專利名稱：關(guān)于熱能分配系統(tǒng)的方法，和熱能分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種關(guān)于熱能分配系統(tǒng)的方法，在這種方法中，用一個管道或一組管道，把為對建筑物供熱而吸入載熱體和集中產(chǎn)生的熱能，分配到置于建筑物中的供熱設(shè)備；并且相應(yīng)地用一第二管道或一組第二管道，把由一個吸收式冷卻成套設(shè)備集中產(chǎn)生的冷卻能量，分配到建筑物中的冷卻設(shè)備。本發(fā)明還涉及一個熱能分配系統(tǒng)。
目前，冷卻建筑物的最常用的方法是使用一些冷卻成套設(shè)備，它們以壓縮機(jī)成套設(shè)備為基礎(chǔ)，且散布于使用地。其中，用電產(chǎn)生冷卻功率。建筑物冷卻對電力消耗的比例已變得日益重要；例如在歐洲南部，夏天出現(xiàn)電力消耗高峰。此外，鑒于電力生產(chǎn)情況，電力消耗的時間是不利的。對電力生產(chǎn)時必然產(chǎn)生的熱量，除了生產(chǎn)熱自來水之外，很難有任何其他用途，因此，它不得不在水路上例如用海水冷凝器來冷凝，或在空氣中用冷卻塔來冷凝。
也能夠在所謂吸收成套設(shè)備中，用從電力生產(chǎn)中得到的廢熱來生產(chǎn)冷卻功率，熟知的這類成套設(shè)備有溴化鋰/水和氨/水成套設(shè)備。借此能夠減小電力消耗，從而減小例如CO2的放出；并且目前全部廢棄的廢熱，能夠投入利用。
產(chǎn)生冷卻能量的最便宜的方式應(yīng)該是一種所謂的區(qū)域冷卻系統(tǒng)，其中，在動力廠集中生產(chǎn)冷卻功率，并且通過一個管道網(wǎng)用與區(qū)域供熱相同的方法把冷卻功率分配給用戶。這會對例如服務(wù)成本(目前分散系統(tǒng)的服務(wù)成本是高的)，使用可靠性、調(diào)平偶然負(fù)荷峰值效果等，產(chǎn)生積極的影響。
然而，區(qū)域冷卻系統(tǒng)由于投資成本高而未通用。雖然同電力價格相比，用這種方法產(chǎn)生冷卻的KWh價格是低的，但需求冷卻的小時數(shù)太少，以致在那些值得采用區(qū)域供熱系統(tǒng)的氣候地區(qū)，不能補(bǔ)償其投資成本。例如，在芬蘭，因此而未建造這樣的系統(tǒng)。它們主要建造在日本、朝鮮和美國。
同時提出的芬蘭專利申請940,342公開一種熱能分配系統(tǒng)，其中，通過安裝一個用于冷卻和加熱水的公用回管，能明顯降低分配網(wǎng)的成本。該專利中請還公開一些實(shí)施例，用它們能夠進(jìn)一步降低區(qū)域分配網(wǎng)的成本。其條件在于，按照芬蘭專利申請941,034和915,511中陳述的原則，來設(shè)計建筑物的供熱、自來水管道和空調(diào)系統(tǒng)。
此外，同時提出的芬蘭專利申請940,343公開一個熱傳遞系統(tǒng)，用它可使建筑物冷卻網(wǎng)與區(qū)域冷卻系統(tǒng)之間的獨(dú)立熱交換器成為多余的。這就省去一個區(qū)域冷卻系統(tǒng)的大成本的項(xiàng)目。
然而，該系統(tǒng)的最大成本項(xiàng)目，是由吸收成套設(shè)備及其冷凝器組成的。例如，在集中冷卻方面，按照芬蘭貿(mào)易與工業(yè)部和熱動力廠協(xié)會的指令進(jìn)行了一項(xiàng)研究，該研究評述它們對總投資的比例達(dá)50％左右。
本發(fā)明之目的在于提供一種方法和一個系統(tǒng)，藉此克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。這是用根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的方法的特征在于，把供熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)的返回液體用作冷卻成套設(shè)備中的冷凝水，并且至少使一部分離開冷卻成套設(shè)備的冷凝水，直接反向供應(yīng)給供熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)的返回液體。而本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于，冷卻成套設(shè)備被安排成，用從加熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)得到的返回液體來冷凝；并且至少一部分用于冷凝的液體被安排成，直接反向供應(yīng)給返回管道。
本發(fā)明之主要優(yōu)點(diǎn)在于，同現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠明顯降低吸收成套設(shè)備的總成本，從而明顯提高區(qū)域冷卻系統(tǒng)的可應(yīng)用性。整體上可重新利用為吸收成套設(shè)備安排的加熱功率，以能夠預(yù)熱區(qū)域加熱系統(tǒng)的供水。此外，本發(fā)明可解決許多涉及腐蝕、生水處理、衛(wèi)生、和健康危害的技術(shù)問題。當(dāng)在實(shí)踐上有可能建造一個區(qū)域冷卻系統(tǒng)時，也實(shí)現(xiàn)區(qū)域冷卻的上述優(yōu)點(diǎn)。
下面參照附圖中說明的實(shí)施例，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1說明一個2室吸收成套設(shè)備的全圖；圖2示意地說明圖1的設(shè)備怎樣連接于一個區(qū)域冷卻系統(tǒng)和一個能量生產(chǎn)系統(tǒng)；
圖3說明一個根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施例的全圖；和圖4說明一個根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施例的全圖。
圖1說明一個常規(guī)2室溴化鋰/水吸收成套設(shè)備。而圖2說明圖1的設(shè)備怎樣連接于一個地區(qū)冷卻系統(tǒng)和一個能量生產(chǎn)系統(tǒng)。圖1還說明在吸收成套設(shè)備的不同部分經(jīng)常呈現(xiàn)的溫度。為了清楚起見，圖2不包括用于致冷劑的回路。
成套設(shè)備按下述原則操作。在成套設(shè)備的沸騰器單元17中，此處壓力較高，水與溴化鋰作為溶液而存在。用熱水或汽使溴化鋰從該溶液沸騰；用泵22從汽輪機(jī)9的冷凝管20得到的熱水或汽，并通過控制閥21以較低的溫度使它返回到冷凝管。
在冷凝單元18，把蒸發(fā)的溴化鋰?yán)淠揭簯B(tài)；在此用一個冷卻水泵23通過一個冷凝管25和通過一個控制閥24，從一個水冷卻器取出冷凝水，由此水冷卻溴化鋰。
被冷凝成液態(tài)的溴化鋰流到一個蒸發(fā)單元16，在此用低壓蒸發(fā)它。在蒸發(fā)期間，熱量被吸收，從而實(shí)現(xiàn)圖1標(biāo)記的溫度。在蒸發(fā)器單元16，對用泵15通過控制閥14從區(qū)域冷卻網(wǎng)的回管2得到的水，進(jìn)行冷卻，并把它泵入一個區(qū)域冷卻系統(tǒng)的供給管3中。
在吸收成套設(shè)備中，溴化鋰從蒸發(fā)器單元16流到一個吸收單元19；在此它吸收水，再生成溶液，并用泵23泵回到沸騰器部分17。通過用泵23、閥24和管25得到的冷凝水進(jìn)行冷卻，來實(shí)現(xiàn)吸收單元中的液化。
圖中未示出用于冷卻冷凝水的設(shè)備。在吸收成套設(shè)備中，通常在海水熱交換器、冷卻塔或類似設(shè)備中冷卻受熱后的水。
圖1標(biāo)記的吸收成套設(shè)備的不同部分的溫度表明，冷凝水的溫度幾乎等于，區(qū)域冷卻/區(qū)域供熱系統(tǒng)中回水的溫度。
上述觀測已導(dǎo)致一種構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的認(rèn)識不用各獨(dú)立冷卻設(shè)備產(chǎn)生的水，而用從區(qū)域供熱/區(qū)域冷卻系統(tǒng)得到的回水作為吸收成套設(shè)備中的冷凝水；并且當(dāng)它已吸收那種吸收成套設(shè)備的剩余熱量時，回水被預(yù)熱，且送回到用于熱自來水生產(chǎn)的回管中。
上述基本思想可明顯地降低吸收成套設(shè)備的投資成本。根據(jù)上述研究，冷凝水的冷卻成本約占吸收成套設(shè)備的總成本的30％，即，約占整個區(qū)域冷卻系統(tǒng)中投資的1 5％。在此可完全省去這個成本項(xiàng)目，或至少顯著地降低它。
除了上述情況以外，還應(yīng)當(dāng)指出，能夠按照一種閉合環(huán)式回路實(shí)現(xiàn)冷凝回路，借此能夠把冷卻系統(tǒng)的腐蝕、污染和阻塞問題和有關(guān)的維修成本，完全消除或明顯減少。當(dāng)采用本發(fā)明時，無需關(guān)于水處理的投資成本或操作成本，也無需水消耗費(fèi)。伴隨冷卻塔的一個特殊問題是由下述事實(shí)造成的健康危害在這些冷卻塔中生長legionella和其他類似的細(xì)菌。這個缺點(diǎn)也由本發(fā)明消除或至少明顯減小。
上面的描述旨在闡明本發(fā)明的背景與基礎(chǔ)。
圖3說明一個根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施例。在圖3中，用泵23通過管道34和控制閥24從區(qū)域加熱/冷卻系統(tǒng)的回管2把水抽出，并把它泵入吸收成套設(shè)備的吸收單元19，和進(jìn)一步泵入冷凝單元18。大部分水是通過回管26引回到區(qū)域供熱/區(qū)域冷卻系統(tǒng)的回管2的。如果不需要全部的冷卻功率，就通過循環(huán)管25使一部分水返回到泵23。
通過回管26泵入?yún)^(qū)域供熱系統(tǒng)回管2的和預(yù)熱到約40℃溫度的水，與一部分回水相混合；此回水尚未用閥1 4和泵1 5隔離，以便在吸收成套設(shè)備的蒸發(fā)器單元16中冷卻，并作為區(qū)域冷卻水而引導(dǎo)到區(qū)域冷卻系統(tǒng)的供應(yīng)管3。用泵27使混合后的水通過控制閥28泵入熱交換器11；在熱交換器中，它在夏天被加熱約65°至75℃的溫度，并引導(dǎo)到區(qū)域供熱系統(tǒng)的供應(yīng)管1。閥7在夏天關(guān)閉區(qū)域供熱管1與區(qū)域冷卻管3之間的管道；而在冬天，如果區(qū)域冷卻管3要用于存貯熱量或用于傳遞區(qū)域熱量，則打開該管道。
用泵22把從汽輪機(jī)9得到的一部分冷凝液泵入吸收成套設(shè)備的沸騰器單元，在此它從水蒸發(fā)溴化鋰，并又通過控制閥21而返回到冷凝管。經(jīng)混合的冷凝液通過熱交換器11流到冷凝器12，在此例如由用泵29通過控制閥30得到的生水來冷卻它。用供水泵13從此把水泵入蒸氣沸騰器8，并用管道10把在其中生成的蒸氣引導(dǎo)到汽輪機(jī)9，在此蒸發(fā)冷凝，隨后回到冷凝管20。
用管1把區(qū)域供熱水引導(dǎo)到建筑物4中的熱量消耗設(shè)備6，在夏天通常是引導(dǎo)到自來水熱交換器中。相應(yīng)地，用管道3把冷卻水引導(dǎo)到需要冷卻功率的設(shè)備5中，通常是引導(dǎo)到供給空調(diào)設(shè)備的熱交換器中。水從上述兩種設(shè)備，返回到公用回管2中。
與本發(fā)明應(yīng)用有關(guān)的問題是建筑物中自來水的消耗變化很大；并且如果經(jīng)過成套設(shè)備前的水溫是+25℃和經(jīng)過成套設(shè)備后的水溫是+40℃，和如果供水溫度是+65℃，則在需要冷卻的建筑物中的估計日常消耗量，不足以補(bǔ)償吸收成套設(shè)備冷卻所需的水流。
通常在溫帶的居住區(qū)中，大多數(shù)建筑物沒有冷卻系統(tǒng)；例如在住宅中，冷卻系統(tǒng)是很稀少的。此外，對大多數(shù)建筑物，蒸發(fā)冷卻是充分的。例如在芬蘭，全部新建筑物中的不到10％具有機(jī)械冷卻系統(tǒng)。然而，甚至在這些建筑物中，也需要自來水。在居住區(qū)中自來水總消耗量通常足以補(bǔ)償，服務(wù)于需要冷卻建筑物的吸收成套設(shè)備的冷卻水需求。為了說明這種情況，在圖3中，區(qū)域供熱管1和回管通過需要冷卻的建筑物4而延伸。圖3還說明一個事實(shí)如果不在很集中的居住區(qū)內(nèi)建造一個區(qū)域冷卻網(wǎng)，則通常是不經(jīng)濟(jì)的。
然而，如果由于某種特殊情況而自來水消耗量不足，則能按圖4使用本發(fā)明的原則。在圖4中，有一個冷凝器32，它裝在吸收成套設(shè)備的冷卻回路的循環(huán)管中；在所述冷凝器中，例如用泵31借助通過控制閥33循環(huán)的生水來冷卻循環(huán)水。在任何情況下，冷凝器32的只是常規(guī)系統(tǒng)中冷凝器尺寸的幾分之一。這種解決辦法還意味著明顯節(jié)約投資，但也部分喪失其他的技術(shù)優(yōu)勢。然而，必須記住，冷凝器32只在高峰負(fù)荷情況下使用一段短時間，故阻塞腐蝕和其他問題明顯小于常規(guī)廠，例如生水成本等也是如此。
該網(wǎng)具有存貯能力，用它能夠調(diào)平自來水消耗的1或2小時的短期峰值。而調(diào)平長期峰值是比較困難的。在辦公室和商業(yè)房和公用建筑物中，自來水消耗高峰與最大冷卻功率互相一致，且互相補(bǔ)償。而在住宅中，這是一些應(yīng)當(dāng)利用其自來水消耗的建筑物，其情況是不同的。
在住宅中，在工作日，自來水消耗從7am至3pm是相當(dāng)平穩(wěn)的，其后開始增加。在約9pm達(dá)到高峰。夜間消耗是小的。
在辦公房，冷卻需求已在已在9am開始，在11am達(dá)到最大，并保持恒定，直至6pm為止，在8pm結(jié)束。其消耗是平穩(wěn)的，因?yàn)檎舭l(fā)冷卻具有峰值削減能力。
在自來水峰值消耗與最大冷卻效率之間的相位移動是如此之大，以致于區(qū)域冷卻網(wǎng)不能夠彌補(bǔ)它。借助于適合裝在該系統(tǒng)中的或與其相連的一個冷卻貯熱器能夠消除上述問題。
上面借助某些類型的實(shí)施例描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而能夠在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)很自由地修改它。因此，應(yīng)該了解，本發(fā)明的系統(tǒng)不一定必須與圖中所述相同，而其他一些類型的解決辦法也是可能的。所有目前已知的管道連接都能用于本發(fā)明。如果冷凝水溫度等適宜，則還能夠用其他已知的冷卻成套設(shè)備取代吸收成套設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種關(guān)于熱能分配系統(tǒng)的方法，在這種方法中，用一個管道或一組管道(1)，把為對建筑物(4)供熱而吸入載熱體的和集中產(chǎn)生的加熱能量，分配到安裝在建筑物內(nèi)的供熱設(shè)備(6)中；并且相應(yīng)地，用一個第二管道或一組第二管道(3)，把由一個吸收式冷卻成套設(shè)備(16-19)集中產(chǎn)生的冷卻能量，分配到建筑物內(nèi)的冷卻設(shè)備(5)中；其特征在于使用供熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)的返回液體(2)，作為冷卻成套設(shè)備(16-19)內(nèi)的冷凝水；并且至少使一部分離開冷卻成套設(shè)備(16-19)的冷凝水，直接返回到供熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)的返回液體(2)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在冷卻成套設(shè)備(16-19)的冷卻回路中循環(huán)的水，是用一個冷凝器(32)來冷卻的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于冷凝水用來生產(chǎn)區(qū)域供熱系統(tǒng)用的熱供水。
4.一種熱能分配系統(tǒng)，其中，用一個管道或一組管道(1)，把為對建筑物(4)供熱而吸入載熱體的和集中產(chǎn)生的供熱能量安排成，分配到安裝在建筑物內(nèi)的供熱設(shè)備(6)中；并且相應(yīng)地，用一個第二管道或一組第二管道(3)，把由一個吸收式冷卻成套設(shè)備(16-19)集中產(chǎn)生的冷卻能量安排成，分配到建筑物內(nèi)的冷卻設(shè)備(5)中；其特征在于冷卻成套設(shè)備(16-19)被安排成，使用從一個供熱能量/冷卻能量傳遞系統(tǒng)的回管(2)得到的返回液，進(jìn)行冷凝；并且至少一部分用于冷凝的液體被安排成，直接返回供應(yīng)到回管(2)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于在冷卻成套設(shè)備(16-19)內(nèi)的冷卻回路的循環(huán)管道(25)中，裝有一個冷凝器(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于用于冷凝的液體被安排成，用來生產(chǎn)區(qū)域供熱用的熱供水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種關(guān)于熱能分配系統(tǒng)的方法，和一種熱能分配系統(tǒng)。在本發(fā)明中，用一個管道或一組管道(1)，把為建筑物(4)供熱而吸入載熱體的和集中產(chǎn)生的加熱能量，分配到安裝在建筑物內(nèi)的供熱設(shè)備(6)中；并且相應(yīng)地，用一個第二管道或一組第二管道(3)，把由一個冷卻成套設(shè)備(16-19)集中產(chǎn)生的冷卻能量，分配到建筑物內(nèi)的冷卻設(shè)備(5)中。為了降低成本，冷卻成套設(shè)備(16-19)被安排成，使用從一個供熱能量/冷卻能量傳送系統(tǒng)的回管(2)得到的返回液體，進(jìn)行冷凝；并且至少一部分用于冷凝的液體被安排成，直接返回供給回管(2)。
文檔編號F24F5/00GK1139478SQ95191328
公開日1997年1月1日 申請日期1995年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月24日
發(fā)明者塞普波·萊斯金恩 申請人:Abb安裝公司