Способ тепловой подготовки воздуха

Авторы патента:

F24D11/00 - Системы центрального отопления с использованием тепла, аккумулируемого в теплоемких массах (автономные подогреватели теплоемких масс F24D 15/02; теплоемкие массы см. соответствующие подклассы)

Владельцы патента RU 2583603:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения и может быть использовано для энергосберегающего и экологичного кондиционирования больших объемов воздуха. Техническим результатом предлагаемого решения является повышение энергетической эффективности теплохладоснабжения. Для достижения этого результата в известном способе тепловой подготовки воздуха, включающем размещение в речной воде теплообменных каналов и извлечение из воды или сброс в нее низкопотенциальной тепловой энергии путем организации движения атмосферного воздуха в каналах при наличии температурного градиента между воздухом и водой, извлечение или сброс тепловой энергии при естественных колебаниях температур речной воды и атмосферного воздуха сопровождают регулированием мощности теплового потока за счет изменения расхода воздуха в теплообменных каналах, а температурный градиент между воздухом и водой обеспечивают путем регулирования температурного режима речного стока. 1 ил.

Известен способ тепловой подготовки воздуха, включающий устройство в грунтовом массиве теплообменных каналов, организацию движения по ним теплоносителя и извлечение из грунта или сброс в грунт низкопотенциальной тепловой энергии (патент РФ №2499197, опубл. 20.11.2013, бюл. №32).

Недостатками данного способа являются значительные затраты на размещение в грунте теплообменных каналов большого сечения и низкая энергетическая эффективность из-за малой величины теплосъема или теплосброса с единицы длины теплообменных каналов.

Известен способ тепловой подготовки воздуха, включающий размещение в речной воде теплообменных каналов и извлечение из воды или сброс в нее низкопотенциальной тепловой энергии путем организации движения атмосферного воздуха в каналах при наличии температурного градиента между воздухом и водой (авторское свидетельство СССР №1321906, опубл. 07.07.1987, бюл. №25).

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является низкая энергетическая эффективность тепловой подготовки воздуха в связи с отсутствием регулирования процесса теплообмена при естественных колебаниях температур речной воды и атмосферного воздуха.

Задачей изобретения является повышение энергетической эффективности тепловой подготовки больших объемов воздуха.

Достигается это тем, что в способе тепловой подготовки воздуха, включающем размещение в речной воде теплообменных каналов и извлечение из воды или сброс в нее низкопотенциальной тепловой энергии путем организации движения атмосферного воздуха в каналах при наличии температурного градиента между воздухом и водой, извлечение или сброс тепловой энергии при естественных колебаниях температур речной воды и атмосферного воздуха сопровождают регулированием мощности теплового потока за счет изменения расхода воздуха в теплообменных каналах, а температурный градиент между воздухом и водой обеспечивают путем регулирования температурного режима речного стока.

Отличительные признаки - регулирование мощности теплового потока при естественных колебаниях температур речной воды и атмосферного воздуха за счет изменения расхода воздуха в теплообменных каналах, а также обеспечение температурного градиента между воздухом и водой путем регулирования температурного режима речного стока. Эти признаки дают возможность передавать максимальное количество тепловой энергии от воды к воздуху или наоборот при минимальных затратах энергии на перемещение воздуха.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение энергетической эффективности тепловой подготовки воздуха.

Заявляемый способ поясняется чертежом, где 1 - река; 2 - вентиляторная станция; 3 - нагнетательный воздухопроводный канал вентиляторной станции; 4 - впускной коллектор; 5 - теплообменные воздухопроводные каналы; 6 - выпускной коллектор; 7 - теплоизолированный воздухопроводный канал; 8 - объект теплохладоснабжения, например комплекс спортивных сооружений; 9 - плотина; 10 - водохранилище.

Способ осуществляется следующим образом.

На берегу реки 1 устанавливают вентиляторную станцию 2. Нагнетательный канал 3 вентиляторной станции сопрягают с впускным коллектором 4, к которому присоединяют несколько выполненных из металлических труб теплообменных воздуховодов 5, проложенных через русло реки на другой берег к выпускному коллектору 6, откуда прошедший тепловую подготовку воздух доставляется по теплоизолированному каналу 7 к потребителю холода или тепла 8. Для регулирования температурного режима речной воды теплообменную установку размещают на участке реки с зарегулированным стоком, прилегающем, например, к нижнему бьефу плотины 9.

В жаркое время года атмосферный воздух, перемещаемый вентилятором 2 по воздуховодам 5, отдает свое тепло речной воде, в результате чего к потребителю поступает охлажденный воздух. В холодное время года подаваемый в теплообменные каналы воздух забирает тепло от речной воды и поставляется потребителю нагретый до положительных температур. Важнейшим условием энергетической эффективности описываемых теплообменных процессов является обеспечение оптимальной скорости выравнивания температур воздуха и воды по длине теплообменных каналов. Для выполнения этого условия при естественных колебаниях температур атмосферного воздуха и речной воды соответствующим образом регулируют мощность теплового потока через стенки погруженных в реку каналов. Если выравнивание температур при текущем температурном напоре между водой в реке и атмосферным воздухом происходит ближе конца теплообменных участков, увеличивают расход воздуха в воздуховодах. И наоборот, если длина теплообменных участков оказывается недостаточной для выравнивания температур - уменьшают расход воздуха.

Для увеличения текущих значений температурного градиента между атмосферным воздухом и речной водой регулируют температуру воды в реке путем изменения глубины водозабора в водохранилище 10 или за счет перераспределения во времени объемов речного стока в нижний бьеф плотины 9.

Реализация способа наиболее эффективна в нижних бьефах плотин высоконапорных гидроэлектростанций (ГЭС), где круглогодично регистрируются высокие градиенты температур между атмосферным воздухом и речной водой. Например, температура воды в реке Енисей в районе города Красноярска, расположенного в 40 км ниже плотины Красноярской ГЭС, в летние месяцы не превышает 6÷12°С, а зимой река сохраняет положительную температуру, не замерзая даже в пятидесятиградусные морозы.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить энергетическую эффективность кондиционирования больших объемов воздуха в связи с возможностью регулирования процесса его тепловой подготовки в погруженных в реку теплообменных каналах.

Способ тепловой подготовки воздуха, включающий размещение в речной воде теплообменных каналов и извлечение из воды или сброс в нее низкопотенциальной тепловой энергии путем организации движения атмосферного воздуха в каналах при наличии температурного градиента между воздухом и водой, отличающийся тем, что извлечение или сброс тепловой энергии при естественных колебаниях температур речной воды и атмосферного воздуха сопровождают регулированием мощности теплового потока за счет изменения расхода воздуха в теплообменных каналах, а температурный градиент между воздухом и водой обеспечивают путем регулирования температурного режима речного стока.

(57) Центральный ствол коммуникаций, предназначенный для того, чтобы по существу направлять воздух, проходящий через него в продольном направлении, имеет по меньшей мере одну стенку, состоящую из литого материала с большой тепловой массой, в которую в процессе литья встроен по меньшей мере один трубопровод, причем один трубопровод предназначен для циркуляции текучей среды через всю по меньшей мере одну стенку при температуре, отличной от температуры окружающего воздуха, проходящего через центральный ствол коммуникаций, для обеспечения теплопередачи через указанную по меньшей мере одну стенку между текучей средой, находящейся в указанном по меньшей мере одном трубопроводе, и воздухом, проходящим через центральный ствол коммуникаций.

Универсальная система энерго- и водоснабжения // 2526771

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к электростанциям, работающим по паротурбинному циклу Ренкина (КЭС, АЭС, солнечные электростанции). Сущность изобретения: предлагается система дальнего электро-, тепло- и водоснабжения, где охлаждающая вода после нагрева в конденсаторах паровых турбин транспортируется в обслуживаемый город, где используется в качестве источника низкопотенциальной теплоты для всех типов городских теплонасосных установок.

Многоцелевая теплонасосная установка // 2519895

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к промышленной энергетике. Теплонасосная установка, работающая на низкотемпературном рабочем теле - диоксиде углерода по циклу Лоренца, включающая компрессор, приводной электрический или газотурбинный двигатель, теплообменники для выработки теплоносителей, испаритель рабочего тела и низкопотенциальный источник теплоты, при этом компрессор осуществляет многоступенчатое сжатие рабочего тела, которое после каждой ступени сжатия частично отводится из компрессора и с помощью теплообменников используется для независимого нагрева теплоносителей, а охлажденные в теплообменниках потоки рабочего тела, имеющего разные давления, включаются в единый поток, поступающий в испаритель теплонасосной установки, что обеспечивается выравниванием давлений с помощью дроссельных вентилей.

Способ управления комбинированным устройством и комбинированное устройство, реализующее данный способ // 2516091

Изобретение относится к способу управления комбинированным устройством и комбинированному устройству, в котором может быть применен данный способ. Способ управления устройством 1, которое содержит, по меньшей мере, компрессорную установку 2 и/или устройство для сушки с одной стороны и систему 3 регенерации тепла с другой стороны.

Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта // 2499197

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Способ обеспечения нагрузки отопления в системах централизованного теплоснабжения // 2485408

Система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками // 2483252

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности управления когенерирующими установками.

Аккумулятор тепла // 2459154

Устройство и способ регулирования подачи горячей воды // 2459153

Гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения // 2436016

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Устройство для рекуперации отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (снр) при пиковой электрической нагрузке и способ его работы // 2645652

Изобретение относится к устройству рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы. Устройство содержит внутреннюю секцию энергетической установки и теплообменную секцию, причем указанная внутренняя секция содержит теплообменник, электрический тепловой насос для рекуперации отработанного тепла, электрический тепловой насос для аккумуляции энергии, высокотемпературный /низкотемпературный баки для хранения воды, нагреватель тепловых контуров, клапаны и циркуляционные водяные насосы. Теплообменная секция содержит высокотемпературный и низкотемпературный баки для хранения воды, электрический тепловой насос, теплообменник, клапаны и циркуляционный водяной насос. Устройство может работать соответственно в периоды провала электрической нагрузки, неизменной электрической нагрузки и пиковой электрической нагрузки путем комбинации различных клапанных переключателей, причем высокотемпературный бак для хранения воды используют для балансировки разницы между количеством подводимого тепла в систему и тепловой нагрузкой, а низкотемпературный бак используют для стабилизации количества извлекаемого рекуперированного отведенного тепла, тем самым, решая проблему ограничения способности выработки электроэнергии при пиковой нагрузке из-за зависимости выработки электроэнергии и теплоснабжения в традиционном режиме работы «тепло обуславливает электричество», причем СНР устройство может участвовать в регулировании мощности энергосистемы, которое может быть улучшено таким образом, чтобы иметь дело с условием постоянно растущей разности между максимумом и минимумом электрической нагрузки, причем поглощающая способность энергосистемы для ветроэнергетики может быть улучшена, с тем чтобы снизить явление «приостановки вентилятора». 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.