185310. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés villamosgép-veszteséghő hasznosítására
1 185 310 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés villamosgépek gázzal vagy folyadékkal elvezetett veszteséghőjének hasznosítására oly módon, hogy közben a villamosgép hőmérséklete állandó marad. A villamosgépek működésének egyik alapfeltétele, hogy azok egy bizonyos hőmérsékleten működjenek, a vezetők, ill. tekercsek hőmérséklete a szigetelőanyagok adta korlátok között maradjon. Kisebb gépeknél ez a követelmény természetes szellőzés biztosításával egyszerűen megoldható, nagyobb transzformátoroknál és motoroknál azonban mesterségesen kell gondoskodni a gépek hűtéséről. A nagyobb transzformátoroknál a hűtést a tekercsek között áramló olaj biztosítja. A transzformátorolaj visszahűtését mesterséges vagy természetes huzatú bordás hőcserélők segítségével környezeti levegővel vagy csöves hőcserélő közbeiktatásával vízzel oldják meg. Az eddig használatos megoldások hátránya, hogy a hűtés során felszabaduló hő vagy közvetlenül a levegőbe, vagy a hűtővíz közbeiktatásával, végeredményben így is hasznosítás nélkül a környezetbe jut. A generátoroknál és nagyobb motoroknál a hűtést úgynevezett körléghűtőkkel végzik. A körléghűtő egy olyan hűtőrendszer melyben egy bordás hőcserélő külső oldalán a hűtőlevegő vagy hidrogén, míg a bordás cső belsejében hűtővíz kering. A hűtővíz itt is általában felhasználás nélkül, pl. folyókba, vagy hűtőtorony közbeiktatásával a környezetbe szállítja a hűtés során elvont hőt. A villamosgépek élettartama szempontjából igen fontos követelmény, hogy azok hőmérséklete időben állandó legyen és ne függjön a külső időjárás változásától, pl. nappal, éjjel vagy nyár, tél. A hőmérsékletváltozás ugyanis a gépek tekercseiben relatív elmozdulásokat idéz elő, ami a szigetelések megsérülését végső soron bizonyos idő után zárlatokat idézhet elő. A villamosgépek tekercshőmérsékletének változása eredhet abból is, hogy a gépek sokszor nem üzemelnek állandó terhelésen és ennek megfelelően hol nagyobb, hol kisebb a tekercsekben folyó áram és így változik azok hőmérséklete is. A terhelés változásával változik az a hőmennyiség is, amit hűtés útján el kell vonni. A jelenleg ismeretes megoldások egy részénél - főleg a kisebb villamosgépeknél - semmiféle szabályozás nem akadályozza a gépek hőmérsékletváltozását, nagyobb gépeknél már található olyan megoldás, hogy pl. az olaj hőmérsékletének állandó értéken tartása érdekében a mesterséges huzatú hűtőknél a ventilátorokat vagy azok egy részét le-, ill. bekapcsolják. Itt sem gondoskodnak azonban a keletkező hő hasznosításáról. A nagyobb villamosgépeknél nem elhanyagolható az a hőmennyiség, amelyet a hűtés során a rendszerből el kell vonni. Ily módon jelenleg a környezetbe távozik a gépek úgynevezett veszteséghője, ami „hulladékhőnek” tekinthető. A találmány megalkotásánál az volt a cél, hogy a villamosgépek veszteséghőjét úgy hasznosítsuk, hogy egyidejűleg gondoskodunk a villamosgépek állandó hőmérsékleten tartásáról is. A találmány tehát eljárás a villamosgépek veszteséghőjének gazdaságos elhelyezésére akár úgy, hogy visszavezetjük az erőmüvi körfolyamatba és/ vagy kommunális célra - fűtés, melegvíz szolgálta- ? tás - hasznosítjuk és/vagy csak akkor és annyi hőt • vezetünk a környezetbe, amennyi a villamosgépek állandó hőmérsékletének biztosításához szükséges,'^ ill. amennyi hő az adott időszakban a rendszeren í belül nem hasznosítható. ? A veszteséghő hőmérséklete azonban bár kis mértékben magasabb a környezet hőmérsékleténél, de nem olyan mértékben, hogy gazdaságosan hasz-, nositani lehetne. * ; ’ A találmány szerinti eljárás fentieket azzal is biztosítja, hogy a nagyobb villamosgépeknél az önmagában ismert hőszivattyúval a veszteséghő hőmérsékletét megemeli és ezt a hőmennyiséget automatikus szabályozással differenciáltan vagy visszavezeti az erőmüvi körfolyamatba: a tápvizelőmelegítést szolgálja és/vagy kommunális célra haszno- ; sítja: légfűtést, padlófűtést lát el, használati meleg-, vizet termel és/vagy egy víz vísszahűtő rendszerb« juttatja. A differenciált hőelvétellel gazdaságosan biztosítható egyidejűleg a villamosgépek hőmérsékletének állandósága és hulladékhő-hasznosítása is. A hőszivattyúk működésének közismerten az a; lényege, hogy egy hűtőközeg komprimálással egy nagyobb nyomásra és nagyobb hőmérsékletre jut, majd egy hőcserélőbe hőelvonással a hőmérséklete lecsökken, de nyomása megmarad. Ezután egy adagoló szelep után a közeg expandál és egy másik hőcserélőbe elpárolgás közben hőt von el. Ily módon a befektetett kompresszor munkahő egyenértékének többszörösét kitevő hőmennyiséget lehet egy alacsonyabb hőmérsékletszintről egy magasabbra juttatni. Kevésbé ismert viszont, hogy egy hőszivattyú annál jobb hatásfokú, minél kisebb a kondenzáció és elpárolgás közötti hőmérséklet. A találmány szerinti eljárás szerint éppen az biztosítható, hogy mindig olyan hasznosító fogyasztót használunk fel, ahol viszonylag kis hőmérsékletkülönbséggel lehet a hulladékhőt átadni és egyúttal a viilamosgépek közel állandó hőmérsékletét biztosítani. A találmány szerinti eljárás foganatosításánál egy differenciál szabályozó rendszer mindig ahhoz a höfogyasztóhoz - tápvíz, kommunális, hűtővíz - kapcsolja a kondenzátort, amellyel a villamosgép állandó hőmérséklete biztosítható. A találmány szerinti eljárás egy különösen előnyös foganatosításánál a villamosgépek vagy veszteséghőt hordozó közeg hőmérsékletéről vezérelt szabályozórendszer a hőszivattyú adagoló szelepét és/vagy a fordulatszámát is úgy szabályozza, hogy a gép állandó hőmérséklete biztosítható legyen. A találmány tárgya továbbá berendezés nagy villamosgépek, villamosmotorok, generátorok, transzformátorok levegővel vagy gázzal, különösen hidrogénnel vagy folyadékkal, különösen olajjal elvont veszleséghőjének elvezetésére, amelynek a villamosgépek veszteséghőjét elszállító hőcserélője van, amely hőcserélő egy hőszivattyú elpárologtatója. A találmány szerint a hőszivattyú kondenzátorának hűtőköre vagy egy erőmüvi hőcserélőből és/vagy egy fűtő hőcserélőiből pl. padlófűtő berendezésből és/vagy melegvíz termelő hőcserélőből és/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
