Автономная система горячего водоснабжения

Автономная система горячего водоснабжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в промышленных и бытовых системах горячего водоснабжения. Сущность изобретения, для уменьшения затрат на магистральные сети путем использования теплоты слианой воды система содержит баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды соответственно, тепловой насос с испарителем и конденсатором, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода и сливной трубопровод Систем э также содержит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и химводоподготовительную установку, выход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственные линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды. Испаритель теплового насоса выполнен секционным, каждая секция которого снабжена дополнительной теплообменной поверхностью. Линия подпиточной воды подключена через регулируемые по температуре клапаны, к дополнительным теплообменным поверхностям испарителя и к трубопроводу холодной воды. Бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды, 3 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 24 D 17/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИ ГЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796575/06 (22) 28.02,90 (46) 30.11.92, Бюл. N 44 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) В.П.Проценко и И,Т.Атманов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1211530, кл. F 24 D 17/00, 1984, Авторское свидетельство СССР

М 581357, кл, F 24 D 17/00, 1975. (54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ГОРЯЧЕГО

ВОДОСНАБЖЕНИЯ (57) Использование: в промышленных и бытовых системах горячего водоснабжения.

Сущность изобретения: для уменьшения затрат на магистральные сети путем использования теплоты сливной воды система содержит баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды соответственно, тепловой насос с испарителем и конденсатором, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода и сливной трубопровод. Систем 3 также соИзобретение относится к теплоэнерге- тике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в промышленных и бытовых системах горячего водоснабжения.

Известна система горячего водоснабжения. содержащая бак-аккумулятор, линию подпиточной водопроводной воды от магистрального трубопровода, подключенной параллельно через распределительные стояки к водоразборной и смесительно-водоразборной арматуре, причем распределительная сеть горячей воды снабжена включенными последовательно по ходу по„„Я2„„1778452 А1 держит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и химводоподготовительную установку, выход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственные линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды. Испаритель теплового насоса выполнен секционным, каждая секция которого снабжена дополнительной теплообменной поверхностью. Линия подпиточной воды подключена через регулируемые по температуре клапаны, к дополнительным теплообменным поверхностям испарителя и к трубопроводу холодной воды. Бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды, 3 ил. тока нагревателями первой и второй ступе- у ни, s которых сетевая вода тепловой сети подогревает водопроводную воду.

К недостаткам данной системы горячего водоснабжения относится слив в канализацию теплой и холодной воды после использования у потребителя. что приводит к большим. затратам на магистральные сети, перерасходу особенно ценной пигьевой водопроводной воды, а также перерасходу энергии, Наиболее. близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому ре1778452

10

20

40

50 зультату является система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, тепловой насос с испарителем и конденсатором, распределительные сети горячего водоснабжения и холодной воды, водоразборные краны холодной и горячей воды, низкопотенциальный источник теплоты, подключенный к испарителю теплового насоса, линию подпиточной воды от магистрального трубоп ровода, сливной трубопровод, насосы и магистральные сети. В данной системе горячего водоснабжения питьевая вода и горячая вода после использования у потребителя сливаются в канализацию, Uro приводит к большим затратам на магистральные сети, перерасходу питьевой водопроводной воды, а также к перерасходу энергии. Кроме этого, в качестве ниэкопотен циал ьного источника используется навозохранилище, что существенно ограничивает область применения данной системы горячего водоснаб>кения.

Целью изобретения является уменьшение затрат на магистральные сети путем использования теплоты сливной воды.

На фиг.1 изображена схема системы горячего водоснабжения; на фиг.2 — емкость с коаксиальным расположением секций; на фиг,3 — емкость с располо>кением секций вдоль ее длины.

Автономная система горячего водо.снабжения содержит бак-аккумулятор 1 горячей воды с уровнемером, в ни>кнюю часть которого вмонтирован доводчик температуры 2, а на его входном патрубке установлен вентиль 3, управляемый уровнемером, размещенным в баке-аккумуляторе 1 горячей воды. На подающем стояке 4 горячей воды — циркуляционный насос 5 и пиковый подогреватель 6, который расположен перед трубопроводами 7, каждый из которых подключен ко входному патрубку горячей воды трехходового смесительного крана 8 с дистанционным регулятором температуры

9, Подающий стояк 4 через воздушный кран

10 сообщается с атмосферой. На обратном стояке 11 циркуляционного контура размещен обратный клапан 12. В состав системы входит бак-аккумулятор 13 холодной воды с установленным в нем уровнемером. На подающем стояке 14 холодной воды размещен циркуляционный насос 15. К обратному стояку 16 подключены трубопроводы 17, каждый из которых подключен ко входному патрубку холодной воды трехходового смесительного крана 8, а перед баком-аккумулятором 13 холодной воды на обратном стояке 16 установлен обратный клапан 18.

Подающий стояк 14 через воздушный кран

19 сообщается с атмосферой. Выходной патрубок трехходового смесительного крана 8 подключен к водоразборному крану 20, из которого смесь холодной и горячей воды подается абоненту, а использованная вода через приемники слива 21 (раковины, ванны и т.д.) поступает в сливной трубопровод 22.

На сливном трубопроводе 22 последовательно по ходу потока размещены отстойник 23 с уравнемером, на сливном патрубке которого установлен регулируемый вентиль

24, управляемый от уровнемера, фильтры

25, бак-аккумулятор 26 неочищенного слива с уровнемером, насос 27, регулируемый вентиль 28, регулируемый от уровнемера бакааккумулятора 26 неочищенного слива, химводоподготовительная установка 29, бак-аккумулятор 30 очищенного слива, с уровнемером, насос 31, регулируемый вентиль 32, регулируемый от уровнемера бакааккумулятора 30 очищенного слива. На сливном трубопроводе перед фильтрами и за ними, а также на выходных патрубках баков-аккумуляторов 26 и 30 установлены запорные вентили 33, Сливной трубопровод

22 после регулируемого вентиля 32 разветвлен на два трубопровода. Один трубопровод подсоединен ко входу испарителя теплового насоса с греющей стороны, выполненного из трех последовательно соединенных по нагреваемой и греющим средам секций 34-36, в каждую из когорых встроена дополнительная теплообменная поверхность 37 — 39 соответственно, Выходной трубопровод из последней секции 36 испарителя соединен с распределительной сетью 40 холодной воды, Другой трубопро-. вод 41 подсоединен ко входу кснденсатора 42 с нагреваемой стороны, выходной трубопровод иэ которого подсоединен к распределительной сети горячего водоснабжения 43, В состав теплового насоса входят, кроме испарителя и конденсатора

42, компрессор 44 с приводом 45 и дроссельный вентиль 46. На разветвлении трубопроводов установлены вентили 47 и 48, позволяюшие изменять соотношение пото-. ков воды, направляемой в распределительные сети горячей 43 и холодной 40 воды.

Между распределительными сетями горячей 43 и холодной 40 воды установлена перемычка 49, на которой размещен насос 50 и регулятор температуры 51 с температурным датчиком, установленным на распределительной сети 43 горячей воды, К распределительной сети 40 холодной воды подключен вентиль 52, управляемый уровнемером, установленным в баке-аккумуляторе 13 холодной воды, Линия подпиточной воды 53 через регулируемый вентиль 54 под1 778452 ключена к коллектору 55, на выходных патрубках которого установлены регулируемые вентили 56-59. Дополнительные теплообменные поверхности 37 — 39 секций испарителя соединены между собой последовательно, причем к входу первой теплообменной поверхности 37 подключен выходной патрубок вентиля 56, в промежутках между первой 37 и второй 38, между второй 38 и третьей 39, теплообменными поверхностями подключены выходные патрубки вентилей 57 и 58, а к выходу третьей

39 теплобменной поверхностью подключен выходной патрубок вентиля 59, при этом выход третьей теплообменной поверхности

39 соединен с выходным трубопроводом последней секции 36 испарителя через обратный клапан 60. Кроме этого, к испарителю подводится теплота от низкопотенциального источника тепла.

Для уменьшения потерь теплоты от воды, хранящейся в баках-аккумуляторах, баки-аккумуляторы системы могут быть выполнены в виде единой теплоизолированной емкости, содер>кащей столько теплоизолированных друг от друга секций, сколько баков-аккумуляторов имеется в системе с температурой воды, превышающей температуру окружающей их среды. В варианте емкости с коаксиалькым расположением секций внутренняя секция содержит горячу1о воду с температурой Т1, сме>кная с ней секция содер>кит тепловуа неочищенную воду с температурой Тз, причем Т1> Т2> Тз, В варианте емкости с расположением секций вдоль емкости, то есть разделенной вертикальными теплоизолированными перегородками, температура воды в первой секции ранка Т;, во второй секцли равна Т2, в третьей секции равна Тз, причем

Т1< Т2> ТЗ.

Система горячего водоснаб>кения работает следующим образом.

В периоды водоразбора горячая и холодная вода из баков-аккумуляторов горячей 1 и холодной 13 воды с помощью насосов 5 и 15 соответственно подается в трехходовые смесительные краны 8 и дальше в водоразборные краны 20, а после использования сливается через приемники слива 21 (раковины, ванны и т.д.) в сливной трубопровод 22. С помощью дистанционного регулятора температуры 9 с температурной шкалой и ручкой плавного регулирования осуществляется установка абонентом на выходном патрубке трехходового смесительного крана 2 требуемой температуры горячей воды. При закрытом водоразборном кране 20 ручка дистанционного регулятора температуры 9 выведена в

35 ды, Из распределительных сетей 43 и 40 вода соответственно поступает в баки-аккумуляторы горячей 1i и холодной 13 воды, Если температура горячей воды после конденсатора 42 ни><е заданного значения, догрев ее производится доводчиком

Ъ крайнее положение, соответствующее температуре холодной воды, при котором проход горячей воды к выходному патрубку трехходового смесительного крана 8 закрыт, то ес-.ь исключен переток воды из бака-аккумулятора l3 холодной воды в бак-аккумулятор 1 горячей воды и наоборот через трехходовый смесительный кран 8. (!o мере двлжения по сливному трубопроводу

22 вода проходит последовательно две стадии очистки: предвариельную от механических примесей и основную, включающую химическую, биологическую и другие виды обработки воды. Для предварительной очистки сливной воды используется отстойник

23 vi фильтр 25. При накоплении отстоя в отстойнике 23 до заданного уровня по сигналу QT уровнемера открывается вентиль 24 и отстой сливается в канализацию, Тонкая очистка сливной воды от механических примесей осуществляется в фильтрах 25, которые периодически поочередно промыва,отся. После предварительной очистки вода сливается в бак-аккумулятор 26 кео1ищенного слива с размещенным в нем уровнемером. При накоплении воды в бакеаккумуляторе 26 до верхкего уровня по сигналу уровнемера включается насос 27 и одновременно огкр1вается ве1«тиль 28, В результате вода из бака-аккумулятора 26 поступает в химводоподготовительную установку 2Я, а из нее после обработки вода г1оступает L3 бак-аккумулятор 30 очищенного слива. Насос 31 I "o>KBT включаться в работу

:,ак 10 cl. ãкалу уровнемера при достижении верхнего уровня сливной о гищеннсй воды в

Ь",êå-аккумуляторе 30 очищенного слива, который одновременно с F3KIllo÷åíI«åì насоса

31 открывает регулируемый вентиль 28 и вкл.очает привод 45 компрессора 44 теплового насоса, так и по команде оператора в период íoчкого провала нагрузки. При

I3I

Часть потока очи ценной и обработанной воды охлаждается в испарителе теплового насоса дс те il.epaTypl,l 4 †5, а другая его часть нагревается и конденсаторе 42 теплового насоса. Нагретая и охлажденная вода после теплового насоса поступает в распределитель1«ую сеть горячей 43 и холодной 40 воды. откуда она подается в местные системы горячего водоснабжения и холодной во1778452 температурного датчика, установленного на распределительной сети 43 горячей воды, открывается вентиль регулятора температуры 51 и включается насос 50. В результате холодная вода из распределительной сети холодной воды 40 подмешивается к горячей, снижая ее температуру до задан ного значения. Если вода в баке-аккумуляторе 1 горячей воды достигает верхнего уровня, па сигналу уровнемера закрывается вентиль

3 и выключается тепловой насос. При достижении верхнего уровня воды в баке-аккумуляторе 13 холодной воды по сигналу уравнемера открывается вентиль 52, через который излишек холодной воды сливается в канализацию. В случае снижения уровня воды в баке-аккумуляторе 13 холодной воды до нижней отметки по сигналу уровнемера открывается венгиль 54 на линии подпиточной воды 53, если при этом уровень воды в баке-аккумуляторе 30 ниже нижнего уровня. Поскольку температура подпиточной воды в течение года мажет меняться в пределах от 5 да 25 С, то более полного использования теплоты этой воды испаритель выполнен в виде ряда последовательно соединенных секций 34 — 36, в каждую из которых встроена теплаобменная 40 Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я поверхность 37-39 соответственно, Через эти теплообменные поверхности проходит подпитачная вода, причем количество секций испарителя, в которых производится отбор теплоты у подпиточной воды, зависит ат .45 ее температуры, Подключение теплаабменных поверхностей соответствующих секций испарителя осуществляется с помощью регулируемых вентилей 56-59, Так, если температура подпитачной воды 25 С, то 50 открывается регулируемый вентиль 56, а остальные регулируемые вентили в эта время закрыты. Если температура подпиточнай воды становится ниже 25 С, открывается регулируемый вентиль 57, а вентили 56 — 59 55 закрыты. Если температура подпитачнай воды становится ниже 15ОС, открывается вентиль 58, а остальные регулируемые вентили 56-59 закрыты. Если температура под-. питочной воды становится равной 5 С и температуры 2, установленным в баке-аккумуляторе 1 горячей воды, В качестве доводчика температуры могут vlcflOpüçîâàòüñÿ либо электрический нагреватель, либо нагреватель, в котором использована теплота сетевой воды из подающей или обратной линии тепловой сети. Для подогрева горячей воды может также использоваться пиковый подогреватель 6; когда абоненту в течение непродолжительного времени требуется вода после конденсатора выше заданного значения по сигналу ниже, открывается вентиль 59, а вентили

56-58 закрыты, то есть в этом случае подпиточная вода подается в систему, минуя испаритель.

5 Данная автономная система горячего водоснабжения позволяет использовать сливную воду как в качестве низкопотенциального источника теплоты, так и повторно после соответствующей очистки и обработ10 ки в качестве горячей и холодной воды в системе горячего водоснабжения с возможностью регулирования горячей воды на водоразборе, что позволяет экономить не только энергию, но также и питьевую водо15 проводную воду со значительным снижением затрат на магистральные сети. Кроме этого, существенно расширяется область применения такой системы, так как она не связана .с внешним низкопотенциальным

20 источником теплоты. Предложенная схема также позволяет с большой эффективностью испольэовать теплоту питьевой водопроводной воды, которая используется в качестве подпитсчной. Использование трех25 ходового смесительного крана с дистанционным регулятором температуры позволяет повысить точность получения требуемой температуры горячей воды на вадаразбаре, а следовательно, и экономичность системы, 30 а также повысить удобство эксплуатации водоразборных смесительных кранов. Выполнение же баков-аккумуляторов с разной температурой воды в виде единой емкости позволяет существенно уменьшить тепло35 потери в системе. Достоинством этой схемы является также и та, чта QHB не загрязняет окружающую среду тепловыми выбросами и сточными водами.

Автономная система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды соответственно, тепловой насос с исполнителем и конденсатором, линию i,oäïèòî÷най воды от магистрального трубопровода и сливной трубопровод, отличающаяся тем, чта, с целью уменьшения затрат на магистральные сети путем использования теплоты сливной воды, система дополнительно содержит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и химводаподготовительную установку, выход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственные линии нагрева и охлаждения

1778452

10 которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды, испаритель теплового насоса выполнен секционным, каждая секция которого снабжена дополнительной теплообменной поверхностью, линия подпиточной воды подключена через регулируемые по температуре клапаны с дополнительными теплообменными поверхностями испарителя и с трубопроводом холодной воды, бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтирован-.

5 ным в него доводчиком температуры, а на трубопповоде горячей воды после бака аккумулятора дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды.

1778452

Т> < Т>>7>

Ф08. 3

Составитель И.Атманов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5