[go: up one dir, main page]

RU2742670C1 - Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects - Google Patents

Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects Download PDF

Info

Publication number
RU2742670C1
RU2742670C1 RU2020124082A RU2020124082A RU2742670C1 RU 2742670 C1 RU2742670 C1 RU 2742670C1 RU 2020124082 A RU2020124082 A RU 2020124082A RU 2020124082 A RU2020124082 A RU 2020124082A RU 2742670 C1 RU2742670 C1 RU 2742670C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
transformer
power transformer
heating
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2020124082A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Виноградов
Анатолий Игоревич Сопов
Алина Васильевна Виноградова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2020124082A priority Critical patent/RU2742670C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2742670C1 publication Critical patent/RU2742670C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps

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)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to heat generation and heat use with the help of heat pumps. The invention can be used for heating rooms and other objects located near a power transformer. The method consists in extracting heat from the power transformer and transferring it to the heating circuit of a room or other object. Excess heat from the transformer oil is taken by means of an intermediate heat carrier passing through a double-circuit spiral tubular heat exchanger installed in the power transformer tank. It is directed with the help of circulation pumps. If there is no need for heating an object, it is directed through a pipeline system through a multi-way valve to a horizontal ground heat exchanger which is placed in a heat accumulator made in the form of a heat-insulated volume of a mixture of granite crushed stone and river sand. Heat is removed from the intermediate heat carrier into the heat accumulator. After that the cooled heat carrier is again directed to the spiral tubular heat exchanger of the power transformer.
EFFECT: invention provides possibility of using a power transformer as a source of heat supply for heating rooms.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области получения и использования тепла с применением тепловых насосов и предназначено для обогрева помещений и иных объектов, расположенных вблизи от силового трансформатора.The invention relates to the field of obtaining and using heat using heat pumps and is intended for heating rooms and other objects located near a power transformer.

Наиболее близким по технической сущности является патент РФ №2234755, МПК H01F27/08, опубл. 20.08.2004, в котором раскрывается способ функционирования установки для использования избыточного тепла от силового трансформатора для отопления жилых домов или иных сооружений, в которой от силового трансформатора по трубопроводу до установленного снаружи пластинчатого теплообменника и обратно циркулирует охлаждающее масло. В данном теплообменнике тепло от трансформаторного масла передается промежуточному теплоносителю, протекающему по трубопроводу до расположенного рядом теплового насоса и обратно. Тепло от теплового насоса передается с помощью теплоносителя системы отопления к теплопотребляющим модулям, например, батареям здания. Также в системе после пластинчатого теплообменника имеется трубопровод, входящий в скальный грунт, землю или воду, которые могут использоваться либо в качестве излучателя тепла (грунтового тепла), либо в роли теплоотвода (накопителя тепла). Циркуляцию теплоносителей обеспечивают циркуляционные насосы, а направление потоков регулируют многоходовые клапаны, меняющие положение напрямую от показаний датчиков температуры трубопроводов (патент РФ №2234755, МПК H01F27/08, опубл. 20.08.2004).The closest in technical essence is the RF patent No. 2234755, IPC H01F27 / 08, publ. 08/20/2004, which discloses a method for operating an installation for using excess heat from a power transformer for heating residential buildings or other structures, in which cooling oil circulates from the power transformer through a pipeline to an outside plate heat exchanger and back. In this heat exchanger, the heat from the transformer oil is transferred to the intermediate heat carrier flowing through the pipeline to the nearby heat pump and back. Heat from the heat pump is transferred using the heating medium of the heating system to heat-consuming modules, for example, the radiators of a building. Also in the system, after the plate heat exchanger, there is a pipeline that enters the rocky ground, earth or water, which can be used either as a heat radiator (ground heat) or as a heat sink (heat accumulator). The circulation of heat carriers is provided by circulation pumps, and the direction of flows is controlled by multi-way valves that change their position directly from the readings of the temperature sensors of the pipelines (RF patent No. 2234755, IPC H01F27 / 08, publ. 20.08.2004).

Недостатками известного способа является его применимость лишь для закрытых трансформаторных подстанций большой мощности, а также наличие потерь тепла в системе и недостаточно высокая эффективность отбора тепла от силового трансформатора.The disadvantages of the known method are its applicability only for closed transformer substations of high power, as well as the presence of heat losses in the system and insufficiently high efficiency of heat extraction from the power transformer.

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление теплоснабжения объектов, расположенных вблизи трансформаторной подстанции, путем отбора тепла от силового трансформатора и его передачи в систему отопления объектов посредством использования теплообменника внутренней установки, промежуточного теплоносителя, системы трубопроводов, теплового насоса, хранения полученного тепла с применением теплового аккумулятора, с управлением процессом получения тепла, его транспортировки, хранения и использования на объекте теплоснабжения с помощью автоматизированной системы, а также обеспечение возможности увеличения срока службы трансформатора за счёт формирования более равномерного распределения температур в пространстве бака и снижения амплитуды её колебаний The objective of the present invention is to provide heat supply to objects located near a transformer substation by taking heat from a power transformer and transferring it to the heating system of objects by using an indoor heat exchanger, an intermediate heat carrier, a pipeline system, a heat pump, storing the obtained heat using a heat accumulator, with control of the process of heat production, its transportation, storage and use at the heat supply facility using an automated system, as well as ensuring the possibility of increasing the service life of the transformer by forming a more uniform temperature distribution in the tank space and reducing the amplitude of its oscillations

В результате использования предлагаемого изобретения является обеспечение возможности использования силового трансформатора в качестве источника теплоснабжения, передачи тепла от него объекту теплоснабжения с применением теплообменника внутренней установки, промежуточного теплоносителя, системы трабопроводов, теплового насоса, с возможностью накопления тепловой энергии в тепловом аккумуляторе, с управлением процессом получения тепла, его транспортировки, хранения и использования на объекте теплоснабжения с помощью автоматизированной системы, а также обеспечение возможности увеличения срока службы трансформатора за счёт формирования более равномерного распределения температур в пространстве бака и снижения амплитуды её колебаний.As a result of using the proposed invention, it is possible to use a power transformer as a source of heat supply, transfer heat from it to a heat supply object using an indoor heat exchanger, an intermediate heat carrier, a pipeline system, a heat pump, with the possibility of accumulating heat energy in a heat accumulator, with control of the production process heat, its transportation, storage and use at the heat supply facility using an automated system, as well as ensuring the possibility of increasing the service life of the transformer by forming a more uniform temperature distribution in the tank space and reducing the amplitude of its oscillations.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе использования избыточного тепла силового масляного трансформатора для обогрева расположенных поблизости объектов, заключающемся в отборе тепла от силового трансформатора и передаче его в контур отопления помещения или другого объекта, согласно изобретению, отбирают с помощью промежуточного теплоносителя, проходящего через двухконтурный спиральный трубчатый теплообменник, установленный в баке силового трансформатора, избыточное тепло из трансформаторного масла и направляют его с помощью циркуляционных насосов, в случае отсутствия необходимости в обогреве объекта, по системе трубопроводов через многоходовой клапан к горизонтальному грунтовому теплообменнику, который размещён в тепловом аккумуляторе, выполненном в виде теплоизолированного объема смеси гранитного щебня и речного песка, отбирают тепло от промежуточного теплоносителя в тепловой аккумулятор, после чего охлажденный теплоноситель вновь направляют в спиральный трубчатый теплообменник силового трансформатора, а в случае необходимости обогрева объекта теплоснабжения нагретый теплоноситель от спирального трубчатого теплообменника по трубопроводам направляют с помощью многоходовых клапанов к тепловому насосу, с помощью которого повышают потенциал полученной тепловой энергии и передают её в контур отопления объекта теплоснабжения, возвращают охлажденный промежуточный теплоноситель от теплового насоса в спиральный трубчатый теплообменник трансформатора, в случае возникновения необходимости обогрева объекта при отключенном от электрической сети силовом трансформаторе направляют подогретый от теплового аккумулятора теплоноситель из горизонтального грунтового теплообменника через многоходовые клапаны к тепловому насосу, с помощью которого повышают потенциал полученной тепловой энергии и передают её в контур отопления объекта теплоснабжения, возвращают охлажденный теплоноситель вновь к тепловому аккумулятору, осуществляют управление всеми аппаратами системы и переход на разные режимы работы с помощью управляющего комплекса автоматически в зависимости от параметров режимов работы объекта теплоснабжения, силового трансформатора, теплоносителя и теплового аккумулятора.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of using excess heat of a power oil transformer for heating nearby objects, which consists in taking heat from a power transformer and transferring it to a heating circuit of a room or other object, according to the invention, it is taken with the help of an intermediate heat carrier passing through through a double-circuit spiral tubular heat exchanger installed in the tank of a power transformer, excess heat from the transformer oil and direct it using circulation pumps, if there is no need to heat the object, through a pipeline system through a multi-way valve to a horizontal ground heat exchanger, which is located in a heat accumulator, made in the form of a heat-insulated volume of a mixture of granite crushed stone and river sand, heat is taken from the intermediate heat carrier into the heat accumulator, after which the cooled heat carrier is again directed into the spiral tubular heat exchanger of the power transformer, and if it is necessary to heat the heat supply object, the heated coolant from the spiral tubular heat exchanger is directed through pipelines using multi-way valves to the heat pump, with which the potential of the received heat energy is increased and transferred to the heating circuit of the heat supply object, the cooled the intermediate heat carrier from the heat pump to the spiral tubular heat exchanger of the transformer, in case of the need to heat the object with the power transformer disconnected from the electrical network, the heat carrier heated from the heat accumulator is directed from the horizontal ground heat exchanger through multi-way valves to the heat pump, with the help of which the potential of the obtained heat energy is increased and transfer it to the heating circuit of the heat supply object, return the cooled coolant back to the heat accumulator, control all and devices of the system and the transition to different modes of operation with the help of the control complex automatically, depending on the parameters of the modes of operation of the heat supply object, power transformer, coolant and heat accumulator.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, согласно которому СТ - силовой трансформатор; СТТО - двухконтурный спиральный трубчатый теплообменник; Кстто1 - клапан переключения контуров на входе в СТТО; Кстто2 - клапан переключения контуров на выходе из СТТО; ТбПр1 - трубопровод от СТТО до МХК1; ЦН1 - циркуляционный насос на ТбПр1; МХК1 - многоходовой клапан отводящего контура; ТбПр2 - трубопровод от МХК1 до ТН; ТН - тепловой насос типа «вода-вода»; П - помещение; КО - контур отопления; ЦН2 - циркуляционный насос в КО; ТбПр3 - трубопровод от ТН до МХК2; МХК2 - многоходовой клапан подводящего контура; ТбПр4 - трубопровод от МХК2 до СТТО; ЦН3 - циркуляционный насос на ТбПр4; ТбПр5 - трубопровод от МХК1 до ГГТО; ГГТО - горизонтальный грунтовый теплообменник; ЦН4 - циркуляционный насос на ТбПр5; АкТ - аккумулятор тепла; ТбПр6 - трубопровод от ГГТО до МХК2; ЦН5 - циркуляционный насос на ТбПр6; УК - управляющий комплекс (микроконтроллер); ДТ1 - датчик температуры трансформаторного масла; ДТ2 - датчик температуры воздуха в помещении; ДД1 - датчик давления в трансформаторной зоне; ДД2 - датчик давления в теплоаккумуляторной зоне; ДД3 - датчик давления в теплонасосной зоне; ДД4 - датчик давления в КО; К - канал для размещения трубопроводов и циркуляционных насосов.The essence of the invention is illustrated by a drawing, according to which CT is a power transformer; CTTO - double-circuit spiral tubular heat exchanger; Kstto1 - valve for switching circuits at the entrance to the CTTO; Kstto2 - valve for switching circuits at the outlet of the CTTO; TbPr1 - pipeline from CTTO to MHK1; TsN1 - circulation pump for TbPr1; МХК1 - multi-way valve of the outlet circuit; TbPr2 - pipeline from MHK1 to HP; ТН - water-to-water heat pump; P - room; KO - heating circuit; TsN2 - circulation pump in KO; TbPr3 - pipeline from ТН to МХК2; МХК2 - multi-way valve of the supply circuit; TbPr4 - pipeline from MHK2 to CTTO; TsN3 - circulation pump for TbPr4; TbPr5 - pipeline from MHK1 to GGTO; ГГТО - horizontal ground heat exchanger; TsN4 - circulation pump for TbPr5; AkT - heat accumulator; TbPr6 - pipeline from GGTO to MHK2; TsN5 - circulation pump for TbPr6; UK - control complex (microcontroller); ДТ1 - transformer oil temperature sensor; DT2 - indoor air temperature sensor; ДД1 - pressure sensor in the transformer zone; ДД2 - pressure sensor in the heat storage area; ДД3 - pressure sensor in the heat pump zone; ДД4 - pressure sensor in KO; K - channel for placement of pipelines and circulation pumps.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

В бак силового масляного трансформатора СТ, изготовленный желательно из материала с низкой теплопроводностью, помещают двухконтурный теплообменник СТТО. Один контур СТТО является основным, а второй - резервным. Задействование нужных контуров СТТО осуществляется клапанами Кстто1 и Кстто2. Тепло от трансформаторного масла отводится только через СТТО. С помощью датчика ДТ1 контролируется температура трансформаторного масла. Теплообменник СТТО соединен с трубопроводами ТбПр1 и ТбПр4, на противоположных концах которых установлены многоходовые клапаны МХК1 и МХК2. Эти клапаны являются «регулировщиками» и управляют направлением потоков теплоносителя в системе, разделяя её на три условные зоны: трансформаторную, теплоаккумуляторную и теплоснасосную. В данном абзаце рассмотрена трансформаторная зона. Циркуляция теплоносителя в этой зоне обеспечивается насосами ЦН1 и ЦН3, а давление контролируется датчиком ДД1.A CTTO double-circuit heat exchanger is placed in the tank of the CT power oil transformer, preferably made of a material with low thermal conductivity. One CTTO circuit is the main one, and the second is the backup. The required CTTO circuits are activated by the Kstto1 and Kstto2 valves. Heat from transformer oil is removed only through the CTTO. The temperature of the transformer oil is monitored using the DT1 sensor. Heat exchanger CTTO is connected to pipelines TbPr1 and TbPr4, at opposite ends of which multi-way valves MHK1 and MHK2 are installed. These valves are “regulators” and control the direction of the coolant flows in the system, dividing it into three conditional zones: transformer, heat storage and heat pump. This paragraph deals with the transformer zone. The circulation of the coolant in this zone is provided by pumps TsN1 and TsN3, and the pressure is controlled by the sensor ДД1.

В теплоаккумуляторной зоне с МХК1 и МХК2 соединены трубопроводы ТбПр5 и ТбПр6, на противоположных концах подключенные к теплообменнику ГГТО. ГГТО укладывается в аккумулятор тепла АкТ двумя слоями: первый на глубине 0,5 м от поверхности, а второй - на 0,5 м ниже первого. АкТ представляет собой теплоизолированный объем смеси гранитного щебня и речного песка в соотношении 2,6/1. Циркуляция теплоносителя в этой зоне обеспечивается насосами ЦН4 и ЦН5, а давление контролируется датчиком ДД2.In the heat storage zone, pipelines TbPr5 and TbPr6 are connected to MHK1 and MHK2, at opposite ends connected to the GHPO heat exchanger. GHPO is placed in the AkT heat accumulator in two layers: the first at a depth of 0.5 m from the surface, and the second - 0.5 m below the first. AkT is a thermally insulated volume of a mixture of crushed granite and river sand in a ratio of 2.6 / 1. The circulation of the coolant in this zone is provided by the TsN4 and TsN5 pumps, and the pressure is controlled by the DD2 sensor.

В теплонасосной зоне к МХК1 и МХК2 присоединены трубопроводы ТбПр2 и ТбПр3, подключенные на другом конце к тепловому насосу ТН. Давление в них контролируется датчиком ДД3. В свою очередь ТН подсоединен к контуру отопления помещения КО или иного потребителя тепла. Циркуляцию теплоносителя в КО осуществляет ЦН2, а за давлением в КО следит датчик ДД4. Во всей системе, кроме ТН (в нём используется фреон), в качестве теплоносителя используется смесь воды и спирта. In the heat pump zone, pipelines TbPr2 and TbPr3 are connected to MHK1 and MHK2, connected at the other end to the heat pump TH. The pressure in them is controlled by the DD3 sensor. In turn, the heat pump is connected to the heating circuit of the KO room or another heat consumer. The circulation of the coolant in the boiler is carried out by TsN2, and the pressure in the boiler is monitored by the sensor DD4. In the entire system, except for heat pump (it uses freon), a mixture of water and alcohol is used as a heat carrier.

Общий контроль над системой и управление ей осуществляет комплекс УК на базе микроконтроллера. Кроме перечисленных датчиков для управления работой элементов дополнительно в помещении устанавливают датчик ДТ2. На основе данных со всех датчиков микроконтроллер дает команды управляемым элементам согласно заданной программе.The general control and management of the system is carried out by the MC complex based on a microcontroller. In addition to the listed sensors, a DT2 sensor is additionally installed in the room to control the operation of the elements. Based on the data from all sensors, the microcontroller gives commands to the controlled elements according to a given program.

Предложенная система использования избыточного тепла силовых трансформаторов имеет три режима работы: охладительный, отопительно-охладительный и отопительный. The proposed system for using excess heat from power transformers has three operating modes: cooling, heating and cooling, and heating.

Охладительный режим служит главным образом для охлаждения элементов силового трансформатора, а в дополнение способствует накоплению тепла в АкТ. Данный режим соответствует периоду, когда температура воздуха в помещении - выше +18°С, что контролируется датчиком ДТ2. В этом случае микроконтроллер задействует в работе только трансформаторную и теплоаккумуляторную зоны системы. Выделяемое активными элементами СТ избыточное тепло отводится через трансформаторным масло к СТТО, в котором протекает холодный жидкий теплоноситель. Движимая по СТТО насосами ЦН1 и ЦН3, эта жидкость нагревается до температуры около + 30°С, охлаждая трансформатор. От СТТО нагретый теплоноситель стремится по ТбПр1 к МХК1, который направляет его по трубопроводу ТбПр5 к ГГТО. В теплообменнике ГГТО происходит обратный теплообмен нагретого теплоносителя с холодным АкТ. Далее вновь охлажденный до температуры около + 15°С теплоноситель, движимый ЦН4 и ЦН5, протекает до клапана МХК2 и направляется по ТбПр4 вновь в СТТО. Насосы ЦН2 и ТН в охладительном режиме остаются отключенными.The cooling mode serves mainly to cool the elements of the power transformer, and in addition contributes to the accumulation of heat in the ACT. This mode corresponds to the period when the air temperature in the room is above + 18 ° C, which is controlled by the DT2 sensor. In this case, the microcontroller uses only the transformer and heat storage zones of the system. The excess heat released by the active elements of the CT is removed through the transformer oil to the CTTO, in which a cold liquid heat carrier flows. Driven by STTO pumps TsN1 and TsN3, this liquid is heated to a temperature of about + 30 ° C, cooling the transformer. From CTTO, the heated coolant tends along TbPr1 to MHK1, which directs it through the TbPr5 pipeline to the GHP. In the heat exchanger of the GHPO, the reverse heat exchange of the heated coolant with the cold ACT takes place. Further, the coolant, again cooled to a temperature of about + 15 ° C, driven by TsN4 and TsN5, flows to the MHK2 valve and is sent through TbPr4 again to the CTTO. The pumps ЦН2 and ТН in the cooling mode remain off.

Когда температура в помещении опускается ниже + 18°С, УК переводит систему в охладительно-отопительный режим работы. При этом микроконтроллер сначала отключает ЦН4 и ЦН5, далее изменяет положение МХК1 и МХК2, исключая их контура теплоаккумуляторную зону и задействуя теплонасосную. После этого УК последовательно включает ТН и ЦН2. В итоге теплоноситель от СТТО по ТбПр1 через МХК1 и трубопровод ТбПр2 попадает в тепловой насос ТН. В нем тепло от нагретого теплоносителя передается фреону (теплоноситель в ТН), который, проходя через компрессор в ТН, повышает свою тепловую энергию и передает её в КО. Когда температура в помещении поднимается выше + 24°С, микроконтроллер в обратном порядке вновь переводит систему в охладительный режим.When the room temperature drops below + 18 ° C, the UK switches the system to the cooling and heating mode of operation. In this case, the microcontroller first turns off TsN4 and TsN5, then changes the position of MHK1 and MHK2, excluding their circuit of the heat storage zone and activating the heat pump. After that, the UK sequentially includes TN and TsN2. As a result, the coolant from the CTTO through TbPr1 through MHK1 and the TbPr2 pipeline enters the heat pump HP. In it, the heat from the heated coolant is transferred to freon (coolant in the HP), which, passing through the compressor in the HP, increases its thermal energy and transfers it to the KO. When the room temperature rises above + 24 ° С, the microcontroller reverses the order and switches the system back to cooling mode.

В случае же когда происходит плановое или аварийное отключение силового трансформатора от питающей электрической сети, есть два варианта действия системы. Если в момент отключения трансформатора система находилась в охладительном режиме, то УК переводит систему в режим ожидания, отключая насосы ЦН1, ЦН3, ЦН4 и ЦН5 и оставляя состояние остальных аппаратов неизменным. Если же в дальнейшем температура воздуха в помещении опустится ниже +18°С, то УК запустит отопительный режим работы. При этом сначала микроконтроллер переведет клапаны МХК1 и МХК2 в положение, исключающее из контура трансформаторную зону и включающее теплоаккумуляторную, а затем включит последовательно ЦН4, ЦН5, ТН и ЦН2. In the case when there is a planned or emergency disconnection of the power transformer from the mains, there are two options for the system. If at the moment the transformer was turned off, the system was in cooling mode, then the CC switches the system to standby mode, turning off the pumps TsN1, TsN3, TsN4 and TsN5 and leaving the state of the other devices unchanged. If, in the future, the air temperature in the room drops below + 18 ° C, then the UK will start the heating mode of operation. At the same time, the microcontroller will first move the MHK1 and MHK2 valves to a position that excludes the transformer zone from the circuit and turns on the heat storage zone, and then switches on in series TsN4, TsN5, TN and TsN2.

Если же в момент отключения трансформатора система находилась в отопительно-охладительном режиме, то УК сразу переводит систему в отопительный режим, действуя в следующем порядке. Сначала микроконтроллер отключает насосы ЦН1 и ЦН3, далее изменяет положение МХК1 и МХК2, исключая их контура трансформаторную зону и задействуя теплоаккумуляторную. После чего включает в работу ЦН4 и ЦН5. Когда в отопительном режиме температура воздуха в помещении поднимается выше + 24°С, то УК последовательно отключает ЦН2, ТН, ЦН5 и ЦН4, оставляя остальные аппараты в неизменном состоянии.If, at the time of the transformer disconnection, the system was in heating and cooling mode, then the CC immediately switches the system to heating mode, acting in the following order. First, the microcontroller turns off the pumps TsN1 and TsN3, then changes the position of MHK1 and MHK2, excluding their transformer zone and activating the heat storage zone. Then it turns on the TsN4 and TsN5. When, in heating mode, the air temperature in the room rises above + 24 ° C, the UK sequentially turns off TsN2, TN, TsN5 and TsN4, leaving the rest of the devices unchanged.

При включении силового трансформатора к сети УК переводит систему в охладительный или отопительно-охладительный режим (в зависимости от показаний датчика ДТ2) только после нагрева трансформаторного масла до температуры выше + 65°С, что контролируется датчиком ДТ1. Переключение элементов системы при включении силового трансформатора происходит в обратном порядке, чем в случае его отключения. Также программой УК предусмотрена регулировка оборотов насосов ЦН1, ЦН3, ЦН4 и ЦН5 в зависимости от температуры трансформаторного масла: она должна находится в пределах + 60-70°С. То есть если ДТ1 показывает температуру ниже + 60°С, то обороты снижаются, а если выше + 70°С, то обороты повышаются. Если же после повышения оборотов насосов до предельного значения температура масла продолжает расти (возможно при сильной перегрузке силового трансформатора), то микроконтроллер подает об этом сигнал на пост диспетчерского пункта и с помощью клапанов Кстто1 и Кстто2 подключает к работе резервный контур спирального трубчатого теплообменника до тех пор, пока температура масла не опустится ниже + 60°С.When the power transformer is switched on to the network, the UK transfers the system to a cooling or heating-cooling mode (depending on the readings of the DT2 sensor) only after heating the transformer oil to a temperature above + 65 ° C, which is controlled by the DT1 sensor. The switching of the system elements when the power transformer is turned on occurs in the reverse order than when it is turned off. Also, the UK program provides for the regulation of the speed of the pumps TsN1, TsN3, TsN4 and TsN5, depending on the temperature of the transformer oil: it should be within + 60-70 ° C. That is, if DT1 shows a temperature below + 60 ° C, then the revolutions decrease, and if it is above + 70 ° C, then the revolutions increase. If, after increasing the speed of the pumps to the limit value, the oil temperature continues to rise (possibly with a strong overload of the power transformer), then the microcontroller sends a signal about this to the control room post and, using the Kstto1 and Kstto2 valves, connects the backup circuit of the spiral tubular heat exchanger to work until then until the oil temperature drops below + 60 ° C.

Если вдруг один из датчиков давления сообщает о недопустимом падении или повышении давления в системе, то об этом подается сигнал на пост диспетчерского пункта и соответствующая зона системы выводится из работы. Так если срабатывает датчик ДД1, то система переводится в отопительный режим работы или режим ожидания, силовой трансформатор при этом отключается. Если срабатывает датчик ДД2, то система переводится в отопительно-охладительный режим работы или режим ожидания. Если срабатывает датчик ДД3 и (или) ДД4, то система переводится в охладительный режим работы или режим ожидания. Если же после смены режима срабатывает и второй датчик давления (кроме случая, когда срабатывают ДД3 и ДД4), то вся система переводится в режим ожидания, клапаны МХК1 и МХК2 перекрывают все трубопроводы, а силовой трансформатор отключается до восстановления нормального давления в системе.If suddenly one of the pressure sensors reports an unacceptable drop or increase in pressure in the system, then a signal is sent to the control post and the corresponding zone of the system is taken out of operation. So if the sensor DD1 is triggered, then the system is transferred to the heating mode of operation or standby mode, while the power transformer is turned off. If sensor DD2 is triggered, then the system is transferred to heating and cooling mode of operation or standby mode. If sensor ДД3 and (or) ДД4 is triggered, then the system is put into cooling or standby mode. If, after changing the mode, the second pressure sensor is also triggered (except for the case when DD3 and DD4 are triggered), then the entire system is switched to standby mode, the MHK1 and MHK2 valves shut off all pipelines, and the power transformer is turned off until normal pressure in the system is restored.

Применение предлагаемого способа, позволяет использовать силовой трансформатора в качестве источника теплоснабжения для расположенных вблизи от него объектов, обеспечить увеличения срока службы трансформатора за счёт формирования более равномерного распределения температур в пространстве бака и снижения амплитуды её колебаний.The use of the proposed method allows the use of a power transformer as a source of heat supply for objects located near it, to ensure an increase in the service life of the transformer due to the formation of a more uniform temperature distribution in the tank space and a decrease in the amplitude of its oscillations.

Claims (1)

Способ использования избыточного тепла силового масляного трансформатора для обогрева расположенных поблизости объектов, заключающийся в отборе тепла от силового трансформатора и передаче его в контур отопления помещения или другого объекта, отличающийся тем, что избыточное тепло из трансформаторного масла отбирают с помощью промежуточного теплоносителя, проходящего через двухконтурный спиральный трубчатый теплообменник, установленный в баке силового трансформатора, и направляют его с помощью циркуляционных насосов, в случае отсутствия необходимости в обогреве объекта, по системе трубопроводов через многоходовой клапан к горизонтальному грунтовому теплообменнику, который размещён в тепловом аккумуляторе, выполненном в виде теплоизолированного объема смеси гранитного щебня и речного песка, отбирают тепло от промежуточного теплоносителя в тепловой аккумулятор, после чего охлажденный теплоноситель вновь направляют в спиральный трубчатый теплообменник силового трансформатора, а в случае необходимости обогрева объекта теплоснабжения нагретый теплоноситель от спирального трубчатого теплообменника по трубопроводам направляют с помощью многоходовых клапанов к тепловому насосу, с помощью которого повышают потенциал полученной тепловой энергии и передают её в контур отопления объекта теплоснабжения, возвращают охлажденный промежуточный теплоноситель от теплового насоса в спиральный трубчатый теплообменник трансформатора, в случае возникновения необходимости обогрева объекта при отключенном от электрической сети силовом трансформаторе направляют подогретый от теплового аккумулятора теплоноситель из горизонтального грунтового теплообменника через многоходовые клапаны к тепловому насосу, с помощью которого повышают потенциал полученной тепловой энергии и передают её в контур отопления объекта теплоснабжения, возвращают охлажденный теплоноситель вновь к тепловому аккумулятору, осуществляют управление всеми аппаратами системы и переход на разные режимы работы с помощью управляющего комплекса автоматически в зависимости от параметров режимов работы объекта теплоснабжения, силового трансформатора, теплоносителя и теплового аккумулятора. A method of using excess heat from a power oil transformer for heating nearby objects, which consists in taking heat from a power transformer and transferring it to the heating circuit of a room or other object, characterized in that excess heat is taken from the transformer oil using an intermediate heat carrier passing through a double-circuit spiral a tubular heat exchanger installed in the tank of a power transformer and directed by means of circulation pumps, if there is no need for heating the object, through the pipeline system through a multi-way valve to a horizontal ground heat exchanger, which is located in a heat accumulator made in the form of a heat-insulated volume of a mixture of granite crushed stone and river sand, they take heat from the intermediate heat carrier into the heat accumulator, after which the cooled heat carrier is again sent to the spiral tubular heat exchanger of the power transformer, and in the case the need to heat the heat supply object, the heated coolant from the spiral tubular heat exchanger is directed through pipelines using multi-way valves to the heat pump, with the help of which the potential of the obtained heat energy is increased and transferred to the heating circuit of the heat supply object, the cooled intermediate heat carrier is returned from the heat pump to the spiral tubular heat exchanger of the transformer , if the need arises to heat the object when the power transformer is disconnected from the electrical network, the heat carrier heated from the heat accumulator is directed from the horizontal ground heat exchanger through the multi-way valves to the heat pump, with the help of which the potential of the obtained heat energy is increased and transferred to the heating circuit of the heat supply object, cooled the coolant again to the heat accumulator, they control all the devices of the system and switch to different modes of operation using the control the power complex automatically depending on the parameters of the operating modes of the heat supply object, power transformer, coolant and heat accumulator.
RU2020124082A 2020-07-20 2020-07-20 Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects RU2742670C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124082A RU2742670C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124082A RU2742670C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2742670C1 true RU2742670C1 (en) 2021-02-09

Family

ID=74554831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124082A RU2742670C1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2742670C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2520853A1 (en) * 1982-01-29 1983-08-05 Cem Comp Electro Mec SYSTEM FOR RECOVERING, WITH RISING THE ENERGY LEVEL, CALORIES DISSIPATED BY AN ELECTRIC MACHINE COOLED BY A FLUID
RU2234755C2 (en) * 2000-05-08 2004-08-20 Кьелль АНДЕРССОН Plant for using power transformer excess heat
RU128776U1 (en) * 2012-11-21 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) DEVICE FOR USING EXCESS AIR HEAT FLOW FROM POWER TRANSFORMER
CN108224543A (en) * 2018-02-22 2018-06-29 青岛宏科达机械科技有限公司 A kind of UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN, kinetic energy are converted into the heating heating equipment of thermal energy
RU2716817C1 (en) * 2019-08-08 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for use of excess air heat flow energy from power transformer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2520853A1 (en) * 1982-01-29 1983-08-05 Cem Comp Electro Mec SYSTEM FOR RECOVERING, WITH RISING THE ENERGY LEVEL, CALORIES DISSIPATED BY AN ELECTRIC MACHINE COOLED BY A FLUID
RU2234755C2 (en) * 2000-05-08 2004-08-20 Кьелль АНДЕРССОН Plant for using power transformer excess heat
RU128776U1 (en) * 2012-11-21 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) DEVICE FOR USING EXCESS AIR HEAT FLOW FROM POWER TRANSFORMER
CN108224543A (en) * 2018-02-22 2018-06-29 青岛宏科达机械科技有限公司 A kind of UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN, kinetic energy are converted into the heating heating equipment of thermal energy
RU2716817C1 (en) * 2019-08-08 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for use of excess air heat flow energy from power transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3726145B1 (en) District thermal energy distribution system
KR102308574B1 (en) local energy distribution system
JP7221337B2 (en) Local thermal energy consumer assembly and local thermal energy generator assembly for district thermal energy distribution system
KR102289315B1 (en) Local energy distribution systems and methods of providing mechanical work and heating heat transfer fluids in local thermal energy circuits
KR101801775B1 (en) Geothermal ground heat exchanger system and method for controlling thereof
EP3516302B1 (en) Energy distributing system
US20130037236A1 (en) Geothermal facility with thermal recharging of the subsoil
KR102478795B1 (en) Reversible heat pump assembly and district heat energy distribution system including the same
JP2010007953A (en) Hot water supply system
KR101993627B1 (en) Geothermal heating and cooling system for optimization of heat pump And That control method
WO2017029819A1 (en) Heat utilization apparatus
EP3482137B1 (en) Combined heating and cooling system
KR101548009B1 (en) Subterranean heat-pump system
JP2020509326A (en) Local heat energy consuming assembly and local heat energy generating assembly for district heat energy distribution system
RU2742670C1 (en) Method of using excess heat of a power oil transformer to heat nearby objects
JP5751599B2 (en) Hot water heating / cooling system
RU2636018C2 (en) Heating and hot water supply system
JP6037089B1 (en) Heat utilization device
JP6060463B2 (en) Heat pump system
KR101846291B1 (en) cold water and hot water combined thermal storage system
JP6164537B2 (en) Cold / heat generator
JP2015001348A (en) Geothermal heat pump device
KR101993628B1 (en) A geothermal heating / cooling device capable of coping with a variable load with a preheating function
KR100346649B1 (en) Condensing Waste Heat Rejection and Recovery Apparatus
JP2010014391A (en) Hot water supply system