194986. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földalatti terek, előnyösen földalatti vasútak hulladék hőenergiájának hasznosítására és a szellőző levegő beszívott mennyiségének hőelvonással történő csökkentésére
A találmány tárgya eljárás földalatti terek, előnyösen földalatti vasútak hulladékhőjének hasznosítására és a szellőzőlevegőmennyiségének hőelvonással történő csökkentésére. Általánosan ismert, hogy földalatti terekben, különösen földalatti vasútak alagútrendszerében egyrészt a geotermikus energiából, másrészt a földalatti vasútak technológiai berendezéseinek üzemeltetéséből hőenergia képződik, (lásd: Metró Kézikönyv /Műszaki Kiadó, 1982/; 4.6.2 és 4.6.5 fejezetét). Az utóbbi időkben egyre több nagyvárosban- -egyre' nagyabb hosszúságban épülnek metróvonalak, mélyeknek legnagyobb része %álagútakhan.,fu.Ű- A metró-alagútakban felhasznált' elektromos energia nagy. része gyakorlatilag hővé alakul, a metróállomások üzemi tereiben elhelyezett elektromos berendezések szintén hőt termelnek, ugyanakkor hőt adnak le maguk az utasok is. Az így keletkezett veszteséghö-mennyiséget vagy hulladékhöt el kell távolítani a metró-műtárgyakból és helyiségekből egyrészt azért, mert a különféle berendezések bizonyos hőfok felett már nem működnek megbízhatóan — ez a hőfok a speciális elektromos berendezések esetében 35 °C — másrészt azért, mert az utasok, valamint az állomások dolgozói részére a jó közérzetet nyáron is a legfeljebb 30°C körüli hőmérséklet biztosítja. Végül fontos ez az alagútfalazat felmelegedésének, az ún. »hőköpeny« kialakulásának megakadályozása érdekében is. Mindezen feladatokat az ún. »főszellőzés« biztosítja, amely a főszellőző ventillátorokat és a különböző szellőzőalagútakat foglalja magában. A metró-alagútakban képződő hőenergia elméletileg olyan hőforrás, »hőkút«, amely alkalmas arra, hogy abból egy másik, különálló rendszer részére hőenergiát nyerjünk, hasznosítás céljára. A földalatti terekben az említett hőforrás legnagyobb részt 20—25°C hőmérsékletű levegő alakjában áll rendelkezésre. Ahhoz, hogy egy ilyen jellegű hőkútból a mindennapi használatban szokásos és elíogadható energiahordozót lehessen előállítani, a hőszivattyú elvét kell segítségül venni. (Lásd: Hővisszanyerés távozó levegőből« /Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet, 1982/; 4. szakasz, 25—28. oldal; továbbá »Klímaberendezések üzemeltetése és karbantartása« /Műszaki Kiadó, 1981/ 384—385. oldal.) Tekintettel arra, hogy a viszonylag olcsó energiahordozók, valamint az elvileg megvalósítható hőátadó berendezések költségei miatt ezen energiafajták hasznosítása nem tűnt gazdaságosnak, ezért nem fordítottak külön figyelmet kiaknázásukra, sőt, kifejezetten hulladékhöként kezelték. A bányákban, földalatti üzemekben és földalatti vasutaknál hatalmas beruházási és üzemeltetési költségráfordítással különleges szellőző és hütőbe-1 2 rendezéseket építenek be, illetve üzemeltetnek annak érdekében, hogy az említett hulladékhőt kívülről bevitt levegővel kiszeiiőztessék, azaz jelentős villamosenergia felhasználásával, ventillátorok útján kidobják a szabadba. (Lásd: »Metró Kézikönyv« 485. oldal, 4.6. 5 fejezetét.) A mesterséges szellőzéssel történő hőelvonás hátrányai: — a veszteséghő nem kerül hasznosításra; — igen nagy méretű szellőzőberendezéseket és azokhoz szükséges műtárgyakat kell telepíteni, építeni; — a szellőzőberendezések üzemeltetése szintén elektromos energiát igényel, amelynek egy része ugyancsak veszteséghővé alakul, azaz tovább növeli az elvonandó veszteséghö-mennyiséget; — a veszteséghőt nem annak keletkezési helyén — például a transzformátornál — vonja el; — a rendszer ki van szolgáltatva a külső hőmérsékleti viszonyoknak, hiszen a hűtőlevegőt a felszínről veszik, ezért pl. nyáron, amikor a külső hőmérséklet magas, a meghatározott, illetve megengedhető belső hőfok - hcz képest igen kis hőmérsékletgradiens adódik, amiértis a szükséges szellőztető levegő mennyisége nagy. Meg kell jegyezni, hogy a szellőzésnek van egy másik, lényeges funkciója is, nevezetesen a metró-műtárgyakban tartózkodó személyek — utasok, kezelők — friss levegőjének biztosítása. Az ehhez szükséges levegőmennyiség ugyancsak töredéke a szellőzési rendszerben felhasznált, teljes levégömennyiségnek, de azért ezt is biztosítani kell valamilyen módon. A fentiekben meghatározott, veszendőbe menő energia igen nagy mennyiségű. Világirodalmi adatok alapján például a földalatti vasútaknál az alagútszellőzéssel eltávolítandó hőenergia meghaladja az 1160—1820 kW vonalkilométerenkénti és óránkénti mennyiséget. A veszteséghő nagyságrendjére jellemző adat, hogy pl. a budapesti Kelet-Nyugati metróvonal vontatási és segédüzemi energiafogyasztása évente mintegy 53 millió kWh. A találmány célja földalatti terek, elsősorban földalatti vasútak hulladék-hőenergiájának hasznosítására olyan eljárás létrehozása, amely minimális beruházás és minimális energiafelhasználás mellett legalább részben hasznosítja az említett közel állandó és nagymennyiségű energiát tartalmazó energiaforrásokat. További célkitűzése, hogy a veszteséghőt lehetőleg annak keletkezési helyén »oltsuk ki.« A fenti célkitűzést a találmány értelmében úgy valósítjuk meg, hogy a földalatti térben kiépített főszellőzö alagút szellőzőlevegőjét hűtő-fűtő berendezésen — éspedig előnyösen folyamatszabályozott, zártláncú, hőtárolós hűtő-fűtő berendezésen — vezetjük 2 194986 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
