Водяная система отопления

Водяная система отопления

Реферат

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматизации управления системами отопления.

Известны устройства водяной системы отопления по книге «Эффективные системы отопления зданий» Стройиздат, 1988 г. [1] и патенту РФ №2005105491 «Система отопления многоэтажного здания» [2].

Система отопления многоэтажного здания по [1] и [2] содержит подающую и обратную магистрали, сообщенные с ними соответственно подающие и обратные стояки, а также размещенные в помещениях многоэтажного здания нагревательные элементы, причем нагревательные элементы могут быть подключены к стоякам по двум схемам: где нагревательные элементы подключены только к подающим стоякам и где нагревательные элементы подключены только к обратным стоякам.

Недостатком известных систем отопления многоэтажного здания по [1] и [2] является их потенциальная опасность при разгерметизации. В результате этого могут быть затоплены помещения с находящимися в них материальными ценностями (продовольственные и вещевые склады и т.д.), в некоторых случаях невосполнимыми и дорогостоящими, имеющими историческую ценность (архивы, музеи, библиотеки и др.). Причем разгерметизация системы водного отопления может произойти как естественным образом (коррозионным, превышения давления сети, брак запорно-регулирующей арматуры и др.), так и при стихийных (землетрясения, пожары и т.д.) и террористических или военных действиях.

Известно «Устройство, предотвращающее замерзание системы отопления здания» по патенту РФ №2006125921 - [3], содержащее горячий (входной) трубопровод и врезанную в него через управляемый отсечной пластинчатый клапан дополнительную трубу с открытым концом, причем управляющее устройство выполнено в виде элемента, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, у которого переходная точка лежит между комнатной температурой и 0°С.

Недостатком известного устройства [3] является невозможность его использования при авариях с разгерметизацией системы отопления здания.

Прототипом заявляемого изобретения является «Водяная система отопления» по патенту РФ №2313731, от 27.12.2007 г., F24D 10/00 - [4], состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, на горячей и на обратной трубах установлены по одному отсечному электроклапану, а также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом. Причем один сливной электроклапан установлен для слива жидкости из системы, другой - для подачи в систему воздуха, а электронасос служит для заполнения системы слитой в емкость жидкостью. Датчики разгерметизации выполнены в виде двух расходомеров, установленных на горячей и обратной трубах соответственно.

Недостатком прототипа является то, что данная система должна иметь емкость для слива воды, причем эта емкость должна быть больших размеров, что оправдано только в некоторых случаях (например, при применении антифриза для местных систем отопления индивидуальных домов). При применении в системе отопления воды применение сборной емкости экономически не целесообразно, а в некоторых случаях и невозможно из-за отсутствия необходимого пространства для ее размещения. Кроме того, слив воды в прототипе осуществляется самотеком, что увеличивает время и объемы пролива воды в помещения и как следствие увеличивает материальный ущерб. Дополнительно можно отметить, что при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) отключении электричества водяная система отопления по [4] автоматически приходит в исходное состояние, при котором продолжается затопление помещений. Вследствие вышеприведенного известная система по [4] применима в основном только для индивидуальных домов. Для многоэтажных домов и промышленных сооружений применение системы [4] проблематично.

Указанные недостатки прототипа ставят задачи увеличения скорости слива воды из водяной системы отопления и возможности применения этой системы для многоэтажных жилых и промышленных зданий, а также повышения надежности всей системы.

Сущность изобретения заключается в том, что в водяной системе отопления, состоящей из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, с установленными на горячей и на обратной трубах двумя отсечными электроклапанами, содержащей электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и два сливных электроклапана с электронасосом,

два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и со входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, а электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды. Причем в качестве отсечных и сливных электроклапанов могут быть применены вентили с приводами от электродвигателей.

Использование отличительного признака: «два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов» необходимо для того, чтобы в случае разгерметизации системы из нее слить максимально возможное количество жидкости и предотвратить ее пролив в помещения.

Соединение выходов сливных электроклапанов между собой и со входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, необходимо для того, чтобы в случае разгерметизации системы ускорить слив жидкости в канализацию и тем самим уменьшить время и количество пролива. При этом электронасос используется только как дренажный насос.

Использование в электронном блоке управления датчиков разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды необходимо для того, чтобы своевременно при разгерметизации перевести систему водяного отопления в режим слива воды и включить в работу дренажный электронасос и слить жидкость из водяной системы отопления. При этом достигается минимум возможных проливов воды в помещения.

Использование в качестве отсечных и сливных электроклапанов вентилей с приводами от электродвигателей необходимо для того, чтобы исключить при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) отключении электричества автоматический переход системы водяного отопления в исходное состояние (при котором может продолжится затопление помещений), что повысит надежность всей системы отопления при авариях с отключением электричества. При этом применение в качестве рабочего органа дренажного электронасоса, например самого дешевого насоса центробежного типа, позволит воде свободно сливаться в канализацию, только с меньшей скоростью. При штатном режиме - работе дренажного электронасоса в системе отопления создается вакуум, за счет чего выброс воды в помещения минимальный.

На чертеже представлен схема водяной системы отопления.

Водяная система отопления состоит из горячей 1 и обратной труб 2, трубы сброса воздуха с автоматическим воздухоотводчиком 3, трубы слива воды 4 и комплекса отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой. На горячей 1 и на обратной 2 трубах установлены по одному отсечному электроклапану 6 (нормально открытому). Система водяного отопления также содержит электронный блок управления 7 с датчиками разгерметизации 8 (расположенными под каждым отопительным прибором 5), два сливных электроклапана 9 (нормально закрытых) и дренажный электронасос 10. Два сливных электроклапана 6 установлены соответственно на горячей 1 и на обратной трубах 2 после отсечных электроклапанов 6. Выходы сливных электроклапанов 9 соединены между собой и с входом дренажного электронасоса 10, выход которого подсоединен трубой слива воды 4 к канализационному трубопроводу. Электронный блок управления 7 содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды 8. В качестве отсечных и сливных электроклапанов могут быть применены вентили с приводами от электродвигателей, которые после отключения их от электроэнергии не меняют своего состояния.

Работа предложенного устройства состоит в следующем.

При нормальном режиме работы: вода подается по горячей трубе 1 к комплексу отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой, и отводится по обратной трубе 2. На трубе сброса воздуха автоматический воздухоотводчик 3 закрыт под воздействием давления воды. Через установленные на горячей 1 и на обратной 2 трубе по одному отсечные электроклапаны 6 (нормально открытые) происходит циркуляция воды. В системе водяного отопления постоянно работает электронный блок управления 7 с датчиками разгерметизации 8 (расположенными под каждым отопительным прибором 5). Два сливных электроклапана 9 (нормально закрытых) при нормальном режиме работы закрыты, дренажный электронасос 10 выключен. Электронный блок управления 7 содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды 8.

При работе на слив, в случае разгерметизации: электронный блок управления 7 получает сигнал от одного или нескольких датчиков разгерметизации 8 (расположенные под каждым отопительным прибором 5), после чего электронный блок управления 7 закрывает расположенные на горячей 1 и обратной 2 трубах отсечные электроклапаны 6 (нормально открытые). Одновременно открывает два сливных электроклапана 9 (нормально закрытые), расположенные на трубе, соединяющей горячую 1 и обратную 2 трубы со входом с электронасосом 10 (дренажного), а также включает электронасос 10, после которого вода сливается в канализацию. При этом в системе водяного отопления создается разрежение (вакуум), открывается автоматический воздухоотводчик 3 и вода из комплекса отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой, быстро замещается воздухом. После определенного времени, предварительно заданного (когда вода из системы водяного отопления будет гарантированно слита), электронный блок управления 7 выключает электронасос 10, при этом нормально открытые отсечные электроклапаны 6 продолжает удерживать закрытыми, а два нормально закрытые сливных электроклапана 9 - открытыми, для слива самотеком остатков воды. В этом режиме существует опасность отключения электричества, при котором водяная система отопления перейдет в нормальный режим работы и продолжит затоплять помещения. Чтобы этого не произошло, в качестве отсечных и сливных электроклапанов применены вентили с приводами от электродвигателей, которые после отключения их от электроэнергии не меняют своего состояния.

Одновременно при проведенном переключении системы водяного отопления электронный блок управления 7 подает сигнал аварийного срабатывания обслуживающему персоналу.

Реализация устройства водяной системы отопления, состоящей из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, с установленными на горячей и на обратной трубах двумя отсечными электроклапанами, содержащей электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и два сливных электроклапана с дренажным электронасосом, что соответствует критерию "новизна", так как ранее не применялась и в литературных источниках не найдена.

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных водяных систем отопления, и это доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Реализация предложенной водяной системы отопления с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

Таким образом, применение предложенного изобретения позволяет:

- отказаться от емкости для воды, которая занимает большой объем подвала, что делает систему экономически целесообразной;

- ускорить слив воды из системы дренажным насосом, что позволяет минимизировать наносимый материальный ущерб;

- использовать систему в многоэтажных зданиях, что более актуально в современном промышленном и гражданском строительстве;

- предусмотреть проблему аварийного отключения электропитания использованием вентилей с электроприводом, что позволяет повысить надежность;

- осуществить предупреждение обслуживающего персонала о переключении в аварийный режим.

Литература

1. Книга «Эффективные системы отопления зданий». Стройиздат. 1988 г., рис. III. (4 в) стр.94.

2. Патент РФ №2005105491 от 10.08.2006 г., F24D 12/00. «Система отопления многоэтажного здания».

3. Патент РФ №№2006125921 от 27.01.2008 г., F24D 19/00. «Устройство, предотвращающее замерзание системы отопления здания».

4. Патент РФ №2313731 от 27.12.2007 г., F24D 10/00. «Водяная система отопления» - прототип.

1. Водяная система отопления, состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, установлены на горячей и на обратной трубах по одному отсечному электроклапану, а также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом, отличающаяся тем, что два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и с входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, а электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды.

2. Водяная система отопления по п.1, отличающаяся тем, что в качестве отсечных и сливных электроклапанов применены вентили с приводами от электродвигателей.