PL247661B1 - Układ trójfunkcyjnego węzła cieplno-chłodzącego przetwarzającego ciepło z sieci ciepłowniczej oraz sposób przetwarzania ciepła z sieci ciepłowniczej - Google Patents

Abstract

Ujawniono sposób przetwarzania ciepła z sieci ciepłowniczej oraz układ trójfunkcyjnego węzła cieplno - chłodzącego przetwarzającego ciepło z sieci ciepłowniczej, służący do rozdziału ciepła przesyłanego siecią ciepłowniczą do wytwarzania chłodu dla potrzeb systemów klimatyzacyjnych oraz ciepła odbiorczego niskoparametrowego i wysokoparametrowego, do których doprowadzana jest sieć ciepłownicza, zbudowany z sieci rurociągów, pomp oraz urządzeń chłodniczych adsorpcyjnych lub absorpcyjnych, charakteryzuje się tym, że posiada układ rozdziału strumienia ciepła (4) połączony z obwodem ciepła wysokoparametrowego (7) oraz z obwodem agregatu sorpcyjnego (5), który siecią ciepłowniczą (1), poprzez układ dopasowania ciśnień i regulacji strumienia ciepła (2), wymiennik ciepła (3), poprzez układ rozdziału strumienia ciepła (4), połączony jest z układem rozdziału strumienia ciepła (8), który łączy się z systemem odbioru ciepła niskotemperaturowego (9) oraz urządzeniem chłodniczym (10) poprzez układ rozdziału strumienia ciepła (8), który poprzez obwód agregatu sorpcyjnego (5) połączony jest z instalacją klimatyczną (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania ciepła z sieci ciepłowniczej oraz układ trójfunkcyjnego węzła cieplno-chłodzącego przetwarzającego ciepło z sieci ciepłowniczej, służący do rozdziału ciepła przesyłanego siecią ciepłowniczą do wytwarzania chłodu dla potrzeb systemów klimatyzacyjnych oraz ciepła odbiorczego niskoparametrowego i wysokoparametrowego. Przez pojęcie przetwarzania ciepła, w odniesieniu do przedmiotowego wynalazku, rozumie się jego wykorzystanie do ogrzewania lub chłodzenia, bez stosowania procesów przekształcania ciepła w inny rodzaj energii.

Znane są rozwiązania urządzeń wykorzystujących ciepło odpadowe, np. ciepło spalin do wytwarzania wody lodowej w sorpcyjnych agregatach chłodniczych typu adsorpcyjnego lub absorpcyjnego. Znane są również rodzaje węzłów ciepłowniczych, które w zależności od przeznaczenia mogą być jedno i wielofunkcyjne. Znane są rozwiązania w zakresie skojarzonego wytwarzania ciepła, chłodu i energii elektrycznej. Obecnie w większości instalacji chłodniczych stosuje się ziębiarki sprężarkowe zasilane energią elektryczną. Przy nadwyżce ciepła o wysokim poziomie temperatury, istnieje możliwość zastosowania chłodziarki absorpcyjnej, w której czynnikiem roboczym jest woda i z uwagi na to, iż wytwarzany czynnik chłodzący utrzymuje się na poziomie ok. 5°C, urządzenia te stosowane są w układach klimatyzacyjnych. Podejmuje się próby wykorzystania ciepła sieciowego, stosowanego dotychczas dla celów ciepłowniczych do zasilania agregatów absorpcyjnych, wytwarzających wodę lodową. Układy trójgeneracyjne mają zwiększać efektywność wykorzystania energii pierwotnej i ograniczyć emisję CO2.

Problematyka zagadnienia opisana jest między innymi w publikacjach: A. Schroedera i in., pt.: Przegląd tendencji w zakresie wytwarzania wody lodowej w systemie trćjgeneracji, Wyd. Archiwum 2 Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Vol. 11 (2009) str. 63-74; J. Kaliny, pt.: Skojarzone wytwarzanie ciepła, zimna i energii elektrycznej w gazowych układach trójgeneracyjnych, część II. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja nr 10 (403) 2003, ISSN 0137-3676; A. Smyka i Z. Pietrzyka, pt.: Czy w Polsce istnieje realna szansa na chłód z central zasilanych ciepłem systemowym, Wyd. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 41/11 (2010), str. 400-407; J. Kaliny, pt.: Skojarzone wytwarzanie ciepła, zimna i energii elektrycznej w systemach trójgeneracyjnych - aspekty techniczne i ekonomiczne, Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej: Seminarium, Gliwice, wrzesień 2003, Politechnika Śląska.

Z polskiego opisu patentowego PL178579B1 znany jest układ przesyłania energii ogrzewania i/lub chłodzenia z sieci rozdzielczych do budynków za pomocą wymienników ciepła, składający się z zespołu uzdatnionej wody pitnej, zespołu grzewczego i zespołu klimatyzacyjnego podłączonych do sieci miejskiej za pomocą wymienników, charakteryzujący się tym, że zawiera wymiennik ciepła układu grzewczego jest połączony z jednej strony z obiegiem pierwotnym, na który składa się przewód z zaworem i zaworem dwupołożeniowym, podłączony do przewodu zasilającego ciepłej wody z sieci miejskiej oraz przewód z zaworem podłączony do wspólnej rury powrotnej sieci miejskiej, zaś z drugiej strony jest połączony z obiegiem wtórnym, na który składa się przewód z zaworem i pompą oraz przewód, a ponadto zawór dwupołożeniowy jest połączony przewodem z przewodem zasilającym zimnej wody sieci miejskiej, zaś wymiennik ciepła układu klimatyzacyjnego jest połączony z jednej strony z obiegiem pierwotnym, na który składa się przewód z zaworem dwupołożeniowym podłączony za pomocą przewodu z zaworem dwupołożeniowym do obiegu pierwotnego wymiennika ciepła, pomiędzy zaworem i zaworem dwupołożeniowym oraz przewód podłączony do wspólnej rury powrotnej sieci miejskiej, przy czym zawór dwupołożeniowy jest połączony przewodem z przewodem zasilającym zimnej wody sieci miejskiej a z drugiej strony wymiennik ciepła jest połączony z obiegiem wtórnym, na który składa się przewód z zaworem i zaworem dwupołożeniowym oraz pompą i przewód, przy czym zawór dwupołożeniowy jest połączony za pomocą przewodu z obiegiem wtórnym wymiennika ciepła, zaś przewód z zaworem włączony pomiędzy zaworem i zaworem łączy oba wtórne obiegi wymienników ciepła.

Znany jest również polski opis patentowy nr PL181754B1 ujawniający zespół do wytwarzania mocy chłodniczej i grzewczej, dla co najmniej jednego budynku oraz do rozprowadzania tej mocy do budynków za pomocą płynu krążącego w systemie przewodów zawierający agregat absorbujący składający się z kotła podłączonego do niezależnego źródła ciepła, skraplacza parownika i absorbera połączonych ze sobą, podłączonego do chłodni kominowej oraz zespołu klimatyzacyjnego połączonego za pomocą wymiennika i pompy, charakteryzujący się tym, że do agregatu absorbcyjnego jest podłączony za pomocą przewodów z zamontowanym na nich zestawem zaworów co najmniej jeden zbiornik, z którym jest połączony obieg przesyłania ciepła, w skład którego wchodzi wymiennik ciepła, pompa oraz zawory przy czym wymiennik ciepła jest podłączony za pomocą przewodów z zaworami do układu podłączonego do kotła agregatu absorbcyjnego, zaś zespół klimatyzacyjny jest wyposażony w urządzenie wyparne.

Istota układu trójfunkcyjnego węzła cieplno-chłodniczego przetwarzającego ciepło z sieci ciepłowniczej, zbudowanego z sieci rurociągów, pomp oraz agregatu sorpcyjnego, polega na tym, że zawiera dodatkowo układ dopasowania ciśnień i regulacji strumienia ciepła, który poprzez wymiennik ciepła, połączony jest z pierwszym układem rozdziału strumienia ciepła, który z kolei połączony jest z obwodem ciepła wysokoparametrowego, a także z obwodem agregatu sorpcyjnego i z drugim układem rozdziału strumienia ciepła, przy czym obwód agregatu sorpcyjnego połączony jest dalej z instalacją klimatyzacyjną, a drugi układ rozdziału strumienia ciepła, połączony jest dodatkowo z systemem odbioru ciepła niskotemperaturowego oraz z urządzeniem chłodniczym. Z kolei istota sposobu przetwarzania ciepła z sieci ciepłowniczej, polega na tym, że strumień ciepła rozdziela się za pomocą pierwszego układu rozdziału strumienia ciepła tak, że przesyła się go do: obwodu ciepła wysokotemperaturowego lub do obwodu agregatu sorpcyjnego, dla którego ciepło z sieci ciepłowniczej stanowi zasilanie, zaś wytworzoną energię chłodniczą w obwodzie agregatu sorpcyjnego przesyła się do instalacji klimatyzacyjnej, natomiast ciepło z agregatu sorpcyjnego przesyła się do drugiego układu rozdziału strumienia ciepła, poprzez który przesyła się je do systemu odbioru ciepła niskotemperaturowego lub do urządzenia chłodniczego, lub strumień ciepła przesyła się do drugiego układu rozdziału strumienia ciepła, poprzez który ciepło z sieci ciepłowniczej zmieszane ciepłem odpadowym z obwodu agregatu sorpcyjnego przesyła się do systemu odbioru ciepła niskotemperaturowego.

Układ trójfunkcyjnego węzła cieplno-chłodzącego według wynalazku stosowany jest dla obiektów z rozbudowaną instalacją klimatyzacyjną, do których doprowadzona jest sieć ciepłownicza i może zostać bezpośrednio podłączony do sieci ciepłowniczej, bez konieczności podłączania do węzłów ciepłowniczych.

Rozwiązanie umożliwia wykorzystanie ciepła przesyłanego sieciami ciepłowniczymi dla potrzeb wytwarzania ciepła wysokoparametrowego centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej, ciepła technologicznego, dla potrzeb wytwarzania ciepła niskoparametrowego ogrzewającego, np. wodę basenową oraz do wytwarzania wody lodowej na potrzeby systemów klimatyzacyjnych, szczególnie w okresie pozagrzewczym, jednocześnie ograniczając zużycie energii elektrycznej na potrzeby tych systemów.

Układ według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w postaci schematu blokowego oraz w opisie sposobu jego działania.

Układ nie przedstawia niezbędnych dla funkcjonowania instalacji elementów sieci hydraulicznej, zbiorników wyrównawczych, zaworów, pomp oraz układów pomiarowego i sterowania.

Ciepło z sieci ciepłowniczej 1 przesyłane jest do układu dopasowania ciśnień i regulacji strumienia ciepła 2, a następnie do wymiennika ciepła 3. Z wymiennika ciepła 3 ciepło przesyłane jest poprzez pierwszy układ rozdziału strumienia ciepła 4 w zależności od zapotrzebowania - na potrzeby centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej lub ciepła technologicznego, do obwodu ciepła wysokotemperaturowego 7 i obwodu agregatu sorpcyjnego 5. Z obwodu agregatu sorpcyjnego 5 wytworzony chłód w postaci wody lodowej przesyłany jest do instalacji klimatyzacyjnej 6, natomiast powstałe ciepło niskoparametrowe przesyłane jest poprzez drugi układ rozdziału strumienia ciepła 8 do urządzenia chłodniczego 10, zrealizowanego przykładowo w postaci chłodni kominowej, chłodni wentylatorowej czy innego urządzenia chłodniczego lub do systemu odbioru ciepła niskoparametrowego 9, zrealizowanego w postaci przykładowo wymiennika ciepła, który ogrzewa np. wodę basenową. Układy rozdziału strumienia ciepła 4 oraz 8 wyposażone są w pompy cyrkulacyjne oraz konfigurację zaworów umożliwiających realizację wymaganych funkcji. Trójfunkcyjny węzeł cieplno-chłodniczy wyposażony jest w układ kontrolnopomiarowy oraz automatykę umożliwiającą pełne sterowanie i monitorowanie pracy.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ trójfunkcyjnego węzła cieplno-chłodzącego przetwarzający ciepło z sieci ciepłowniczej, zbudowany z sieci rurociągów, pomp oraz agregatu sorpcyjnego, znamienny tym, że zawiera dodatkowo układ dopasowania ciśnień i regulacji strumienia ciepła (2), który poprzez wymiennik ciepła (3), połączony jest z pierwszym układem rozdziału strumienia ciepła (4), i który z kolei połączony jest z obwodem ciepła wysokoparametrowego (7), a także z obwodem agregatu sorpcyjnego (5) i z drugim układem rozdziału strumienia ciepła (8), przy czym obwód

   PL 247661 Β1 agregatu sorpcyjnego (5) połączony jest dalej z instalacją klimatyzacyjną (6), a drugi układ rozdziału strumienia ciepła (8), połączony jest dodatkowo z systemem odbioru ciepła niskotemperaturowego (9) oraz z urządzeniem chłodniczym (10).
2. 2. Sposób wykorzystania ciepła z sieci ciepłowniczej, znamienny tym, że strumień ciepła rozdziela się za pomocą pierwszego układu rozdziału strumienia ciepła (4) tak, że przesyła się go do obwodu ciepła wysokotemperaturowego (7), lub do obwodu agregatu sorpcyjnego (5), dla którego ciepło z sieci ciepłowniczej (1) stanowi zasilanie, zaś wytworzoną energię chłodniczą w obwodzie agregatu sorpcyjnego (5) przesyła się do instalacji klimatyzacyjnej (6), natomiast ciepło z agregatu sorpcyjnego (5) przesyła się do drugiego układu rozdziału strumienia ciepła (8) poprzez który przesyła sieje do systemu odbioru ciepła niskotemperaturowego (9) lub do urządzenia chłodniczego (10), lub do drugiego układu rozdziału strumienia ciepła (8), poprzez który ciepło z sieci ciepłowniczej (1) zmieszane ciepłem odpadowym z obwodu agregatu sorpcyjnego (5) przesyła się do systemu odbioru ciepła niskotemperaturowego (9).