ochlazenou, což je přínosem vynálezu v zájmu ochrany životního prostředí. Z tohoto hlediska je také přínosem menší rozsah stavby, projevující se například užším výkopem při budování, Opravě nebo rekonstrukci j ednotrubkového okruhu, zejména v hustěThe single pipe circuit offers a number of advantages. First of all, considerable savings in building materials, especially in scarce pipe material. Its construction is simpler, faster and more economical. In operation, it shows a significant reduction in heat loss and demonstrable energy savings for the forced circulation of bitter water due to the lower internal resistance of the entire piping system. The water mixers used prevent the occurrence of audible shocks common to the sudden mixing of hot water with cooled water, which is an advantage of the invention in the interest of environmental protection. From this point of view, it is also beneficial to reduce the extent of construction, manifested for example by narrower excavation during construction, repair or reconstruction of single-pipe circuit, especially in dense

- 3 osídlených sídlištních útvarech nebo menšími.prostorovými nároky v kolektoru· Pominutelnou nevýhodou je, že za každým odběratelem tepla se snižuje teplota horké vody v jednotrubkovém okruhu, pročež je nutno odběratelské stanice dalších odběratelů dimenzovat na jinývýpočtový rozdíl teplot· Hlavní výhodou jednotrubkového horkovodního energetického systému podle vynálezu je, že umožňuje přenášet i velké energetické výkony bez nebezpečí vzniku závažných rázů v systému· Je jakýmsi akumulátorem tepla, z něhož si každý odběratel může odebrat teplo bez nutnosti.přísnáho dodržování předem stanoveného harmonogramu, protože rychlost proudění horké vody v trubním okruhu je určována množstvím odebrané horké vody, vracené čerpadlem stanice prostřednictvím směšovače vody ve směru j ej ího proudění · Systém má značnou kapacitu, takže umožňuje zvyšování odběru jednotlivými odběrateli, ale také napojování dalších nových odběratelů,případně i prostřednictvím podružného trubního okruhu, který však musí být dó prvotního trubního okruhu taktéž zaústěn prostřednictvím směšovače vody. Pracuj e-li systém na hranici kapacity, je možno trubní okruh doplnit pomocným čerpadlem. Zdroj em tepla j ednotrubkového horkovodního energetického systému může být i klasický dvoutrubkový horkovodní rozvod tepla, na který jej lze napojit například pomocí rozváděče. Význam a výhody systému podle vynálezu vniknou zejména v nedaleké budoucnosti, při rekonstrukcích stávajících dálkových rozvodů z důvodů nedostatečné kapacity nebo zchátrání· Zdrojem tepla se může stát nízkopotenciální odpadové teplo jaderné.elektrárny nebo jaderná centrála, budovaná specificky pro zásobování tepelnou energií.- 3 populated housing estates or smaller. Space demands in the collector · A minor disadvantage is that after each heat customer the temperature of the hot water in the one-pipe circuit decreases, so that the subscriber stations of other customers have to be dimensioned for a different computational temperature difference according to the invention is that it allows to transmit even large power outputs without the risk of severe shocks in the system. It is a kind of heat accumulator from which every customer can take heat without the need to strictly adhere to a predetermined schedule. determined by the amount of hot water withdrawn by the pump of the station via the water mixer downstream · The system has a considerable capacity, so that it can increase demand by individual consumers, but connection of other new customers, possibly also through a sub-pipe circuit, which, however, also has to be connected to the first pipe circuit via a water mixer. If the system is operating at the capacity limit, the pipe circuit can be supplemented with an auxiliary pump. The heat source of a single-pipe hot-water power system can also be a classic two-pipe hot-water heat distribution, to which it can be connected, for example, through a switchboard. The significance and advantages of the system according to the invention arise especially in the near future when reconstructing existing long-distance pipelines due to insufficient capacity or deterioration. The low-potential waste heat of a nuclear power plant or a nuclear plant built specifically for heat supply can become a heat source.

Na schematických výkresech znázorňuje obr.1 zdroj tepla se dvěma trubními okruhy, z nichž jeden je opatřen třemi podružnými trubními okruhy· Na všechny trubní okruhy jsou napojeni odběratelé jednotlivými odběratelskými stanicemi. Obr.2 znázorňuje napojení odběratelské stanice na trubní , okruh, .obr.·3 směšovač vody s děrovanou trubicí a obr· 4 směšovač vody se směšovací kapsou. Na obr·5 je schematicky znázorněno napojení dvou jednotrubkových trubních okruhů na klasický dvoutrubkový horkovodní rozvod, prostřednictvím rozváděče· * 4 Příklad 1In the schematic drawings, Fig. 1 shows a heat source with two pipe circuits, one of which is provided with three sub-pipe circuits. Fig. 2 shows the connection of the downstream station to the pipe, circuit, Fig. 3, a water mixer with a perforated tube, and Fig. 4, a water mixer with a mixing pocket. Fig. 5 shows schematically the connection of two single-pipe pipe circuits to a conventional two-pipe hot water distribution system by means of a switchgear · * 4 Example 1

Jednotrubkový ho rit ovodní energetický systém /obr.1/ sestává ze zdroje 1 tepla se dvěma trubními okruhy 2. Na jižjx trubní okruh 2 jsou napojeni jednotliví odběratelé pomocí odběratelské stanice 4 přímo, na severní trubní okruh 2, opatřený pomocným čerpadlem, také prostřednictvím podružných trubních okruhu3, z nichž každý j e do prvotního trubního okruhu 2 zaústěn prostřednictvím směšovače vody. Každá odběratelská stanice 4 /obr.2/ je napojena pomocí odběrné přípojky 5 a její vratná přípojka 7 je opatřena čerpadlem6 a tryskou 9, zaústěnou prostřednictvím směšovače vody 8 ve směru proudění vody. Směšovač vody 8 /obr.4/ sestává z usměrňovači trubice 12 ohnuté ve směru proudění horké vody a vyústěné uvnitř trubního okruhu 2 nebo podružného trubního okruhu 3. Do usměrnovací trubice 12 je volně zaústěna tryska 9 ve směšovací kapse lí směšovače vody 8.The single pipe heating system (FIG. 1) consists of a heat source 1 with two pipe circuits 2. Individual consumers are connected to the already pipe 2 via the subscriber station 4 directly, to the northern pipe 2 equipped with an auxiliary pump, also via sub-pumps. 3, each of which is connected to the primary pipe 2 by means of a water mixer. Each subscriber station 4 (FIG. 2) is connected via a take-off connection 5 and its return connection 7 is provided with a pump 6 and a nozzle 9, connected through a water mixer 8 in the direction of water flow. The water mixer 8 (FIG. 4) consists of a baffle tube 12 bent in the direction of hot water flow and orifice inside the pipe circuit 2 or sub-pipe 3. The nozzle 9 in the mixing pocket 11i of the water mixer 8 is freely introduced into the baffle tube 12.

Příklad 2Example 2

Jednotrubkový horkovodní energetický systém /obr. 5/ sestává ze dvou samostaných.podružných trubních okruhů 3, napojených na klasický dvoutrubkový horkovodní rozvod 13 jako zdroj tepla, prostřednictvím rozvaděče 14. Každá odběratelská stanice 4 /obr.2/ je napojena pomocí odběrné přípojky 5 a její vratná přípojka 7 je opatřena čerpadlem 6 a tryskou 9, zaústěnou prostřednictvím směšovače Vody 8 ve směru proudění vody· ' Směšovač vody 8 /obr.3/ sestává z děrované trubice 10.umístěné uvnitř podružného trubního okruhu 3, do níž je tryska 9 volně zaústěna ve směru proudění horké vody.Single pipe hot water power system / fig. 5 / consists of two separate sub-pipe circuits 3, connected to a conventional two-pipe hot water distribution 13 as a heat source, via a distributor 14. Each subscriber station 4 (FIG. 2) is connected via a sampling connection 5 and its return connection 7 is equipped with a pump 6 and a nozzle 9 through a water mixer 8 downstream of the water mixer. The water mixer 8 (FIG. 3) consists of a perforated tube 10 located within the sub-pipe 3 into which the nozzle 9 freely flows in the hot water flow direction.

Claims

A single pipe hot water power system comprising a heat source and a pipe circuit to which each customer is connected by means of a take-off connection, a customer station and a return connection terminating beyond the connection point, characterized in that each return connection (7) is provided with a pump (6) and a nozzle (9) through a water mixer (8) in the direction of the water flow. '

2. The system according to claim 1, characterized in that the pipe circuit (2) is provided with an auxiliary pump.

3. A system according to claim 1 or 2, characterized in that the water mixer (8) consists of a perforated tube (10) located inside the pipe circuit into which the nozzle (9) opens freely in the hot water flow direction.

System according to claim 1 or 2, characterized in that the water mixer (8) consists of a baffle tube (12) bent in the direction of hot water flow and orifice-inside the pipe circuit into which the nozzle (9) freely opens in its mixing pocket (11).

System according to claim 1, characterized in that it is provided with a secondary pipe circuit 73 which is also connected to the primary pipe circuit (2) by means of a water mixer (8).