Способ теплоснабжения

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Северянин Виталий Степанович Новосельцев Владимир Геннадьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Способ теплоснабжения, включающий нагрев воды в центральном источнике теплоты до температуры 50-90 С, подачу ее сетевыми насосами в прямой теплопровод теплосети для потребления и возврат охлажденной воды по обратному теплопроводу на центральный источник теплоты для нагрева, отличающийся тем, что перед потреблением воду подогревают до 95-105 С тепловым насосом, потребляющим электроэнергию, при этом по обратному теплопроводу на центральный источник теплоты возвращают воду,охлажденную в испарителе теплового насоса. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве центрального источника теплоты используют теплоэлектроцентраль, на которой вырабатывают электроэнергию для питания теплового насоса.(56) Андерсен Н.Б. Централизованное теплоснабжение в Дании. Исследования и разработка технологии. Материалы министерства энергетики, Управления Энергетики. 1993. - С. 32-34.961048 , 1998.2076280 1, 1993.2076281 1, 1993.0031028 1, 1981.2042160 , 1980.2062216 , 1981. Изобретение относится к промышленной и коммунальной теплоэнергетике и может быть использовано для усовершенствования существующих систем централизованного теплоснабжения. Централизованными называют способы теплоснабжения, предназначенные для отопления нескольких объектов из одного теплового источника, где находится теплогенератор. Система централизованного теплоснабжения состоит из теплогенератора,тепловых сетей (магистральные и распределительные трубопроводы),абонентской сети. При этом способе вода нагревается в центральном источнике теплоты до температуры 90150 С, подается сетевыми насосами в теплосеть, смешивается с частью обратной воды, идущей от потребителя с температурой 70 С, до температуры 95105 С, подается в нагревательные приборы у потребителя, откуда охлажденная вода возвращается в тепловую сеть и далее - в центральный источник теплоты для нагрева, часть холодной воды отбирается на смешение 1 (аналог). Недостатками этого способа являются в условиях рынка централизованное теплоснабжение является основой для сохранения монополии,что не позволяет осуществлять оптимальное управление технический уровень теплотрасс низок, что приводит к тепловым потерям 15-50 проблемы осуществления ремонтных работ, тяжелые последствия при авариях(отключение множества потребителей). Существует способ централизованного теплоснабжения в Дании 2 (прототип), в котором по теплопроводам транспортируется вода, нагретая до температуры 7585 С. Теплопотери в этом случае составляют 10-15 . Недостаток этой системы заключается в том,что увеличиваются размеры нагревательных приборов у потребителя из-за снижения температурного напора при теплопередаче, увеличивается расход воды. Так как климат в Дании мягче, то при применении у нас этой системы с такими температурами теплоносителя невозможно будет достигнуть необходимых температурных условий у потребителя. Задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы, имея низкотемпературный теплоноситель в тепловой сети, получить у потребителя необходимый ему температурный режим помещения. Технический результат при этом заключается в уменьшении тепловых потерь при транспорте теплоты, поэтому суммарный расход энергии в центральном источнике теплоты и у потребителя будет меньше, чем тогда, когда теплоноситель нагревается только в центральном источнике теплоты. При таком способе теплоснабжения используются достоинства как централизованного, так и децентрализованного теплоснабжения (использование многочисленных существующих централизованных систем путем их усовершенствования). Эта задача решается тем, что вода нагревается в центральном источнике теплоты до температуры 5090 С, подается сетевыми насосами в прямой теплопровод теплосети для потребления, охлажденная вода возвращается по обратному теплопроводу на центральный источник теплоты для нагрева перед потреблением воду подогревают до 95-105 С 5552 1 тепловым насосом, потребляющим электроэнергию, при этом по обратному теплопроводу на центральный источник возвращают воду, охлажденную в испарителе теплового насоса. На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа теплоснабжения, где обозначено 1 - центральный источник теплоты, 2 - сетевой насос, 3 - прямой теплопровод теплосети, 4 - испаритель теплового насоса, 5 - компрессор теплового насоса, 6 - привод компрессора, 7 - электросети, 8 - конденсатор теплового насоса, 9 - потребитель, 10 дроссель теплового насоса, 11 - обратный теплопровод теплосети, 12 - распределительные теплосети. В штриховой рамке - комплекс устройств, образующих тепловой насос.- тепловые потери по трассе тепловой сети. 1 - теплота, отданная потребителю от теплоотдатчика теплового насоса. 2 - теплота, воспринятая теплоприемником теплового насоса от теплоносителя из центрального источника теплоты. Е - электроэнергия, потребляемая тепловым насосом. Способ теплоснабжения конструктивно состоит (чертеж) из центрального источника теплоты 1 в виде котельной с водогрейными котлами или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) с паровыми котлами и теплофикационными турбинами, в центральном источнике теплоты расположен сетевой насос 2. От центрального источника теплоты 1 к потребителям проложен в подземном канале или над землей прямой теплопровод теплосети 3 (магистральная тепловая сеть) с задвижками, компенсаторами, регуляторами и т.д. У потребителя смонтирован тепловой насос (см. пунктирную рамку на чертеже), его теплоприемникиспаритель теплового насоса 4 подсоединен к прямому теплопроводу 3. Компрессор теплового насоса 5 имеет привод компрессора 6 в виде электродвигателя, последний подсоединен к электросети 7 (трехфазного или двухфазного тока). Конденсатор теплового насоса 8, являющийся теплоотдатчиком, представляет собой теплообменник, подсоединенный к системе отопления потребителя 9. Дроссель теплового насоса 10 представляет собой гидравлическое сопротивление в виде шайбы (малого отверстия) или длинной трубки (тонкой). Обратный теплопровод теплосети 11 конструктивно аналогичен прямому теплопроводу теплосети 3, он соединяет испаритель теплового насоса 4 и центральный источник теплоты 1. К магистральным тепловым сетям (прямой теплопровод 3 и обратный теплопровод И) подсоединены распределительные теплосети 12 для подсоединения других потребителей. Способ теплоснабжения действует следующим образом вода подогревается в центральном источнике теплоты 1 и сетевыми насосами 2 подается в прямой теплопровод теплосети 3 с температурой 5090 С. Проходя расстояние в несколько километров вода охлаждается, теряя тепло в окружающую среду. Величина теплопотерь пропорциональна величине нагрева воды, т.е. чем больше нагрев, тем больше потери и наоборот. Т.о. при подаче теплоносителя с пониженной температурой теплопотери снижаются 2. За счет подвода теплоты (теплой сетевой воды) к испарителю теплового насоса 4 хладегент кипит в нем, далее его пары сжимаются в компрессоре 5, привод 6 которого потребляет электроэнергию, подающуюся по электросетям 7, затем поступает в конденсатор теплового насоса 8, где в результате конденсации выделяется теплота, нагревая воду внутренней сети потребителя 9 до 95105 С. Затем в дросселе 10 давление снижается, и цикл повторяется. Вода, охлажденная в испарителе теплового насоса 4, возвращается по обратным теплосетям 11 для подогрева. Из одного источника отапливаются несколько объектов, теплоноситель к которым подается по распределительным теплосетям 12. Особенность теплового насоса - способность подведенной электроэнергии перекачивать несколько единиц тепловой. Потребитель получает количество теплоты 12. В то же время на производство электроэнергии на электростанциях затрачивается несколько единиц тепловой за счет сжигания топлива, это соотношение составляет 1/3. Отопительный коэффициент равен 1 1 5552 1 где- нагрев рабочего тела,Т 1, Т 2 - его температуры в теплоотдатчике и теплоприемнике. Из этой зависимости видно, что отопительный коэффициент тем выше, чем выше температура сетевой воды, подведенной к испарителю 4. Эффективность предлагаемого способа повышается тогда, когда в качестве центрального источника теплоты и электроэнергии 1 используется теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), на которой осуществляется комбинированная выработка тепловой и электрической энергии,что приводит к повышению коэффициента использования топлива в энергопроизводстве. Источники информации 1. Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. - М. 1972 (аналог). 2. Андерсен Н.Б. Централизованное теплоснабжение в Дании. Исследования и разработка технологии. Материалы министерства энергетики, Управления Энергетики, 1993. С. 32-34 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4