СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системах теплоснабжения и кондиционирования зданий и сооружений, предпочтительно торговых центров.
Известны системы теплоснабжения зданий, содержащие местные системы отопления, подключенные к подающей и обратной магистралям теплосети, теплоисточник, содержащий регулятор подпитки, соединенный с регулирующим органом на подпиточном трубопроводе теплосети и датчиком давления, установленным на обратной магистрали теплосети в месте подключения подпиточного трубопровода на теплоисточнике (см. Соколов Е.Я. "Теплофикация и тепловые сети". -5-е изд. - М.: Энергоиздат, 1982, рис.5.10, с.149-150).
Недостатком известных решений является низкая надежность систем теплоснабжения, обусловленная возможностью опорожнения местных систем отопления при максимальном водоразборе из теплосети.
Известна система теплоснабжения здания, включающая тепловые пункты зданий, в которых теплоноситель, поступающий от прямого трубопровода теплоцентрали, используется в контуре циркуляции отопительных приборов здания и далее возвращается из теплового пункта здания в обратный трубопровод теплоцентрали (RU №2148211, МКИ F24D 3/12, 2000 г.).
∗
Основным недостатком такой централизованной системы теплоснабжения является то, что температура теплоносителя, возвращаемого из теплового узла здания в обратный магистральный трубопровод тепловой сети, высока относительно температуры окружающей среды, однако недостаточна для дальнейшего целевого использования сетевого теплоносителя (СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Госстрой России, 1998, с.4-10). Такая система теплоснабжения имеет низкий коэффициент полезного использования тепловой энергии прямого теплоносителя и большие тепловые потери в окружающую среду при транспортировании обратного теплоносителя к источнику централизованного теплоснабжения центральной котельной или ТЭЦ. В последнем варианте система обладает еще одним недостатком -необходимостью дополнительного, более глубокого охлаждения возвратного теплоносителя для его дальнейшего использования в технологическом цикле ТЭЦ.
∗
Известна также система теплоснабжения здания, включающая тепловой узел здания, снабженный нагревательным устройством, выполненным с возможностью отбора теплоносителя с различными тепловыми параметрами в локальные контуры отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, содержащая запорно-регулировочную арматуру и контрольно измерительную аппаратуру (Система нормативных документов в строительстве. Своды правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловых пунктов СП41-101-95. Минстрой России. - М., 1997, с.9 - прототип). Строительные нормы и правила СНиП 2.04.07-86, с.23.
Недостаток этого решения недостаточная эффективность теплоснабжения многоэтажных торговых центров (зданий с большими по высоте и площади внутренними помещениями, при наличии нескольких входов), затрудняющая поддержания комфортных температурных режимов во внутреннем пространстве здания.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель выражается в повышении эффективности теплоснабжения зданий многоэтажных торговых центров.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в, обеспечении комфортных температурных режимов во внутреннем пространстве здания стабильных во всех его помещениях, при минимизации эксплуатационных расходов на содержание здания по теплоснабжению.
Поставленная задача решается тем, что система теплоснабжения здания, включающая тепловой узел здания, снабженный нагревательным устройством, выполненным с возможностью отбора теплоносителя с различными тепловыми параметрами в локальные контуры отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, содержащая насосную установку, запорно-регулировочную арматуру и контрольно измерительную аппаратуру, отличается тем, что в качестве нагревательного устройства использованы параллельно включенные, по меньшей мере, две абсорбционные бромисто-литиевые машины двойного назначения, выполненные с возможностью работы по циклу теплового насоса, при этом, абсорбционные бромисто-литиевые машины включены в контур горячего водоснабжения, в контур зимнего предварительного нагрева приточного воздуха и воздуха воздушных завес на входах здания, и в контур системы кондиционирования с температурой теплоносителя, при этом, для отопления и кондиционирования помещений торгового центра используют фанкойлы, размещенные в межпотолочном пространстве каждого этажа, по меньшей мере, по два на этаж, выполненные с возможностью очистки и температурной подготовки приточного воздуха, подключаемые по теплоносителю к абсорбционным бромисто-литиевым машинам по двухтрубной схеме, при этом, вооздуховоды приточно-вытяжной вентиляции выполнены из стекломагния, кроме того, в состав системы теплоснабжения здания включены градирни, установленные на крыше здания и гидравлически связанные с абсорбционными бромисто-литиевыми машинами. Кроме того, гидравлический контур абсорбционных бромисто-литиевых машин подключен к баку дополнительной питательной воды, связанному с внешней системой водоснабжения, через установку водоподготовки. Кроме того, насосная установка, содержит параллельные ветки, каждая из которых включает цепочку, содержащую последовательно установленные первую задвижку, электромагнитный клапан, манометр, насос, У-образный фильтр и вторую задвижку, при этом насос разъемно включен в названную цепочку. Кроме того, на гидравлических входах и выходах абсорбционных бромисто-литиевых машин последовательно установлены манометр, термометр, указатель водяного потока и задвижка, при этом они разъемно связаны с сопрягаемыми с ними магистралями.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию « новизна ».
Совокупность признаков полезной модели обеспечивают решение заявленной технической задачи, а именно, обеспечивает возможность повышения эффективности теплоснабжения зданий многоэтажных торговых центров.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана схема системы теплоснабжения здания; на фиг.2 показана расшифровка условных обозначений приведенных на схеме; на фиг.3 дана спецификация АБХН.
На чертеже показаны абсорбционные бромисто-литиевые машины двойного назначения 1(АБХМ), контур горячего водоснабжения 2 (с температурой воды 65/50°С, здесь и далее вначале указана температура воды на нагнетательной ветви т.е. 65°С, а под чертой дана температура воды на обратной ветви т.е. 50°С), контур 3 зимнего предварительного нагрева приточного воздуха и воздуха воздушных завес на входах здания (с температурой воды 95/70°С), контур системы кондиционирования 4 с температурой теплоносителя 65/50°С или 5/11°С. Кроме того, показаны фанкойлы 5, воздуховоды 6, градирни 7, бак 8 дополнительной питательной воды, связанный с внешней системой водоснабжения 9, через установку водоподготовки 10, насосная установка 11, содержащая параллельные ветки 12, первая задвижка 13, электромагнитный клапан 14, манометр 15, насос 16, У-образный фильтр 17 и вторая задвижка 18. Кроме того показано контрольно-измерительное оборудование АБХМ: манометр 19, термометр 20, указатель водяного потока 21 и задвижки 22.
АБХМ 1 работают по циклу теплового насоса при использовании теплоты сгорания природного газа. Контур горячего водоснабжения 2 обеспечивает круглогодичное горячее водоснабжение санитарно-бытовых потребителей. Контур 3 зимнего предварительного нагрева приточного воздуха и воздуха воздушных завес на входах здания с температурой теплоносителя 95/70°С предназначен для предварительного нагрева воздуха приточных установок и воздушных завес в зимний период. Контур системы кондиционирования 4 с температурой теплоносителя 65/50°С (5/11°С) используется для соответствующей подготовки (нагрева или охлаждения) воздуха используемого в системе кондиционирования.
Фанкойлы 5 (также называемые вентиляторными доводчиками) это агрегаты, включающие: вентилятор, теплообменник, фильтр для очистки воздуха и пульт управления (фактически это блок, сходный по своему устройству, дизайну и назначению с внутренним блоком кондиционера (сплит-системы). В фанкойле вторичный воздух, или смесь первичного и рециркуляционного воздуха в зависимости от периода года охлаждается или нагревается в теплообменнике. К фанкойлам по системе трубопроводов подводится холодная вода в теплый период года или горячая вода в холодный периоды года, т.е. фанкойлы работают в режиме охлаждения в теплый период и нагревания в холодный. Число фанкойлов, работающих в системе центрального кондиционирования здания, ограничено лишь мощностью холодильной машины. Как и сплит-системы, фанкойлы могут быть настенного, напольного, потолочного, кассетного, канального и других типов.
Воздуховоды 6 приточно-вытяжной вентиляции изготавливаются из современного негорючего материала - стекломагний. Этот материал не опасен для здоровья человека, не требует дополнительной теплоизоляции, гладкая поверхность препятствует образованию шума, не подвергается коррозии. Технология сборки позволяет собирать (склеивать) воздуховоды прямо на месте из листов. Срок эксплуатации составляет более 20 лет, что значительно превышает срок годности воздуховодов из оцинкованного железа. Использование такого материала для изготовления воздуховодов позволяет отказаться от использования стали, чем значительно снизит несущую нагрузку на конструкцию здания.
Градирни 7, выполнены, как вентиляторные закрытые тепломассообменные аппараты рекуперативного типа, в которых охлаждаемая вода подается в теплообменник, наружная поверхность которого обдувается потоком воздуха и орошается оборотной водой. Они конструктивно не отличаются от известных устройств сходного назначения и производительности и предназначены для охлаждения воды циркулирующей в контуре системы кондиционирования 4 (в летний период). Их монтируют на крыше здания, защищая от нагрева солнечным теплом и от дождя.
Насосы 16 конструктивно не отличаются от известных, используемых для аналогичных целей, кроме насосов, используемых для подачи питательной воды, в качестве которых целесообразно использовать частотно-регулируемые насосы (эти насосы на чертежах не показаны).
Запорная арматура и контрольно-измерительная аппаратура по конструкции соответствуют известным устройствам сходного назначения и производительности.
Заявленная система теплоснабжения работает следующим образом.
Работа абсорбционных холодильных машин основана на применении бинарного раствора, т.е. смеси двух жидкостей с резко отличающейся температурой кипения, при этом жидкость с более низкой температурой кипения (вода) является холодильный агентом, а жидкость с более высокой температурой кипения (водный раствор бромистого лития) - абсорбентом (поглотителем). Данный абсорбент способен в большом количестве за короткий промежуток времени поглощать пары холодильного агента, кроме того при использовании в системах кондиционирования воздуха он более безвреден по сравнению с аммиаком (используемым в водно-аммиачных абсорбционных холодильных машинах). При этом, холодильные машины этого типа обладают целым рядом достоинств, к которым следует отнести компактность, безвредность, безопасность (вследствие малого давления в системе), отсутствие вибраций, позволяющее устанавливать их в верхних этажах зданий, а также надежность.
В теплообменном блоке (на чертежах не показан) происходит выпаривание водного раствора бромистого лития за счет теплоты сжигаемого газа. Т.к. температура кипения воды значительно ниже температуры кипения бромистого лития, при нагревании из раствора выделяется практически чистый водяной пар. Из этого блока водяной пар поступает в конденсатор (на чертежах не показан), где сжимается, отдавая тепло конденсации воде циркулирующей в системе отопления. Конденсат сливается в испаритель АБХМ(на чертежах не показан), куда также поступает отепленная вода из оросительной камеры фанкойла 5, где распыляется специальным устройством. Испаритель АБХМ (на чертежах не показан)соединен с абсорбером АБХМ(на чертежах не показан), в котором находится раствор бромистого лития. Ввиду того что бромистый литий интенсивно поглощает водяной пар, в испарителе происходит процесс испарения воды, а за счет этого и ее охлаждение. Холодная вода насосной установкой 11 подается к форсункам оросительной камеры фанкойла 5 для охлаждения воздуха. Теплота, образующаяся в абсорбере вследствие поглощения водяных паров раствором бромистого лития, отводится приточной водой из градирни 7.
В аппаратах АБХМ процессы протекают под вакуумом, поэтому они должны быть полностью герметичны. Вакуум в аппаратах поддерживается при помощи вакуум-насосов(на чертежах не показаны), отсасывающих воздух из абсорбера и испарителя.
Фанкойлы 5 обеспечивают отбор тепла (или холода) от поступающей в них воды от АБХМ 1 обдувом своих теплообменных блоков. Кроме того, обеспечивается очистка воздуха.
Подготовленный таким образом воздух (подогретый или охлажденный -в зависимости от времени года), поступает по воздуховодам 6 к зонам его раздачи в помещениях центра. Таким образом, обеспечивается поддержание в обслуживаемых помещениях или технологических объемах здания торгового центра е требуемых параметров и качества воздуха.
Отбор горячей воды в контур горячего водоснабжения 2 и контур 3 зимнего предварительного нагрева приточного воздуха и воздуха воздушных завес на входах здания осуществляются от АБХМ, по схеме подобной описанной для контура системы кондиционирования 4, они подобны и отличаются только тепловыми параметрами подаваемой горячей воды.
При отоплении торгового центра в холодное время года расход средств на газ и электричество для АБХМ составляет около 2 млн.руб. При использовании тепла от городской теплотрассы затраты составят около 37 млн.руб. При использовании чиллеров затраты составят около 3 млн.руб.
При охлаждении воздуха в торговом центре в теплое время года расход средств на газ и электричество для АБХМ составляет около 379 тыс.руб. При использовании чиллеров затраты составят около 862 тыс.руб.
Кроме того, применение заявленной системы теплоснабжения позволяет гибко управлять системой как централизованно (путем изменения температуры воды в кондиционирующем контуре АБХМ), так и локально (путем изменения производительности фанкойлов), в зависимости от необходимости.