Система утилизации тепла холодильной установки ледового поля

Полезная модель относится к теплотехнике и организации инженерных сооружений ледовых полей. Заявленная система утилизации тепла состоит из первичного контура, включающего конденсатор и охладитель, и вторичные - потребители тепла, за счет чего повышает энергоэффективность ледового поля. За счет того, что система включает в себя автоматически управляемую запорно-ругилирующую арматуру, безусловно выполняется основная функция системы охлаждения - поддержания рабочей температуры льда.

Описание полезной модели

Полезная модель относится к теплотехнике и организации инженерных сооружений ледовых полей.

В процессе работы промышленных холодильных установок выделяется тепло до сотен кВт. Целесообразно использовать это тепло для потребителей внутри того же здания и тем самьм повышать энергоэффективность объекта.

Из патента 2206215 RU известна установка для охлаждения молока, в которой выделяемое холодильником тепло используется для нагрева воды для технологических нужд.

Из ресурса http://www.mir-klimata.com/archive/number52/article/06_util_52/ известна система ледового поля, в которой тепло, выделяющееся на холодильниках, отправляется на подогрев грунта под охлаждаемой плитой.

Из ресурса http://himserv.ru/catalog/Sportivnye_soorozhen/KHolodilnoe_oboradov также известна система ледового поля с подогревом грунта под охлаждаемой плитой. В систему утилизации тепла входят:

1. Накопительная емкость на 10 куб. м.

2. Два циркуляционных насоса Фирмы GRUNDFOS

3. Насос подпитки Фирмы GRUNDFOS

4. Расширительный бак ZILMET

5. Запорная арматура и система регулирования температуры и уровня воды в баке

6. Пластинчатый теплообменник

7. Щит управления

Наиболее близким аналогом является известная из евразийского патента 012195 система оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины, которая использует тепло, накопленное за время работы холодильной установки. В состав системы входят:

- тепловой аккумулятор с низкозамерзающим теплоносителем

- насос циркуляции низкозамерзающего теплоносителя

- рекуперативный теплообменник, воспринимающий теплоту сжатого холодильного агента

- управляемые электромагнитные клапаны подачи теплоносителя к нагреваемым узлам.

Целью полезной модели является повышение экономии энергии в процессе эксплуатации ледовой арены.

Цель достигается за счет конструкции системы утилизации тепла, выделяющегося при работе холодильной установки. Эта система разделена на первичный контур и вторичные. При этом конденсатор (источник тепла) входит в первичный контур. В первичный контур входят первичный циркуляционный насос, бак - термовыравниватель, запорная арматура, охладитель жидкости, который может быть воздушным, водяным (градирня) или комбинированным. Во вторичные контуры входят потребители тепла и насосы к ним. Первичные и вторичные контуры соединены через управляемые трехходовые клапаны.

Также в состав системы входит ЭВМ с размещенной на ее носителях программой распределения тепла на утилизацию и на выброс в атмосферу, управляющей подачей сигналов на соответствующие исполнительные устройства запорно-регулирующей арматуры. Все потребители тепла снабжены датчиками температуры. За счет этого в случае если некоторая часть тепла не может быть по какой-либо причине утилизирована, система автоматики посредством трехходового клапана перепускает часть горячего теплоносителя через охладитель жидкости для того, чтобы безусловно выполнялась основная функция системы охлаждения - поддержания рабочей температуры льда.

С целью интенсификации теплообменных процессов, система подогрева воды для заливки на лед, которая входит в число потребителей тепла, состоит из теплообменника, бака, циркуляционного насоса, соленоидных клапанов, датчиков уровня и температуры, а так же системы управления, позволяющих автоматически заполнять бак и осуществлять циркуляцию до достижения температурой воды заданных значений

Обратная линия подачи теплоносителя (после потребителей тепла) включает в себя систему подогрева труб основания поля. Это повышает эффективность расходования тепла, так как для функционирования системы подогрева труб основания поля не требуются высокие температуры.

Система управления распределяет потоки тепла в соответствии с потребностями здания. Для выявления потребностей каждый потребитель тепла снабжен термодатчиками. Сигнал сдатчиков поступает в систему управления, которая посылает управляющий сигнал на включение/выключение соответствующего насоса либо перемещение штока трехходового клапана.

Осуществление полезной модели

В процессе работы холодильной установки ИТС-ЭКО 320 выделяется тепло в количестве приблизительно 400 кВт. Назначение системы утилизации - отбор этого тепла и перемещение его потребителям тепла, которые имеются в инженерной сети ледового дворца.

Для решения этой задачи используют схему, состоящую из первичного циркуляционного контура, в который входят первичный циркуляционный насос (может дублироваться резервным насосом), конденсатор, бак - термовыравниватель и запорная арматура. Первичный контур включает также охладитель жидкости, который может быть воздушным, водяным (градирня) или комбинированным.

Систему утилизации тепла монтируют из труб стальных сварных, полиэтиленовых, с внешней теплоизоляцией. В качестве теплообменной жидкости используют любую низкозамерзающую жидкость, например, водный раствор этиленгликоля, пропиленгликоля, хлористого кальция.

Из первичного контура теплоноситель раздается четырьмя вторичными контурами по потребителям тепла:

- теплообменник ямы для таяния снежной стружки: 70-140 кВт;

- теплообменник воды для заливки на поле: 35-70 кВт;

- теплообменник для подогрева воздуха: 50-150 кВт;

- трубы подогрева основания поля: до 10 кВт.

Устройство предварительного подогрева воды, использующейся для заливки поля, содержит дополнительный циркуляционный насос, позволяющий максимально увеличить эффективность теплообмена.

Подогрев трубной системы основания поля выполнен на обратной линии, поскольку для его функционирования не требуются высокие температуры. Остальные вторичные контура имеют на входе максимальную температуру теплоносителя, которую он набирает при прохождении конденсатора.

Распределением тепла управляет ЭВМ. Для этого на потребителях тепла установлены датчики температуры, запорная арматура является управляемой, насосы снабжены системами управления производительностью. На вход ЭВМ с датчиков температуры поступают данные о температуре теплоносителя в них. Программа, размещенная на носителях ЭВМ, сравнивает их с установленными заранее данными. Программа посылает управляющие сигналы на включение/выключение соответствующего насоса либо перемещение штока трехходового клапана.

В случае если некоторая часть тепла не может быть по какой-либо причине утилизирована, работает система автоматики трехходового клапана. Программа управления положением штока трехходового клапана первичного контура выполнена с применением ПИД-алгоритма и заключается в изменении положения штока в зависимости от давления нагнетания холодильной установки. При увеличении давления нагнетания выше заданного значения, шток клапана перемещается так, чтобы увеличить поток теплоносителя через охладитель жидкости и уменьшить поток на утилизацию. Если при этом не происходит уменьшение давления нагнетания, вентиляторы охладителя переключатся на повышенную скорость. Если и этого недостаточно, то на трубки охладителя подается вода. Если и эти действия не привели к снижению давления, то шток трехходового клапана перемещается так, чтобы увеличить проток теплоносителя через охладитель жидкости.

Система утилизации тепла холодильной установки ледового поля, включающая соединенные между собой технологическими трубами конденсатор холодильной установки, потребители тепла, управляемую запорную арматуру, отличающаяся тем, что система разделена на первичный и вторичные контуры, причем в состав первичного контура входят конденсатор и охладитель жидкости, циркуляционный насос, трехходовой клапан, разделяющий потоки теплоносителя на 2 (две) ветви, а именно теплоутилизации и на выброс тепла в атмосферу, в состав вторичных контуров - потребители тепла, причем потребители тепла снабжены датчиками температуры и могут быть снабжены насосами, при этом в состав системы входит ЭВМ с размещенной на ее носителях программой распределения тепла на утилизацию и на выброс в атмосферу, управляющей подачей сигналов на соответствующие исполнительные устройства запорно-регулирующей арматуры.