[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN109716031A - 能量分配系统 - Google Patents

能量分配系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109716031A
CN109716031A CN201780056378.5A CN201780056378A CN109716031A CN 109716031 A CN109716031 A CN 109716031A CN 201780056378 A CN201780056378 A CN 201780056378A CN 109716031 A CN109716031 A CN 109716031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
local
transfer fluid
energy distribution
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780056378.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109716031B (zh
Inventor
弗雷德里克·罗森奎斯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sweden Italy
EOn Sverige AB
Original Assignee
Sweden Italy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sweden Italy filed Critical Sweden Italy
Publication of CN109716031A publication Critical patent/CN109716031A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109716031B publication Critical patent/CN109716031B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00—District heating systems
    • F24D10/006—Direct domestic delivery stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00—District heating systems
    • F24D10/003—Domestic delivery stations having a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0207—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps district heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1072—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/13—Heat from a district heating network
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/06—Heat exchangers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17—District heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

本发明涉及局部能量分配系统。该局部能量分配系统包括：局部供给管道(22)；局部返回管道(23)；中央热交换器(21)，其连接到区域供热网(10)，区域供热网(10)包括用于具有在50‑120℃范围内的第一温度的区域传热流体的输入流的区域供给管道(11)和用于具有第二温度的区域传热流体的返回流的区域返回管道(12)，第二温度低于第一温度，第二温度在40‑60℃范围内，其中，中央热交换器(21)构造成将来自区域传热流体的输入流的热量交换到局部供给管道(22)中的局部传热流体的输出流，局部传热流体的输出流的温度为5‑30℃；以及多个局部供热系统(200)，每个局部供热系统都具有连接到局部供给管道(22)的入口(25)和连接到局部返回管道(23)的出口(26)，其中，每个局部供热系统(200)构造成向建筑物(40)提供热水和/或舒适加热。

Description

能量分配系统
技术领域
本发明涉及能量分配系统。
背景技术
世界上几乎所有大型发达城市都在其基础设施中包含至少两种类型的能量分配网络：一个用于供热的网络和一个用于供冷的网络。用于供热的网络可以例如用于提供舒适加热和/或过程加热和/或用于热自来水制备。用于供冷的网络可以例如用于提供舒适冷却和/或过程冷却。
用于供热的普通网络是提供舒适加热和/或过程加热和/或用于热自来水制备的供气网或电网。用于供热的替代网络是区域供热网。区域供热网用于向城市建筑物提供已加热的传热流体(其通常为水的形式)。中央设置的供热泵站用于加热和分配已加热的传热流体。已加热的传热流体经由一个或多个供给管道输送到建筑物，并经由一个或多个返回管道返回到供热泵站。在建筑物的局部，经由包括热交换器的区域热力站(heatingsubstation)获取来自已加热的传热流体的热量。
用于供冷的普通网络是电网。电可以例如用于运行冰箱或冰柜或用于运行空调以提供舒适的冷却。用于供冷的替代网络是区域供冷网。区域供冷网用于向城市建筑物提供已冷却的传热流体(其通常为水的形式)。中央设置的供冷泵站用于冷却和分配如此冷却的传热流体。已冷却的传热流体经由一个或多个供给管道输送到建筑物，并经由一个或多个返回管道返回到供冷泵站。在建筑物的局部，经由热泵获取来自已冷却的传热流体的冷却。
使用能量进行供热和/或供冷正在稳步增加，从而对环境产生负面影响。通过提高能量分配网中分配的能量的利用率，可以减少对环境的负面影响。因此，需要提高能量分配网(包括现有网络)中分配的能量的利用率。提供加热/冷却在工程项目方面也需要大量投资，并且需要不断努力降低成本。因此，需要改进如何为城市的供热和供冷提供可持续的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于解决至少一些上述问题。
根据第一方面，提供了一种局部能量分配系统。该局部能量分配系统包括：局部供给管道；局部返回管道；中央热交换器，其连接到区域供热网，区域供热网包括用于具有在50-120℃范围内的第一温度的区域传热流体的输入流的区域供给管道和用于区域传热流体的返回流的区域返回管道，其中，中央热交换器构造成将来自区域传热流体的输入流的热量交换到局部供给管道中的局部传热流体的输出流，局部传热流体的输出流的温度为5-30℃；以及多个局部供热系统，每个局部供热系统都具有连接到局部供给管道的入口和连接到局部返回管道的出口，其中，每个局部供热系统构造成向建筑物提供热水和/或舒适加热。
通过根据上文将来自区域传热流体的输入流的热量交换到局部传热流体的输出流，与使用区域供热网的传统区域供热系统相比，实现了更便宜、更先进和更节能的能量分配系统。例如，传热损失将减少，使得局部能量分配系统更经济和节能。此外，由于在局部能量分配系统中分配能量的局部传热流体的温度相对较低，使得传热损失将减少，因此与使用区域供热网的传统区域供热系统相比，减少了对用于传输传热流体的管道的管子使用的限制。此外，通过将来自中央热交换器的局部传热流体的输出流设定在5-30℃的温度，与使用区域供热网的传统区域供热系统相比，局部能量分配系统中的冷却速率将降低。局部能量分配系统还可以在现有区域供热网薄弱或难以扩展的扩展区域中实施有效的能量分配解决方案。加强或扩展现有的区域供热网络既昂贵又复杂。此外，通过降低能量分配系统的冷却速率，传热流体的流速降低。因此，减少了对能量分配系统中的泵送的总体需求。与使用区域供热网的传统区域供热系统相比，这将进一步降低能量分配系统的复杂性。
根据理论模拟，局部能量分配系统将在一个日历年内从太阳能(其为从围绕局部供给管道和局部返回管道的土地吸收的热能的形式)吸收投入到局部能量分配系统的总能量的大约5-10％。此外，投入到局部能量分配系统的总能量的65-70％将来自区域供热网提供的能量，并且投入到局部能量分配系统的总能量的约25％的总能量将是用于驱动局部供热系统的电力。
多个局部供热系统中的每一个可以构造成从经由入口进入局部供热系统的局部传热流体提取热量，并且经由出口将局部传热流体返回到局部返回管道。
多个局部供热系统中的每一个可以构造成返回温度在-5-15℃范围内的局部传热流体。通过传导温度在该温度范围内的局部传热流体，可以减少损失到周围环境的热损失。此外，周围环境的热能甚至可以被在局部返回管道中流动的局部传热流体吸收。返回管道的周围环境通常是土地，因为返回管道和供给管道通常沿其大部分路径布置在地下。
局部供给管道与局部返回管道在平行布置在地面下时可以一起具有大于2.5瓦特每米&开尔文(W/(mK))的传热系数。当局部供给管道和局部返回管道以彼此间隔一米的方式平行布置在平均年温度为8℃的地下且局部供给管道和局部返回管道的算术平均温度为8-10℃时，估算传热系数的该值。这样，来自周围环境的热量可以被局部供给管道和/或局部返回管道吸收。此外，廉价的非隔热塑料管可用于局部供给管道和/或局部返回管道。此外，周围环境的热能可以被在局部返回管道中流动的局部传热流体容易地吸收。
多个局部供热系统中的至少一些可以包括局部循环泵，局部循环泵连接在相应局部供热系统的入口和出口之间，以用于循环局部供给管道和局部返回管道中的局部传热流体。因此提供了一种能够分配泵送局部传热流体的系统。这样的系统不那么脆弱。这是因为在一个或多个局部循环泵发生故障时，系统的其余部分仍然可以运行。此外，通过在多个局部循环泵上分配泵送，可以使用更小且更便宜的循环泵。
局部能量分配系统还可以包括中央循环泵，中央循环泵构造成循环局部供给管道和局部返回管道中的流体。中央循环泵可用于在局部能量分配系统中提供基础压力，这将减少局部循环泵的泵唧功(pumping work)。替代地或组合地，通过使用中央循环泵，可以简化一些或所有建筑物中的设备，因为可以使用中央循环泵代替局部循环泵。代替建筑物中的局部循环泵，止回阀可用于调节局部供热系统内的流量。
每个局部供热系统可包括散热器和局部热泵。
中央热交换器可以构造成交换热量，使得返回到区域返回管道的区域传热流体的温度为5-20℃，优选地5-10℃。通过返回这种低温的区域传热流体，在中央热交换器21中进行的冷却可以高达约100℃(取决于通过区域供给管道供给的输入区域传热流体的温度)。在中央热交换器中执行的这种高度冷却将减少区域供热网中的热损失。此外，它将减少区域供热网中所需的泵送程度。
局部能量分配系统还可以包括一个或多个局部供冷系统，一个或多个局部供冷系统具有与多个局部供热系统中的一个的出口连接的入口，其中，一个或多个局部供冷系统构造成从建筑物提取热量。这样，提供了组合的供热和供冷系统。此外，仅使用能量分配网中的一个，以简单且成本有效的方式同时提供舒适加热和舒适冷却。
一个或多个局部供冷系统可包括冷却器和供冷热交换器。
根据第二方面，提供了一种能量分配系统。该能量分配系统包括：区域供热网，其包括用于具有在50-120℃范围内的第一温度的区域传热流体的输入流的区域供给管道和用于区域传热流体的返回流的区域返回管道；以及根据上文的局部能量分配系统。
能量分配系统还可以包括中央供热站，中央供热站连接到区域供热网，以用于向区域供热网提供热量。
能量分配系统还可以包括多个区域热力站，其中，每个区域热力站构造成向建筑物提供热自来水和/或舒适加热。
当适用时，局部能量分配系统的上述特征也适用于该第二方面。为了避免不必要的重复，参考上文。
根据第三方面，提供了一种用于向多个建筑物分配能量的方法。该方法包括：在中央热交换器处，将来自区域供热网中的区域供给管道的区域传热流体的输入流的热量交换到局部能量分配系统的局部供给管道中的局部传热流体的输出流，区域传热流体的输入流具有在50-120℃范围内的第一温度，局部传热流体的输出流具有5-30℃的温度；以及在多个建筑物中的每一个中的局部供热系统处，从在局部供给管道中流动的局部传热流体提取热量，以向相应建筑物提供热自来水和/或舒适加热，每个局部供热系统具有连接到局部供给管道的入口。
该方法还可以包括：在局部能量分配系统中循环局部传热流体流，局部能量分配系统包括局部供给管道和局部返回管道，局部供给管道构造成分配来自中央热交换器的局部传热流体，局部返回管道构造成将局部传热流体分配到中央热交换器。
该方法还可以包括：在局部供冷系统处从多个建筑物的建筑物提取热量，局部供冷系统具有与多个局部供热系统中的一个的出口连接的入口；以及将从建筑物提取的热量分配到局部传热流体。
当适用时，局部能量分配系统和/或能量分配系统的上述特征也适用于该第三方面。为了避免不必要的重复，参考上文。
根据下面给出的详细描述，本发明的进一步适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，详细描述和具体实例虽然表明了本发明的优选实施例，但仅以说明的方式给出，因为根据该详细描述本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
因此，应当理解的是，本发明不限于所述装置的特定组成部分或所述方法的步骤，因为这样的装置和方法可以变化。还应理解的是，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的。必须注意的是，如说明书和所附权利要求书中所使用的，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个要素，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一个单元”或“该单元”的引用可以包括几个装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”和类似的措辞不排除其他要素或步骤。
附图说明
现在将参考示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面。提供附图以说明本发明实施例的一般结构。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是能量分配系统的示意图。
图2是局部供热系统的示意图。
图3是组合的供热和供冷系统的示意图。
图4是用于将能量分配到多个建筑物的方法的框图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
结合图1，将讨论能量分配系统1。能量分配系统1包括区域供热网10和局部能量分配系统20。局部能量分配系统20经由中央热交换器21连接到区域供热网10。
区域供热网10由一个或多个液压网络形成，液压网络构造成将区域传热流体输送到区域热力站16，区域热力站16布置在诸如办公楼、商业场所、住宅和需要加热的工厂等建筑物40中。典型的区域热力站16包括热交换器。典型的区域供热网10包括加热区域传热流体的中央供热站15。中央供热站15可以例如是区域供热站。已加热的区域传热流体经由形成管道网络的一部分的一个或多个区域供给管道11传输到布置在建筑物40中的分布式区域热力站16。不言而喻，同一建筑物40可包括若干区域热力站16。区域热力站16构造成向相应的建筑物40提供舒适加热和/或热自来水。
当区域传热流体的热量在区域热力站16中被消耗时，区域传热流体的温度降低，并且因此冷却的区域传热流体经由形成管道网络的一部分的一个或多个区域返回管道12返回到中央供热站15。
区域供热网1用于满足舒适供热需求和/或热自来水需求。区域传热流体通常是水。一个或多个区域供给管道11中的区域传热流体的温度通常在50-120℃之间。一个或多个区域返回管道12中的返回温度通常在40-60℃之间。
液压网络的区域供给管道11和区域返回管道12之间的驱动压差总是产生所谓的“压力锥”，由此区域供给管道11中的压力高于返回管道12中的压力。该压差使区域传热流体在中央供热站15和区域热力站16之间的液压网络中循环。一个或多个区域网循环泵13布置在区域供热网10中，以便提供驱动压差。
区域供冷网10中使用的区域供给管道11和返回管道12通常由隔热钢管制成，隔热钢管设计用于1.6MPa的最大压力和约100-120℃的最高温度。在这种背景下，应当构造隔热，使得管子卷绕有一层额外的隔热材料。作为非限制性实例，区域供给管道11和返回管道12的钢管是隔热的，使得地下平行布置的管道具有低于1.5(优选地低于1.0)瓦特每米&开尔文(W/(mK))的传热系数。当区域供给管道和返回管道以彼此间隔一米的方式平行布置在平均年温度为8℃的地下且区域供给管道和返回管道的算术平均温度为80-90℃时，估算传热系数的这些值。
如上所述，局部能量分配系统20经由中央热交换器21连接到区域供热网10。这样的热交换器在本领域中是公知的，并且基本上可以描述为包括这样的布置：该布置包括循环具有第一温度的第一流体的第一回路，以及循环具有第二温度的第二流体的第二回路。第一回路和第二回路沿其相应的延伸部彼此紧密邻接。通过沿着延伸部彼此紧密邻接的两个回路，在第一流体和第二流体之间发生热传递。对于中央热交换器21，第一回路形成区域供热网10的一部分，并且第二回路形成局部能量分配网20a的一部分。局部能量分配网20a是局部能量分配系统20的一部分。局部能量分配网20a包括局部供给管道22和局部返回管道23。局部能量分配网20a构造成将局部传热流体输送到局部供热系统200，局部供热系统200布置在建筑物40中，优选地布置在住宅中，但也可以布置在其他类型的建筑物40中，例如办公楼、商业场所和需要加热的工厂。
中央热交换器21构造成经由区域供给回路11将来自区域传热流体的输入流的热量传递到局部供给管道22中的局部传热流体的输出流。中央热交换器21构造成交换热量，使得局部传热流体的输出流具有5-30℃的温度。此外，中央热交换器21可以构造成交换热量，使得返回到返回管道的区域传热流体具有5-10℃的温度。通过返回这种低温的区域传热流体，在中央热交换器21中进行的冷却可以高达约100℃(取决于通过区域供给管道供给的输入区域传热流体的温度)。在中央热交换器中执行的这种高度冷却将减少区域供热网中的热损失。此外，它将减少区域供热网中所需的泵送程度。
因此，局部能量分配系统20包括多个局部供热系统200。参考图2，将更详细地讨论局部供热系统200。
局部供热系统200包括热泵24和散热器30。散热器30经由热泵24连接到局部能量分配网20a。局部供热系统200构造成经由散热器30和局部热泵24向相应的建筑物40提供舒适加热和/或热自来水。局部热泵24具有连接到局部供给管道22的入口25和连接到局部返回管道23的出口26。在这种背景下，术语“热泵的入口”应理解为这样的入口：热泵经由该入口被供给来自局部能量分配网20a的局部传热流体。同样，术语“热泵的出口”应理解为这样的出口：热泵经由该出口将局部传热流体返回到局部能量分配网20a。
这样的热泵在本领域中是公知的，并且基本上包括闭合回路，在该闭合回路中，盐水在第一热交换器和第二热交换器之间循环。第一热交换器具有入口和出口，在这种情况下是局部热泵24的入口25和出口26，局部热泵24经由该入口25和出口26连接到循环第一流体流的第一回路，在这种情况下，第一流体是局部能量分配网20a的局部传热流体。同样地，第二热交换器具有入口和出口，局部热泵24经由该入口和出口连接到循环第二流体流的第二回路，在这种情况下，第二流体是散热器30的供热流体。散热器30的供热流体通常是水，但是应该理解，可以使用其他流体或流体混合物。一些非限制性实例是氨、防冻液体(例如乙二醇)、油和醇。混合物的非限制性实例是加入有诸如乙二醇等防冻剂的水。
由于局部供给管道中的局部传热流体流的温度为5-30℃，因此局部热泵24的输入温度处于相同的温度范围。局部供热系统200构造成从经由入口25进入局部热泵24的局部传热流体提取热量，并经由出口26将局部传热流体返回到局部返回管道23。局部供热系统200构造成返回温度在-5-15℃范围内的局部传热流体。
局部供热系统200还可包括局部循环泵28。在图2所示的实施例中，局部循环泵28布置在局部热泵24的出口26中。然而，局部循环泵28可替代地布置在局部热泵24的入口25中。因此，局部循环泵28连接在局部供热系统200的入口25和出口26之间。局部循环泵28构造成使局部传热流体在局部供给管道22和局部返回管道23中循环。局部循环泵28构造成克服局部返回管道23和局部供给管道22之间的压差。局部循环泵28还构造成调节流过局部热泵24的局部传热流体的流量。通过调节通过局部热泵24的冷却流体的流量，并且同时可选地控制局部热泵24的运行，可以控制从局部热泵24输出的局部传热流体的温度。
因此，局部能量分配系统20的多个局部供热系统200中的一些或全部可包括用于在局部供给管道22和局部返回管道23中循环局部传热流体的局部循环泵28。另外或与多个局部循环泵28组合，局部能量分配系统20可包括中央循环泵27，中央循环泵27构造成使流体在局部供给管道22和局部返回管道23中循环。
局部热泵24可以由控制器29控制。基于与散热器30的供热需求有关的数据，和/或与局部热泵24的出口26中的局部传热流体的温度有关的数据，控制器29可以控制局部热泵24。与散热器30的供热需求有关的数据可以通过连接到散热器30的热需求传感器31来确定。与热泵24的出口26中的局部传热流体的温度有关的数据可以通过连接到出口26的温度传感器T1来确定。
用于局部能量分配系统20中的局部供给管道22和局部返回管道23的管子通常是塑料非隔热管子。在这种背景下，应当构造非隔热，使得管子不卷绕有一层额外的隔热材料。管子通常设计成用于0.6-1MPa的最大压力。管子进一步通常设计成用于约50℃的最高温度。此外，局部能量分配系统20中的局部供给管道22和局部返回管道23在平行布置在地下时可以一起具有大于2.5W/(mK)的传热系数。如上所述，当局部供给管道和局部返回管道以彼此间隔一米的方式平行布置在平均年温度为8℃的地下且局部供给管道和局部返回管道的算术平均温度为8-10℃时，估算传热系数的该值。
局部传热流体(因此也就是能量载体)通常是水，但是应该理解，可以使用其他流体或流体混合物。一些非限制性实例是氨、防冻液体(例如乙二醇)、油和醇。混合物的非限制性实例是加入有诸如乙二醇等防冻剂的水。根据优选实施例，局部传热流体是水和防冻剂(例如乙二醇)的混合物。这将允许局部传热流体具有低于0℃的温度。提供具有低于0℃，优选地低于-5℃的凝固点的局部传热流体，使得可以在返回管道中传导能够从周围环境(例如，返回管道周围的土地)吸收热量的局部传热流体，即使周围环境的温度接近0℃，也是如此。
局部能量分配系统还可以包括一个或多个局部供冷系统300。参考图2，将更详细地讨论局部供冷系统300。应注意，局部供冷系统300布置成与局部供热系统200连接。局部供热系统200是如上所述的局部供热系统200。关于局部供热系统200，为了避免不必要的重复，参考上文。
每个供冷系统300包括冷却器50和供冷热交换器60。冷却器50在本领域中是众所周知的，并且可以例如用于诸如办公楼、商业场所、住宅和需要冷却的工厂等建筑物中的舒适冷却。冷却器50经由供冷热交换器60连接到局部能量分配网20a。局部供冷系统300构造成经由冷却器50和供冷热交换器60向相应的建筑物40提供舒适冷却。因此，局部供冷系统300构造成从建筑物40提取热量。
供冷热交换器60具有与多个局部供热系统200中的一个的出口26连接的入口62。供冷热交换器60还具有与局部能量分配网20a的局部返回管道23连接的出口64。在这种背景下，术语“热交换器的入口”应理解为这样的入口：热交换器经由该入口被供给来自局部能量分配网20a的局部传热流体。同样，术语“热交换器的出口”应理解为这样的出口：热交换器经由该出口将局部传热流体返回到局部能量分配网20a。
如上所述，冷却器50经由供冷热交换器60连接到局部能量分配网20a。参考上文，这样的热交换器在本领域中是公知的，并且基本上可以描述为包括这样的布置：该布置包括循环具有第一温度的第一流体的第一闭合回路，以及循环具有第二温度的第二流体的第二闭合回路。通过沿着延伸部彼此紧密邻接的两个回路，在两个流体之间发生热传递。在局部供冷系统300中，第一回路局部布置在建筑物40中，第二回路形成局部能量分配网20a的一部分。用于建筑物的局部供冷系统的冷却器通常位于通风的空气通道中或通过风机驱动的空气盘管收集器或吊顶式冷却管组分布在建筑物的各个空间中。
局部供冷系统300还可包括流量阀66。流量阀66构造成调节流过供冷热交换器60的局部传热流体的流量。通过调节经过供冷热交换器60的局部传热流体的流量，并且同时可选地控制供冷热交换器60的运行，可以控制从供冷热交换器60输出的局部传热流体的温度。流量阀66可以由第二控制器68控制。第二控制器68可以基于下述数据来控制流量阀66：与冷却器50的供冷需求有关的数据，和/或与局部供热系统200的出口26中的局部传热流体的温度有关的数据，和/或与局部供冷系统300的出口64中的局部传热流体的温度有关的数据。与冷却器50的供冷需求有关的数据可以通过连接到冷却器50的供冷需求传感器51来确定。与局部供热系统200的出口26中的传热流体的温度有关的数据可以通过上面讨论的温度传感器T1来确定。与局部供冷系统300的出口64中的局部传热流体的温度有关的数据可以通过连接到出口64的温度传感器T2来确定。
参考图4，将讨论用于将能量分配到多个建筑物40的方法。该方法包括以下一个或多个步骤(act)。可以以任何合适的顺序执行各个步骤。
交换步骤S400，在中央热交换器21处将来自区域供热网10中的区域供给管道11的区域传热流体的输入流的热量交换到局部能量分配系统20的局部供给管道22中的局部传热流体的输出流。
循环步骤S402，在局部能量分配系统20中循环局部传热流体流，局部能量分配系统20包括：局部供给管道22，其构造成分配来自中央热交换器21的局部传热流体；以及局部返回管道23，其构造成将局部传热流体分配到中央热交换器21。优选地使用多个局部循环泵28来执行循环步骤S402。替代地或组合地，可以使用中央循环泵27来执行循环步骤S404。
提取步骤S404，在多个建筑物40中的每一个中的局部供热系统200处，从局部供给管道22中流动的局部传热流体提取热量，以向相应的建筑物40提供热自来水和/或舒适加热。
提取步骤S406，在供冷系统300处，从多个建筑物40中的一个提取热量。
分配步骤S408，将从建筑物40提取的热量分配到局部传热流体。热量可以分配到局部返回管道23的局部传热流体。替代地或组合地，热量可以分配到局部供给管道22的局部传热流体。
本领域技术人员应认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变化。
例如，在图3所示的实施例中，流量阀66布置在供冷热交换器60的出口64中。然而，流量阀66可以替代地布置在供冷热交换器60的入口62中。
在图3所示的实施例中，第一控制器29和第二控制器68被示为单独的控制器。然而，可选地，第一控制器29和第二控制器68可以组合成单个控制器。
在图1所示的实施例中，中央循环泵27示出为位于中央热交换器的入口处。然而，应认识到，中央循环泵27可以布置在局部能量分配网20a内的任何位置。
在图3所示的实施例中，经由供冷热交换器60的出口64离开局部供冷系统200的局部传热流体被供给到局部返回管道23。然而，替代地或组合地，经由出口64离开局部供冷系统200的局部传热流体可以被供给到局部供给管道22。经由出口64离开局部供冷系统200的局部传热流体的供给可以由第二控制器68控制。经由出口64离开局部供冷系统200的局部传热流体到局部供给管道22和/或局部返回管道23的供给可以基于由第二传感器T2监测的温度进行控制。
此外，供热系统和供冷系统被举例说明分别具有一个温度传感器T1和两个温度传感器T1-T2。应当理解，温度传感器的数量和它们的位置可以改变。还应理解，可以根据第一控制器29和第二控制器68的所需输入和所需复杂性将其他传感器引入系统。特别是，第一控制器29和第二控制器68可以布置成与局部布置在建筑物40中的散热器30和/或冷却器50进行通信，以考虑局部设置。
另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。

Claims (14)

1.一种局部能量分配系统，包括：
局部供给管道(22)；
局部返回管道(23)；
中央热交换器(21)，其连接到区域供热网(10)，所述区域供热网(10)包括用于具有在50-120℃范围内的第一温度的区域传热流体的输入流的区域供给管道(11)和用于区域传热流体的返回流的区域返回管道(12)，其中，所述中央热交换器(21)构造成将来自区域传热流体的所述输入流的热量交换到所述局部供给管道(22)中的局部传热流体的输出流，局部传热流体的所述输出流的温度为5-30℃；以及
多个局部供热系统(200)，每个局部供热系统都具有连接到所述局部供给管道(22)的入口(25)和连接到所述局部返回管道(23)的出口(26)，其中，每个局部供热系统(200)构造成向建筑物(40)提供热水和/或舒适加热，
其中，所述局部供给管道(22)与所述局部返回管道(23)在平行布置在地面下时一起具有大于2.5W/(mK)的传热系数。
2.根据权利要求1所述的局部能量分配系统，其中，所述多个局部供热系统(200)中的每一个构造成从经由所述入口(25)进入所述局部供热系统的局部传热流体提取热量，并且经由所述出口(26)将局部传热流体返回到所述局部返回管道(23)。
3.根据权利要求2所述的局部能量分配系统，其中，所述多个局部供热系统(200)中的每一个构造成返回温度在-5-15℃范围内的局部传热流体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的局部能量分配系统，其中，所述多个局部供热系统(200)中的至少一些包括局部循环泵(28)，所述局部循环泵(28)连接在相应局部供热系统(200)的所述入口(25)和所述出口(26)之间，以用于循环所述局部供给管道(22)和所述局部返回管道(23)中的局部传热流体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的局部能量分配系统，还包括中央循环泵(27)，所述中央循环泵(27)构造成循环所述局部供给管道(22)和所述局部返回管道(23)中的流体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的局部能量分配系统，其中，所述中央热交换器(21)构造成交换热量，使得返回到所述区域返回管道(12)的所述区域传热流体的温度为5-20℃，优选地5-10℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的局部能量分配系统，还包括一个或多个局部供冷系统(300)，所述一个或多个局部供冷系统具有与所述多个局部供热系统(200)中的一个的所述出口(26)连接的入口(62)，其中，所述一个或多个局部供冷系统(300)构造成从建筑物(40)提取热量。
8.根据权利要求7所述的局部能量分配系统，其中，所述一个或多个局部供冷系统(300)包括冷却器(50)和供冷热交换器(60)。
9.一种能量分配系统，包括：
区域供热网(10)，其包括用于具有在50-120℃范围内的第一温度的区域传热流体的输入流的区域供给管道(11)和用于区域传热流体的返回流的区域返回管道(12)；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的局部能量分配系统(20)。
10.根据权利要求9所述的能量分配系统，还包括中央供热站(15)，所述中央供热站(15)连接到所述区域供热网(10)，以用于向所述区域供热网(10)提供热量。
11.根据权利要求9或10所述的能量分配系统，还包括多个区域热力站(16)，其中，每个区域热力站(16)构造成向建筑物(40)提供热自来水和/或舒适加热。
12.一种用于向多个建筑物(40)分配能量的方法，所述方法包括：
在中央热交换器(21)处，将来自区域供热网(10)中的区域供给管道(11)的区域传热流体的输入流的热量交换到局部能量分配系统(20)的局部供给管道(22)中的局部传热流体的输出流，区域传热流体的所述输入流具有在50-120℃范围内的第一温度，局部传热流体的所述输出流具有5-30℃的温度；以及
在所述多个建筑物(40)中的每一个中的局部供热系统(200)处，从在所述局部供给管道(22)中流动的局部传热流体提取热量，以向相应建筑物(40)提供热自来水和/或舒适加热，每个局部供热系统(200)具有连接到所述局部供给管道(22)的入口(25)。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述局部能量分配系统(20)中循环局部传热流体流，所述局部能量分配系统(20)包括局部供给管道(22)和局部返回管道，所述局部供给管道(22)构造成分配来自所述中央热交换器的局部传热流体，所述局部返回管道构造成将局部传热流体分配到所述中央热交换器。
14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：
在局部供冷系统(300)处从所述多个建筑物(40)的建筑物(40)提取热量，所述局部供冷系统(300)具有与所述多个局部供热系统(200)中的一个的出口(26)连接的入口(62)；以及
将从所述建筑物(40)提取的热量分配到局部传热流体。
CN201780056378.5A 2016-09-20 2017-09-14 能量分配系统 Active CN109716031B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16189586.7 2016-09-20
EP16189586.7A EP3296647A1 (en) 2016-09-20 2016-09-20 Energy distributing system
PCT/EP2017/073151 WO2018054757A1 (en) 2016-09-20 2017-09-14 Energy distributing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109716031A true CN109716031A (zh) 2019-05-03
CN109716031B CN109716031B (zh) 2022-03-18

Family

ID=57123788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780056378.5A Active CN109716031B (zh) 2016-09-20 2017-09-14 能量分配系统

Country Status (13)

Country Link
US (1) US11454404B2 (zh)
EP (3) EP3296647A1 (zh)
JP (1) JP6972118B2 (zh)
KR (2) KR102341483B1 (zh)
CN (1) CN109716031B (zh)
AU (1) AU2017329207B2 (zh)
BR (1) BR112019005234A2 (zh)
CA (1) CA3033112A1 (zh)
CL (1) CL2019000635A1 (zh)
MX (1) MX2019003066A (zh)
MY (1) MY196508A (zh)
RU (1) RU2019110368A (zh)
WO (1) WO2018054757A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113811719A (zh) * 2019-06-13 2021-12-17 瑞典意昂公司 用于控制区域热能分配系统的方法和控制服务器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3505831A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-03 Brunnshög Energi AB Control unit and method for controlling a local distribution system's outtake of heat or cold from a thermal energy distribution grid
EP3803217A4 (en) 2018-05-30 2022-03-02 Kymi-Solar Oy HEATING AND COOLING SYSTEM, METHOD AND USE OF THE RELATED SYSTEM
EP3608596A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-12 E.ON Sverige AB Loal heat extracting assembly having passive and active elements and a local energy distributing system comprising a plurality of such local heat extracting assemblies
EP3702683A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-02 E.ON Sverige AB Heat pump assembly and method of controlling the same
EP3825614A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-26 E.ON Sverige AB Method for controlling a flow of heat transfer fluid in a district heating/cooling grid, control unit and system
EP3901525B1 (en) * 2020-04-23 2024-06-05 E.ON Sverige AB Local energy distributing system, local heat extracting assembly and methods for controlling the same
EP4012271A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-15 E.ON Sverige AB Adjusting a biasing pressure in a district thermal energy grid

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3123875A1 (de) * 1980-06-18 1982-03-18 AGA-CTC Värmeväxlare AB, 37201 Ronneby "abnehmerzentrum fuer bereichsheizsysteme"
WO2011105881A2 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Genadij Pavlovskij Centralized heat and hot water supply system
CN102460024A (zh) * 2009-06-16 2012-05-16 Dec设计机械顾问有限公司 区域能量共享系统
CN102741617A (zh) * 2009-03-10 2012-10-17 丹福斯有限公司 加热系统
GB2522025A (en) * 2014-01-09 2015-07-15 Greenfield Master Ipco Ltd Thermal Energy Network
DE102009047908B4 (de) * 2009-09-23 2016-07-28 Jürgen Falliano Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung eines kalten Nahwärmenetzes mit Wärme
EP2122257B1 (en) * 2007-02-19 2017-04-26 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Co2 based district energy system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3838813A (en) * 1973-03-15 1974-10-01 K Brosenius Heating system for one-family houses
JP2762155B2 (ja) * 1990-06-13 1998-06-04 株式会社荏原製作所 地域冷暖房システム
FI98858C (fi) * 1994-01-24 1997-08-25 Abb Installaatiot Oy Menetelmä termisen energian jakelujärjestelmän yhteydessä ja termisen energian jakelujärjestelmä
WO2003033964A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-24 Collet Peter J Central heating system with controlled charging of heat storage vessels
US20110011558A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Don Dorrian Thermal conductivity pipe for geothermal applications
KR101107090B1 (ko) * 2011-10-04 2012-01-30 주식회사 에스이티 히트 펌프를 이용한 지역 냉난방 시스템
EP2746742A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-25 Aquametro AG Thermal energy meter, thermal energy exchange system and method for metering exchanged thermal energy

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3123875A1 (de) * 1980-06-18 1982-03-18 AGA-CTC Värmeväxlare AB, 37201 Ronneby "abnehmerzentrum fuer bereichsheizsysteme"
EP2122257B1 (en) * 2007-02-19 2017-04-26 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Co2 based district energy system
CN102741617A (zh) * 2009-03-10 2012-10-17 丹福斯有限公司 加热系统
WO2010102626A3 (en) * 2009-03-10 2013-04-25 Danfoss A/S Heating system
CN102460024A (zh) * 2009-06-16 2012-05-16 Dec设计机械顾问有限公司 区域能量共享系统
DE102009047908B4 (de) * 2009-09-23 2016-07-28 Jürgen Falliano Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung eines kalten Nahwärmenetzes mit Wärme
WO2011105881A2 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Genadij Pavlovskij Centralized heat and hot water supply system
GB2522025A (en) * 2014-01-09 2015-07-15 Greenfield Master Ipco Ltd Thermal Energy Network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113811719A (zh) * 2019-06-13 2021-12-17 瑞典意昂公司 用于控制区域热能分配系统的方法和控制服务器

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017329207B2 (en) 2023-03-02
US11454404B2 (en) 2022-09-27
WO2018054757A1 (en) 2018-03-29
CN109716031B (zh) 2022-03-18
CA3033112A1 (en) 2018-03-29
BR112019005234A2 (pt) 2019-06-04
EP3516302A1 (en) 2019-07-31
MY196508A (en) 2023-04-18
KR102341483B1 (ko) 2021-12-21
RU2019110368A3 (zh) 2021-01-12
AU2017329207A1 (en) 2019-02-21
KR20200117047A (ko) 2020-10-13
CL2019000635A1 (es) 2019-05-17
RU2019110368A (ru) 2020-10-22
KR20190035844A (ko) 2019-04-03
JP2019532246A (ja) 2019-11-07
US20210293417A1 (en) 2021-09-23
EP3296647A1 (en) 2018-03-21
KR102341482B1 (ko) 2021-12-21
EP3885657A1 (en) 2021-09-29
MX2019003066A (es) 2019-07-18
JP6972118B2 (ja) 2021-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109716031A (zh) 能量分配系统
JP6983770B2 (ja) 地域熱エネルギー配給システム
CN102679431A (zh) 节能型中央集中式供暖及热水供给系统
EP3482137B1 (en) Combined heating and cooling system
JP6987052B2 (ja) 地域熱エネルギー配給システムのための局所熱エネルギー消費器アセンブリおよび局所熱エネルギー発生器アセンブリ
CN110603410A (zh) 区域能源分配系统
RU2483255C1 (ru) Способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта и скважинные теплообменники для осуществления вариантов способа
CA3107123A1 (en) A system, an arrangement and method for heating and cooling
EP3833907B1 (en) Local heat extracting assembly having passive and active elements and a local energy distributing system comprising a plurality of such local heat extracting assemblies
US20100314463A1 (en) Heating or cooling equipment including a geothermal heat pump associated with an artificial snow production installation
CN205536656U (zh) 一种多种供热工况的阶梯供热热泵机组
CN105229380A (zh) 加热设备
CN109974060B (zh) 集中供热系统控制方法
KR101199461B1 (ko) 하이브리드 히트펌프
EP3851748A1 (en) Thermal energy extraction assembly
CN211875409U (zh) 一种用于管道防冻的水伴热系统
EP3862637A1 (en) A thermal storage assembly and a controller configured to control such an assembly
RU52129U1 (ru) Тепловая магистраль

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant