DE1137193B

DE1137193B - Cavern hydropower plant equipped with air conditioning

Info

Publication number: DE1137193B
Application number: DES64052A
Authority: DE
Inventors: Peterhans Fridolin
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1959-07-15
Filing date: 1959-07-22
Publication date: 1962-09-27

Description

Mit einer Klimaanlage ausgerüstetes Kavernenwasserkraftwerk Bei Kavernenanlagen muß zur Verhütung von Kondensation der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit und der damit zusammenhängenden Korrosion metallischer Teile der Anlage die zugeführte Luft durch eine Klimaanlage besonders behandelt werden. Im Sommer wird die zugeführte Luft auf etwa -f-4° C abgekühlt und nachher auf die Raumtemperatur von etwa 14 bis 20'° C aufgeheizt. Durch die Abkühlung wird die Luft entfeuchtet, und das niedergeschlagene Kondensat wird abgeleitet. Im Winter dagegen muß die zugeführte Luft auf die Raumtemperatur aufgeheizt werden. Wird die Luft durch einen Stollen zugeführt, der bereits für Korrosion, Feuchtigkeit oder Frost anfällige Einrichtungen enthält, z. B. den Kabelstollen, so muß am Anfang dieses Stollens eine Vorklimatisierungsanlage angeordnet sein, die sich oft, je nach der Länge des Stollens, hunderte Meter weit von der eigentlichen Klimaanlage befindet und entweder eine zusätzliche selbständige Klimatisierungseinrichtung erfordert oder durch entsprechend lange Rohrleitungen zur Führung des Kälte- bzw. Wärmemittels mit der Hauptklimaanlage verbunden sein muß. Außerdem ist es notwendig, wenn die Kavernenanlage Freistrahlturbinen enthält, diesen bedeutende Luftmengen zuzuführen, um die aus dem Turbinengehäuse durch das Wasser mitgerissene Luft zu ersetzen.Cavern hydropower plant equipped with air conditioning must to prevent condensation of the moisture contained in the air and the associated corrosion of metallic parts of the system the supplied Air can be specially treated by an air conditioner. In the summer the supplied Air cooled to about -f-4 ° C and then to room temperature from about 14 to 20 ° C heated. By cooling, the air is dehumidified, and the knocked down Condensate is drained. In winter, however, the air supplied must be at room temperature be heated. The air is supplied through a tunnel that is already used for Contains equipment susceptible to corrosion, moisture or frost, e.g. B. the cable tunnel, a preconditioning system must be arranged at the beginning of this tunnel, which, depending on the length of the tunnel, are often hundreds of meters away from the actual tunnel Air conditioning is located and either an additional independent air conditioning device required or through appropriately long pipelines for guiding the refrigeration or Must be connected to the main air conditioning system by means of heat. It is also necessary if the cavern system contains free jet turbines, these significant amounts of air to supply to the air entrained from the turbine housing by the water substitute.

Da die Außentemperatur der Luft großen Schwankungen unterworfen ist, hat diese bekannte Anordnung einen beträchtlichen Energieverbrauch zur Folge, insbesondere, wenn auch, wie es üblich ist, die vom Wasser aus dem Turbinengehäuse mitgerissene Luft aus dem Kavernenraum ersetzt wird.Since the outside temperature of the air is subject to large fluctuations, this known arrangement results in a considerable consumption of energy, in particular, albeit, as is usual, the one carried away by the water from the turbine casing Air from the cavern space is replaced.

Es ist bei Hochbauten bekannt, im Sommer die zur Lüftung verwendete Luft in Brunnen oder Wasserläufen zu kühlen, und es ist auch bereits vorgeschlagen worden, im Winter durch in nassen Boden verlegte Rohre Luft für die Lüftung von Gebäuden zu führen und sie auf diese Weise vorzuwärmen.It is known in high-rise buildings, the one used for ventilation in summer To cool air in fountains or watercourses, and it has also been suggested air for ventilation through pipes laid in wet ground in winter Guide buildings and preheat them in this way.

Nach der Erfindung wird dieser Nachteil beseitigt und ein wirtschaftlicher Betrieb einer derartigen Klimaanlage dadurch ermöglicht, daß die Luft der Klimaanlage durch einen Wasserablaufkanal der Turbinenanlage zugeführt wird.According to the invention, this disadvantage is eliminated and an economical one Operation of such an air conditioning system is made possible by the air from the air conditioning system is fed through a water drainage channel to the turbine system.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig.l den Grundriß eines erfindungsgemäßen Kavernenwasserkraftwerkes, einfachheitshalber mit einer einzigen Freistrahlturbine dargestellt, Fig.2 den Querschnitt eines Wasserablaufkanals mit Wasserspiegel und einem über diesen liegenden freien Profilteil, Fig. 3 einen mit Wasser gefüllten Kanal mit einer in diesem verlegten Rohrleitung für die Zufuhr der Luft.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown. It shows Fig.l the plan of a cavern hydropower plant according to the invention, For the sake of simplicity, shown with a single free jet turbine, FIG. 2 shows the cross section a water drainage channel with a water level and a free one above it Profile part, Fig. 3 shows a water-filled channel with a laid in this Pipeline for the supply of air.

In Fig. 1 ist in einem Kavernenraum 1 eine Freistrahlturbine untergebracht, an deren Gehäuse 2 eine Druckleitung 3 angeschlossen ist, durch welche das Druckwasser der Turbine zugeführt wird. Vom Turbinengehäuse 2 führt ein Wasserablaufkanal 4 ins Freie. An den Wasserablaufkanal 4 ist eine mit einem Ventilator 5 versehene Frischluftleitung 6 angeschlossen, in welcher nacheinander der Verdampfer 7 und der Kondensator 8 einer Wärmepumpenklimaanlage angeordnet sind. Die Wärmepumpenanlage enthält außer dem Verdampfer 7 und dem Kondensator 8 in bekannter Weise noch einen Kompressor 9 und ein Regelventil 10. Im Wasserablaufkanal4 ist eine Wassersprüheinrichtung 11 angeordnet, die durch eine an eine Gebrauchswasserleitung 12 angeschlossene Pumpe 13 über eine Rohrleitung 14 mit Wasser versorgt wird. Eine Ausgleichsleitung 15 verbindet den Luftraum des Gehäuses 2 der Turbine mit dem Wasserablaufkanal4. An die Welle der Turbine ist ein Generator 16 angeschlossen. Die im Generator 16 erzeugte elektrische Energie wird über eine durch einen Kabelstollen 17 führende Kabelleitung 18 abgeführt. Der Kavernenraum 1 ist durch einen Zugangsstollen 19 mit der Außenwelt verbunden.In Fig. 1, a free jet turbine is housed in a cavern space 1, to the housing 2 of which a pressure line 3 is connected, through which the pressurized water is fed to the turbine. A water drainage channel 4 leads from the turbine housing 2 to the outside. A fresh air line 6, which is provided with a fan 5 and in which the evaporator 7 and the condenser 8 of a heat pump air conditioning system are arranged one after the other, is connected to the water drainage channel 4. The heat pump system contains, besides the evaporator 7 and the capacitor 8 in a known manner or a compressor 9 and a control valve 10. In Wasserablaufkanal4 a water spray device 11 is arranged, which is supplied by a device connected to a service water line 12, pump 13 via a pipe 14 with water. A compensation line 15 connects the air space of the housing 2 of the turbine with the water drainage channel 4. A generator 16 is connected to the shaft of the turbine. The electrical energy generated in the generator 16 is discharged via a cable line 18 leading through a cable tunnel 17. The cavern space 1 is connected to the outside world by an access tunnel 19.

In Fig.2 ist der Querschnitt des Wasserablaufkanals 4 dargestellt. Sein unterer Teil 20 dient zum Ableiten des Turbinenwassers, sein über dem Wasserspiegel liegender freier Profilteil 21 dient zur Zuführung der Luft in den Kavernenraum.The cross section of the water drainage channel 4 is shown in FIG. Its lower part 20 serves to divert the turbine water, its above the water level lying free profile part 21 serves to supply the air into the cavern space.

Ist die Kavernenanlage in Betrieb, so wird diese vom Wasser in der Richtung der vollgezeichneten Pfeile durchflossen. Das Wasser wird durch die Druckleitung 3 zugeführt, beaufschlagt das Rad der Turbine und wird durch den Kanal 4 abgeleitet. Die Lüftungsluft strömt in der Richtung der gestrichelten Pfeile. Diese wird durch den freien Profilteil 21 des Wasserablaufkanals 4 mit Hilfe des Ventilators 5 angesaugt, durchströmt die Leitung 6, wird durch den Verdampfer 7 der Wärmepumpenanlage gekühlt und darauf durch deren Kondensator 8 wieder aufgewärmt. Bei der Abkühlung kondensiert die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit. Das Kondenswasser wird dem Wasserablaufkanal4 zugeführt. Die Luft verläßt den Kavernenraum 1 durch die Stollen 17 und 19. Die den Kanal 4 durchströmende Luft kann auch mit Wasser aus der Sprüheinrichtung 11 besprüht werden.If the cavern system is in operation, it is powered by the water in the Flowed through in the direction of the fully drawn arrows. The water is through the pressure pipe 3, acts on the turbine wheel and is discharged through channel 4. The ventilation air flows in the direction of the dashed arrows. This is through sucked in the free profile part 21 of the water drainage channel 4 with the help of the fan 5, flows through the line 6, is cooled by the evaporator 7 of the heat pump system and then warmed up again by its capacitor 8. Condenses on cooling the moisture in the air. The condensed water is drained into the water drainage channel4 fed. The air leaves the cavern space 1 through the tunnels 17 and 19. The Air flowing through the channel 4 can also be mixed with water from the spray device 11 be sprayed.

Hat der Kanal 4, durch den die Luftzuführung erfolgt, keinen freien Wasserspiegel, so kann nach Fig. 3 im Kanal eine Rohrleitung 22 zur Führung der Frischluft verlegt sein.If the channel 4 through which the air is supplied does not have a free water level, a pipe 22 for guiding the fresh air can be laid in the channel according to FIG. 3.

Da die Temperatur des der Kraftanlage zugeführten Wassers viel weniger schwankt als die Temperatur der Außenluft, wird durch den Wärmeaustausch der Luft mit dem Wasser auf ihrem Wege in die Klimaanlage bereits eine Anpassung der Lufttemperatur erzielt. Im Sommer wird die Luft durch das Wasser vorgekühlt, im Winter dagegen vorgewärmt. Auf diese Weise wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eine beträchtliche Menge Energie eingespart.Because the temperature of the water supplied to the power plant is much less fluctuates as the temperature of the outside air is due to the heat exchange of the air with the water on its way to the air conditioning system, the air temperature is already adjusted achieved. In summer the air is pre-cooled by the water, but in winter it is preheated. In this way, in the device according to the invention, a considerable Saving a lot of energy.

Durch die Zufuhr der Luft durch den über dem Wasser liegenden freien Profilteil eines wasserführenden Kanals wird bei Kavernenwasserkraftwerken und ähnlichen Anlagen dieses Ziel ohne zusätzlichen Aufwand erreicht. Im Gegenteil, die praktisch immer am Anfang des luftzuführenden Stollens erforderliche Vorklimatisierungsanlage kann entfallen. Durch die Zufuhr der Luft durch eine im Wasser verlegte Rohrleitung kann das erfindungsgemäße Ziel mit einfachsten Mitteln auch dort erreicht werden, wo kein Kanal mit Wasserspiegel und freiem Profilteil zur Verfügung steht. Hier erfolgt dann der Wärmeaustausch durch die Wand der Rohrleitung.By supplying the air through the free one lying above the water A profile part of a water-bearing canal is used in cavern hydropower plants and the like Plants achieved this goal without additional effort. On the contrary, it's practical Pre-air conditioning system is always required at the beginning of the air-supplying tunnel can be omitted. By supplying the air through a pipe laid in the water the goal according to the invention can also be achieved there with the simplest means, where there is no channel with a water level and free profile part. here the heat is then exchanged through the wall of the pipeline.

Die Sprüheinrichtung 11 gewährleistet einen innigeren Kontakt der zugeführten Lüftungsluft mit dem Wasser und ermöglicht eine Funktion der erfindungsgemäßen Anlage auch dann, wenn z. B., wie es bei Spitzenverbrauchkraftwerken der Fall ist, die Turbine steht und der Wasserablaufkanal kein Wasser führt.The spray device 11 ensures a closer contact of the supplied ventilation air with the water and enables a function of the invention Plant even if z. B., as is the case with peak-consumption power plants, the turbine is at a standstill and there is no water in the water drainage channel.

Durch die Ausgleichsleitung 15 wird die dem Turbinengehäuse 2 entrissene Luft aus dem Wasserablaufkanal wieder zurückgeführt bzw. ersetzt, so daß die Klimaanlage um diese Luftmenge entlastet wird.The compensation line 15 torn from the turbine housing 2 is released Air from the water drainage channel is returned or replaced, so that the air conditioning system this amount of air is relieved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cavern hydropower plant equipped with air conditioning, characterized - that the air of the air conditioning system through a water drainage channel is fed to the turbine system.

2. Cavern hydropower plant according to claim 1, characterized characterized in that the supply of air through a free above the water Profile part of the channel takes place.

3. Cavern hydropower plant according to claim 1, characterized characterized in that the air is supplied through a pipeline laid in the duct he follows.

4. Cavern hydropower plant according to claim 1, characterized in that A water spray device is arranged in the flow of the air to be supplied to the air conditioning system is.

5. Cavern hydropower plant according to claim 1 for receiving a free jet water turbine, characterized in that the air space of the turbine housing containing the impeller through a compensating line to the line leading the air into the air conditioning system are connected. Publications considered: German Patent Specifications No. 121, 127101; USA: Patent No. 2178176.