DD244616A1 - Anordnung zur klimatisierung von bestrahlungsanlagen - Google Patents
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Abstract
Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Energieoekonomie beim Betrieb von Bestrahlungsanlagen mit Teilchenbeschleunigern durch moeglichst hohe Nutzung der Abfallwaerme. Das wird erreicht, indem die Kaeltekreislaeufe zur Raumklimagestaltung und zur Kuehlung der Beschleuniger als Waermepumpen betrieben werden und ueber einen geschlossenen Kuehlkreislauf mit einem Niedertemperaturheizkreis ueber einen Waermespeicher gekoppelt sind, wobei die Kaeltekreislaeufe zur Raumklimagestaltung untereinander parallel, aber in Reihe zu den Kaeltekreislaeufen der Beschleuniger geschaltet sind.
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Klimatisierung der verschiedenen Räume von Bestrahlungsanlagen und zur Temperaturstabilisierung des Kühlwassers von Beschleunigern in diesen Anlagen. Sie eignet sich darüber hinaus auch für Nuklidbestrahlungsanlagen und andere analoge Anlagen.
Beim Betreiben von Teilchenbeschleunigern in Bestrahlungsanlagen werden große Wärmemengen sowohl direkt im Beschleuniger als auch im sogenannten Bestrahlungsraum freigesetzt. Zur Aufrechterhaltung der Funktion der Beschleuniger und des Raumklimas wird diese Wärme an die Umgebung abgeleitet. Im ersteren Falle kommt in der Regel Wasser als Kühlmedium zum Einsatz, im zweiten Falle Luft. Da der Luftwechsel im Bestrahlungsraum aufgrund der möglichen Belastung mit toxischen und/oder radioaktiven Komponenten sehr intensiv sein muß, erfordert das andererseits den Einsatz eines großen Anteils an Primärenergie zur Erwärmung der angesaugten Frischluft. Dagegen ist die Klimatisierung der anderen Räume der Bestrahlungsahlage (Versorgungs-, Steuer-, Vorbereitungs- und andere Räume) mit geringerem Aufwand möglich. Zur Verbesserung der Energieökonomie vorzugsweise bei der Klimatisierung von Großrechenanlagen oder bei lüftungstechnischen Anlagen mit hoher innerer Wärme- und/oder Feuchtelast wurde vorgeschlagen (DD-WP 134565), den Verflüssiger des eingesetzten Kompaktklimagerätes mit den Wärmeverbrauchern, einem Wärmespeicher und einer Abwärmeanlage so zu verbinden, daß vom Verflüssiger die direkte Wärmeversorgung der Verbraucher, die Aufladung des Speichers oder die Abwärmeableitung erfolgt.
Diese Lösung ist auf Bestrahlungsanlagen nicht anwendbar, da hier mehrere Kreisläufe mit z.T. sehr unterschiedlichen Parametern und auch Medien vorhanden sind.
Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Energieökonomie bei der Klimatisierungvon Bestrahlungsanlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Kompaktklimageräten und Wärmespeicher zu finden, die sowohl die Klimatisierung der verschiedenen Räume der Bestrahlungsanlage als auch die Temperaturstabilisierung der Kühlkreise der Teilchenbeschleuniger unter möglichst hoher Nutzung der anfallenden Wärme ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst, indem alle in der Bestrahlungsanlage für die Raumkiimagestaltung vorhandenen und mit je einem Kompaktklimagerät ausgestatteten Kältekreisläufe und die Kältekreisläufe zur Kühlung der Teilchenbeschleuniger als intensive Wärmepumpen betrieben werden und über einen geschlossenen Kühlkreislauf mit einem Niedertemperaturheizkreis über einen Wärmespeicher gekoppelt sind, wobei die den Beschleunigern zugeordneten Kältekreise in Reihe (in Richtung des Speichers) zu den parallel in den Kühlkreislauf eingebundenen Kältekreisen zur Raumklimagestaltung geschaltet sind. Dabei erweist es sich als günstig, die Kältekreise zur Raumklimagestaltung mit einem anderen Kältemittel zu betreiben als die Kältekreise der Beschleuniger, um einerseits eine hohe Effektivität bei der Wärmeabführung an den geschlossenen Kühlkreislauf, andererseits aber auch eine hohe Effektivität bei der Verwertung der Wärme im Niedertemperaturheizkreis zu erreichen. Es empfiehlt sich weiterhin, in den geschlossenen Kühlkreislauf eine zusätzliche Abwärmeanlage einzubinden, um z. B. bei reduzierter Abwärmenutzung im Niedertemperaturheizkreis die technische Hauptfunktion der Bestrahlungsanlage — den Betrieb der Beschleuniger — zu gewährleisten. Schließlich sollte auch noch eine zusätzliche Wärmequelle im Niedertemperaturheizkreis installiert werden, die dann in Betrieb genommen wird, wenn die Wärmequellen für den Wärmepumpenbetrieb nicht ausreichen.
Der Speicher, vorzugsweise ein sogenannter Schichtspeicher, dient der Kopplung des geschlossenen Kühlkreislaufs mit dem Niedertemperaturheizkreis und fungiert sowohl als Kühl- als auch als Wärmereservoire.
Wärmenutzer im Gesamtsystem sind die Wärmebedarfsträger lufttechnische Anlagen, Raumheizung, Warmwasserbereitung und andere. Sie werden durch den Niedertemperaturheizkreis versorgt, wobei das Heizmedium, z. B. Wasser, im oberen Bereich des Schichtenspeichers entnommen wird.
Die Erfindung ermöglicht durch die Abwärmenutzung eine wesentliche Reduzierung der Auslegung und eine wirtschaftliche Betriebsführung der gesamten Anlage.
Die Bestrahlungsanlage besteht aus einem Bestrahlungsraum, in dem sich ein Elektronenbeschleuniger befindet, und funktionsbedingten Nebenräumen. Die Raumklimagestaltung für den Bestrahlungsraum erfolgt getrennt von der Raumklimagestaltung der übrigen Räume. Der Elektronenbeschleuniger wird mit Wasser gekühlt, wobei aus Sicherheitsgründen ein geschlossener Primärkreislauf 3 installiert ist, der seine Wärme über einen Wärmeübertrager 4 an einen Sekundärkreislauf 5 abgibt.
Die Anordnung zur Klimatisierung der Räume der Bestrahlungsanlage und zur Kühlung des Beschleunigers (siehe auch die Figur) besteht aus zwei Kompaktklimageräten β und 7 bzw. einem Kaltwassersatz 8, einem Schichtenspeicher 9 sowie einem geschlossenen Kühlkreislauf 10 und einem Niedertemperaturheizkreis 11. In den geschlossenen Kühlkreislauf 10 ist eine zusätzliche Abwärmeanlage 12 eingebunden; der Niedertemperaturheizkreis 11 kann zusätzlich mit Fremdenergie 13 nachgeheizt werden.
Der Luftkreis 1 für den Bestrahlungsraum arbeitet wegen der möglichen Belastung mit radioaktiven oder/und toxischen Komponenten mit 100%iger Außenluftversorgung, der Luftkreis 2 für die übrigen Räume dagegen mit minimalem Außenluftanteil. In beiden Fällen ist der Luftmassenstrom zu kühlen oder zu heizen. Für die energiewirtschaftliche Betrachtung sind die Luftheizer und die Kältekreise der Kompaktklimageräte 6 und 7, die aus den Hauptbestandteilen Verdampfer als Luftkühler, Verdichter und Verflüssiger bestehen, von Bedeutung. Die beim Kühlprozeß vom umlaufenden Kühlmittel im Luftkühler aufgenommene Wärme wird durch den Verdichter auf das zur Weiternutzung bzw. zur Abwärmeableitung benötigte Temperaturniveau gehoben und steht am Verflüssiger zur Verfügung. Diese Wärme wird mittels Kühlkreislauf 10 dem Schichtenspeicher 9 zugeführt. Für den Heizprozeß werden die Luftheizer mit Wärme aus dem Schichtenspeicher 9 mittels Niedertemperaturheizkreis 11 versorgt. Zur Reduzierung der Heizleistung im Luftkreis 1 bzw. 2 erfolgt die Vorwärmung des Außenluftmassenstromes durch Rückgewinnung der Energie des Fortluftmassenstromes in einem Rekuperator (in der Figur nicht gezeigt).
Der Sekundärkälteträgerkreis 5 wird mit den Hauptbestandteilen Wärmeübertrager 4, Kaltwassersatz 8 und Umwälzpumpe betrieben. Die vom Sekundärkälteträgerkreis 5 im Wärmeübertrager 4 vom Kälteträger aufgenommene Wärme aus der Kühlung des Beschleunigers wird im Verdampfer des Kältekreislaufs vom umlaufenden Kühlmittel aufgenommen, durch den Verdichter auf das erforderliche Temperaturniveau gehoben und am Verflüssiger zur Abwärmenutzung angeboten. Die wassergekühlten Verflüssiger der Kältekreisläufe der Kompaktklimageräte 6 und 7 für die Luftkreise 1 und 2 sind parallel geschaltet bezüglich des Schichtspeichers 9, der des Kaltwassersatzes 8 dagegen in Reihe dazu. Das Kältemittel des Kaltwassersatzes 8 hat dabei einen höheren Kondensationspunkt als das Kältemittel der Kompaktklimageräte 6 und 7. Durch den Speicher 9 (und die zusätzliche Abwärmeanlage 12) wird die technologische Hauptfunktion durch Kühlung des Beschleunigers aufrechterhalten; die wirtschaftliche Bedeutung besteht jedoch in der Kopplung des Kühlkreislaufs 10 mit dem Niedertemperaturheizkreis 11 durch den Schichtspeicher 9. Trotz wechselnder Lastbedingungen in den Kältekreisläufen und unterschiedlichen Leistungsanforderungen der Wärmebedarfsträger Luftheizer bzw. Raumheizung und Warmwasserbereitung (14) werden dem Niedertemperaturheizkreis 11 über den Speicher 9 kontinuierlich Heizmedien mit konstanter Vorlauftemperatur angeboten.
Der ideale Betriebszustand ist die Übereinstimmung von Abwärmeangebot und Heizwärmebedarf. In diesem Falle wird der ausgekühlte Wärmeträger aus dem Niedertemperaturheizkreis 11 direkt den Verflüssigern zugeführt. Bei Abwärmeüberschuß wird die zusätzliche Abwärmeanlage 12 eingeschaltet und die anteilige Kühlung des Wärmeträgers durch Abwärmeableitung an die Umgebung gesichert. Bei Abwärmedefizit wird der Niedertemperaturheizkreis 11 durch Fremdenergie 13 nachgeheizt.
Claims (2)
- Erfindungsanspruch:1. Anordnung zur Klimatisierung der Räume in Bestrahlungsanlagen und zur Temperaturstabilisierung des Kühlwassers von Teilchenbeschleunigern in diesen Anlagen, bestehend aus Kompaktklimageräten, Kältewassersätzen, Wärmespeicher, Abwärmeanlage und Fremdwärmequelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältekreise aller Kompaktklimageräte (6; 7) und Kaltwassersätze (8) über einen geschlossenen Kühlkreislauf (10) mit einem Niedertemperaturheizkreis (11) mittels Wärmespeicher (9) gekoppelt sind, wobei die den Beschleunigern zugeordneten Kältekreise bezüglich des Speichers (9) in Reihe zu den parallel eingebundenen Kältekreisen der Raumklimagestaltung geschaltet sind.
- 2. Anordnung nach Punkt !,dadurch gekennzeichnet, daß die den Beschleunigern zugeordneten Kältekreise mit einem Kältemittel arbeiten, dessen Kondensationstemperatur höher ist als die des Kältemittels der Kältekreise zur Raumklimatisierung.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28475685A DD244616A1 (de) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | Anordnung zur klimatisierung von bestrahlungsanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28475685A DD244616A1 (de) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | Anordnung zur klimatisierung von bestrahlungsanlagen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD244616A1 true DD244616A1 (de) | 1987-04-08 |
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ID=5574649
Family Applications (1)
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| DD28475685A DD244616A1 (de) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | Anordnung zur klimatisierung von bestrahlungsanlagen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD244616A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT392532B (de) * | 1989-03-13 | 1991-04-25 | Zortea Rembert | Einrichtung zum transport von waerme fuer heiz- bzw. kuehlzwecke |
-
1985
- 1985-12-19 DD DD28475685A patent/DD244616A1/de not_active IP Right Cessation
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