NL1015319C2 - Inrichting en werkwijze voor het gekoppeld opwekken van warmte en elektriciteit. - Google Patents

Description

» \

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET GEKOPPELD OPWEKKEN VAN

WARMTE EN ELEKTRICITEIT

Dankzij de liberalisering van elektriciteits-5 toelevering in Europa, wordt het zeker in de toekomst aantrekkelijk om naast warmte in een woning tevens lokaal elektriciteit op te wekken. Indien een overmaat aan elektriciteit wordt opgewekt, kan deze elektriciteit worden geleverd aan het openbare net, waardoor de elek-10 triciteitsrekening van de gebruiker wordt verlaagd. Dankzij het decentraal opwekken van elektriciteit worden transport verliezen aanzienlijk verminderd.

De onderhavige uitvinding verschaft een inrichting voor het verwarmen van fluïdum in een leidingenstel-15 sel, omvattende: - een eerste brander voor het verwarmen van leidingen van het fluidumcircuit; - een tweede brander voor het verwarmen van een kop van een generator voor het opwekken van elektrische 20 energie; - ten minste een toevoer voor lucht en/of brandstof voor het door de branders ’laten verbranden van dat mengsel; en - een afvoerleiding voor het afvoeren van 25 rookgassen van de tweede brander tot in de ruimte waar zich de eerste brander bevindt.

Bij een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, wordt de warmte van de tweede brander gebruikt voor zowel het opwekken van elektriciteit met 30 behulp van de generator, als voor het verwarmen van fluïdum in de leidingen. Beide branders zijn bij voorkeur modulerend uitgevoerd. De eerste brander is bij voorkeur van een smoorklep voorzien, opdat deze de warmte vraag die bijv. afhankelijk is van buitentemparaturen, thermo-35 staat instellingen en dergelijk kan verzorgen.

Bij voorkeur wordt elektriciteit opgewekt met een zogeheten Stirling generator die compact van afmeting * 1015319 2 is'en zich in de praktijk bewezen heeft, bijv. voor ruimtevaarttoepassingen.

Een dergelijke Stirling generator moet worden aangepast aan de frequentie van het elektriciteitsnet, 5 dat bijv. 50 of 60 Hz, en zal zodoende een (hoorbare) trilling veroorzaken die ongewenst is. Bij voorkeur wordt de Stirling generator verend aan kabels opgehangen teneinde die ongewenste effect te voorkomen.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de 10 onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin tonen:

Fig. 1 een gedeeltelijk opengewerkt, schematisch aanzicht van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm 15 van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding; en

Fig. 2 een schema van een installatie waarin de inrichting volgens fig. 1 is opgenomen.

Een uitvoeringsvorm van een apparaat 1 (fig. 1, 2) voor het gecombineerd opwekken van warmte en kracht in 20 de vorm van elektriciteit, omvat een verwarmingsgedeelte 2 waarin aan de kopzijde een piekbrander 3 is geplaatst voor het verwarmen van pijpen 4 die worden doorstroomd met water voor ruimteverwarming en/of voor het verwarmen van een boiler. Voor dit doel wordt het water rondgepompt 25 met behulp van schematisch aangeduide pomp 5. Nadat de van de brander afkomstige rookgassen langs de pijpen 4 in benedenwaartse richting zijn gestroomd, wordt deze stroom omgebogen volgens pijlen A tot in een afvoerpijp 6. In de onderhavige uitvoeringsvorm is voor het afvoeren 30 van de rookgassen een ventilator 7 opgenomen. Aan de onderzijde is het apparaat voorts voorzien van een con-densafvoer 8.

Voor een aanzienlijk deel stemt de in fig. 1 en boven beschreven aangeduide constructie overeen met een 35 apparaat dat onder de handelsnaam 'Blauwe Engel II' thans door de firma Atag Verwarming op de markt wordt gebracht.

Bij de inrichting volgens onderhavige uitvinding is voorts een tweede brander 11 opgesteld die zoals 1015319 3 schematisch in de fig. 1 is aangeduid, is aangesloten op een met brander 3 gemeenschappelijke gastoevoerleiding 12, via schematisch aangeduide regelkleppen 13 en 14 alsmede een schematische aangeduide regel- of smoorklep 5 15 in de toevoer leiding 16 voor de lucht, zoals aardgas, is aangesloten.

De brander 11 verwarmt een kop 21 van een Stirling generator 20 door het via leidingen 23, 24 opwekken van elektriciteit. Een dergelijke Stirling 10 generator is op zichzelf bekend en bijvoorbeeld beschreven in andere Amerikaanse octrooischriften. De van de brander 11 afkomstige rookgassen worden langs de te verwarmen kop 21 gestuwd en via een leiding 26 volgens pijlen B in de ruimte onder de brander 13 geleid, waar-15 door ze evenzeer het water in de leidingen 4 ten minste in enige mate verwarmen en via de schoorsteen 6 worden afgevoerd.

Door de verwarming van kop 21 van Stirling motor 20 wordt een wisselstroom met de gewenste frequen-20 tie opgewekt door een generatordeel 22. Aangezien de Stirling generator derhalve een (hoorbare) trilling te weeg zal brengen, is in de getoonde voorkeursuitvoering-vorm de Stirling generator opgehangen aan draden 28, 29 en 30 die, zoals proefondervindelijk is gebleken, voorko-25 men dat de trillingen worden overgebracht op en worden versterkt door een montageplaat en/de behuizing.

Zoals ook in bijzonder uit het schema uit fig.

2 van een installatie 30 blijkt, waarin het apparaat 1 in opgenomen, is in de Stirling generator 20 nabij de kop 21 30 een koeling aangebracht door middel van een warmtewisselaar 31 die in serie is geschakeld achter de warmtewisselaar 32, daar zodoende temperatuurverschillen worden gereduceerd, het rendement van de Stirling generator 20 en voldoende koeling worden gewaarborgd.

35 Zoals is gebleken is het systeemrendement maximaal indien het koudste fluïdum te koelen, hetgeen wordt bereikt door bovengenoemde serieschakeling. In fig.

1015319 4 1 zijn eveneens de aansluitingen 33 en 34 van de warmtewisselaar 31 zichtbaar aangebracht.

Van het koelcircuit 35 maken voorts een pomp 36, en driewegklep 37, radiatoren 38 en een warmtewisse-5 laar 39 voor een boiler deel uit, zoals die in de praktijk van verwarming van woningen (en in de utiliteitsbouw) zijn aangesloten. Een middenstuk 41 van de Stirling motor 20 is via aansluitingen 42 en 43 eveneens op het circuit 35 aangesloten teneinde ook voor dat middenstuk 10 (te) hoge temperatuur te vermijden.

In de voorkeursuitvoeringsvorm is in een boiler 44 eveneens een zogeheten elektrische dumpweerstand 45 aangebracht die is aangesloten op een leiding 46 naar een gridcircuit 47 dat de aansluiting op het schematisch '15 aangeduide net 48 verzorgt. Mocht de Stirling motor elektrische energie leveren die niet aan het net kan worden afgegeven, kan die energie worden afgegeven aan de weerstand 45 voor het verwarmen van het water in de boiler.

20 In een verder niet getoonde uitvoeringsvorm kan een energie dissiperend element ook buiten de boiler zijn aangebracht

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvorm daarvan; de 25 vraag kan echter worden bepaald door de navolgende conclusie binnen strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

1015319

Claims (10)

1. Inrichting voor het verwarmen van fluidum in een leidingenstelsel, omvattende: 5. een eerste brander voor het verwarmen van leidingen fluidumcircuit; - een toevoer voor lucht en/of brandstof voor het door de brander laten verbranden van dat mengsel; - een tweede brander voor het verwarmen van een 10 kop van een generator voor het opwekken van elektrische energie; en - een afvoerleiding voor het afvoeren van rookgassen van de tweede brander tot in de ruimte waar zich de eerste brander bevindt

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de generator een Stirling motor omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de generator verend is opgehangen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de 20 generator aan kabels is opgehangen.

5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de generator is voorzien van een koelcircuit, dat is aangesloten op fluidumcircuit.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij het 25 koelcircuit is serie is aangesloten achter het fluidum- circuit bij de eerste brander.

7. Installatie voor het opwekken van warmte en elektriciteit, waarbij een inrichting volgens één van de voorgaande conclusies wordt toegepast, die is aangesloten 30 op een boiler waarin een warmte wisselaar die is aangesloten op het fluidumcircuit, is geplaatst.

8. Installatie volgens conclusie 7, waarbij een elektrische weerstand in de boiler is geplaatst, die is aangesloten op de Stirling generator.

9. Inrichting volgens één of meer van de con clusies 1-5 voorzien van een smoorklep in de gas/lucht-toevoer voor de eerste brander. 1015319

10. Werkwijze waarbij een inrichting volgens één van de conclusies 1-9 wordt toegepast 1015319