система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения

Формула изобретения

Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, включающая ТЭЦ, соединенную трубопроводом сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, содержащим, по крайней мере, испаритель и конденсатор, причем вход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, отличающаяся тем, что конденсатор теплового насоса также своим входом подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а выходы испарителя и конденсатора теплового насоса подключены через баки-аккумуляторы к потребителям холодной и горячей воды соответственно, кроме того, в систему введены пиковый водогрейный котел и второй тепловой насос, вход испарителя которого подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а выход подключен через бак-аккумулятор к потребителю холодной воды, конденсатор второго теплового насоса подключен к тепловому потребителю, при этом выход обратной воды теплового потребителя подключен к входу конденсатора, а вход теплового потребителя подключен к выходу конденсатора через пиковый водогрейный котел.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и систем водоснабжения и может быть использовано при обеспечении потребителей теплотой, горячей и холодной водой.

Известна система централизованного теплоснабжения (а.с. N 1800235 A1, SU, МКИ F 24 D 11/02), включающая удаленные друг от друга основной и пиковый теплоисточники и потребитель, заключающаяся в подаче прямой сетевой воды по подающей магистрали от основного теплоисточника к пиковому и теплопотребителю и возврате обратной сетевой воды по обратной магистрали. Удаленный теплоисточник оборудован тепловым насосом, содержащим по крайней мере испаритель и конденсатор. В тепловом насосе часть тепла прямой сетевой воды используют для получения пара рабочего тела (в испарителе), а конденсацию отработавшего пара рабочего тела ведут обратной сетевой водой (в конденсаторе), при этом нагретую воду подают на смешение с прямой сетевой водой. В данной системе вход и выход испарителя теплового насоса подключены к трубопроводу прямой сетевой воды, вход конденсатора теплового насоса подключен к трубопроводу обратной сетевой воды, а выход конденсатора соединен с трубопроводом прямой сетевой воды.

Недостатками известной системы централизованного теплоснабжения являются:

наличие двух магистральных трубопроводов прямой и обратной сетевой воды, что приводит к увеличению капитальной и эксплуатационной составляющей затрат в тепловые сети;

наличие на основном теплоисточнике (ТЭЦ) последовательно включенных в тракт обратной сетевой воды встроенного теплофикационного пучка конденсатора паровой турбины, сетевых подогревателей нижнего и верхнего отборов для нагрева теплоносителя до температур, обусловленных графиком теплофикационной нагрузки, что приводит к высоким потерям теплоты в трубопроводах сетевой воды и к увеличению удельного расхода условного топлива на отпуск теплоты.

Наиболее близкой к предлагаемой является система централизованного теплоснабжения (пат. N 2163703 A1, SU, МКИ F 24 D 11/02), включающая центральный тепловой пункт, соединенный подающим трубопроводом прямой сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, содержащим испаритель и конденсатор, причем вход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а выход соединен с потребителем горячей воды, выход и вход конденсатора теплового насоса подключены к потребителю теплоты. Тепловой насос выполнен абсорбционным бромисто-литиевым, в котором для испарения рабочего агента используют горячие газы, полученные за счет сжигания природного газа.

Недостатками известной системы централизованного теплоснабжения являются:

необходимость подачи на тепловой пункт сетевой воды с температурой, обусловленной режимом отпуска теплоты по "горячему водоснабжению", что приводит к снижению выработки электроэнергии на тепловой электростанции;

переменный характер разнородных тепловых нагрузок отопления и горячего водоснабжения затрудняет их регулирование с образованием в ночной период избытков горячей воды и необходимости ее слива в канализацию, обусловливая потери тепловой энергии и снижение экономичности системы;

работа теплового насоса ограничена отопительным периодом, что снижает технико-экономические показатели системы;

схема не учитывает возможности использования теплового насоса для обеспечения нагрузки холодного водоснабжения потребителей.

Задачей изобретения является создание системы централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, являющейся более экономичной.

Поставленная задача достигается тем, что в известной системе централизованного теплоснабжения, включающей потребители теплоты и горячей воды, центральный тепловой пункт, соединенный подающим трубопроводом прямой сетевой воды с удаленным тепловым пунктом, оборудованным тепловым насосом, содержащим по крайней мере испаритель и конденсатор, причем вход испарителя теплового насоса подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, согласно изобретению конденсатор теплового насоса также своим входом подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а выходы испарителя и конденсатора теплового насоса подключены через баки-аккумуляторы к потребителям холодной и горячей воды соответственно, кроме того, в систему введены пиковый водогрейный котел и второй тепловой насос, вход испарителя которого подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а выход подключен через бак-аккумулятор к потребителю холодной воды, конденсатор второго теплового насоса подключен к тепловому потребителю, при этом выход обратной воды теплового потребителя подключен к входу конденсатора, а вход теплового потребителя подключен к выходу конденсатора через пиковый водогрейный котел.

На чертеже схематически изображена одна из возможных систем централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, реализующая предлагаемый способ.

Система содержит трубопровод 1 исходной воды, установку для очистки воды 2, теплофикационный пучок 3 конденсатора паровой турбины ТЭЦ, трубопровод сетевой воды 4, по которому сетевая вода подается к удаленному тепловому пункту. Удаленный тепловой пункт содержит два тепловых насоса, которые состоят из испарителя 5, конденсатора 6, компрессора 7, приводного электродвигателя 8, редукционного клапана 9, бака-аккумулятора горячей воды 10, бака-аккумулятора холодной воды 11, насосов горячей и холодной воды 12 и 13, пикового водогрейного котла 14, теплового потребителя 15.

Данная система работает следующим образом. Исходная вода подается по трубопроводу 1 на установку для очистки воды 2 на ТЭЦ и прокачивается через теплофикационный пучок 3 конденсатора паровой турбины, где нагревается за счет конденсации водяного пара, поступающего из паровой турбины. Нагретая и очищенная от вредных примесей питьевая вода подается в трубопровод 4. По сетевому трубопроводу 4 вода транспортируется до удаленного теплового пункта (например, внутриквартального), оборудованного компрессионными тепловыми насосами. В обоих тепловых насосах низкопотенциальную теплоту сетевой воды передают рабочему телу теплового насоса в испарителе 5, в результате этого охлажденную воду подают в бак-аккумулятор холодной воды 11, откуда насосом 13 направляют потребителю. Конденсацию рабочего тела первого теплового насоса осуществляют сетевой водой в конденсаторе 6, подаваемой из трубопровода 4. Нагретую в конденсаторе сетевую воду до температуры горячего водоснабжения направляют в бак-аккумулятор горячей воды 10, откуда насосом 12 откачивают потребителю. Конденсацию рабочего тела второго теплового насоса производят обратной водой от теплового потребителя. Нагревая последовательно воду в конденсаторе 6 второго теплового насоса и пиковом водогрейном котле 14, ее подают тепловому потребителю 15. Таким образом, описанная система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения обладает более высокой экономичностью за счет того, что:

1. Система содержит лишь один магистральный трубопровод сетевой воды, обеспечивающий нагрузку отопления, горячего и холодного водоснабжения. При этом температура сетевой воды может быть 30-40°С, что снижает тепловые потери и затраты в тепловые сети.

2. Процесс нагрева очищенной воды на ТЭЦ ведут лишь в теплофикационном пучке конденсатора, что не снижает выработку электроэнергии на станции.

3. Выравнивание суточных графиков горячего и холодного водоснабжения осуществляется за счет установки баков-аккумуляторов, что позволяет исключить сбросы избытков воды в канализацию.

4. Предлагаемая система позволяет одновременно вырабатывать тепловую энергию для отопления зданий, горячую и холодную воду в течение годового периода, увеличивая продолжительность работы теплового насоса, что улучшает технико-экономические показатели системы теплоснабжения.