Автономная система водоснабжения

Автономная система водоснабжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к банно-прачечному оборудованию и может быть использовано в мобильных комплексах на базе кузовов-контейнеров для организации в полевых условиях работы мобильной прачечной и/или помывки людей, в частности для помывки военнослужащих, находящихся вне пунктов постоянной дислокации в полевых условиях, участвующих в вооруженных конфликтах, при ликвидации стихийных бедствий. Кроме того, изобретение может быть использовано в автономных системах теплоснабжения, предназначенных для обогрева помещений.

Известны блочно-модульные котельные, представляющие собой автономные установки, которые могут использоваться как для обогрева помещения, так и для выработки пара, который на многих промышленных предприятиях является необходимой составляющей производственного процесса (Семь бед - один ответ. «Энергосбережение». 2007, №3, с.24-25). Котельные могут быть паровыми, водогрейными и комбинированными пароводогрейными, работающими на газообразном, жидком и твердом топливе.

Однако известные автономные установки не предполагают обеспечения горячего и холодного водоснабжения, что ограничивает их эксплуатационные возможности.

Известна система водоснабжения, содержащая теплогенератор, расширительный бак, подающую (напорную) и циркуляционную (обратную) магистрали, циркуляционный насос, отопительные приборы, регулирующие и запорные вентили (RU 2179688 C1, F24D 3/00, F24D 19/10, 2002). На участке циркуляционной магистрали между теплогенератором и циркуляционным насосом установлен датчик температуры теплоносителя, соединенный электрически с блоком реле управления приводами циркуляционного насоса и сливного клапана. Последний снабжен патрубком, свободный конец которого погружен в аварийную емкость, расположенную ниже циркуляционной магистрали. При этом сливной клапан установлен на циркуляционной магистрали перед циркуляционным насосом. Сливной клапан позволяет обеспечить в автоматическом режиме удаление теплоносителя из системы водяного отопления при его остывании до установленной потребителем температуры, вызванном прекращением подачи тепловой энергии к теплогенератору. При этом удаляемый из системы водяного отопления теплоноситель сливается в аварийную емкость для последующего использования в системе водяного отопления после восстановления подачи тепловой энергии к теплогенератору. Заполнение системы водяного отопления теплоносителем производится посредством циркуляционного насоса через присоединенный к сливному клапану патрубок, свободный конец которого погружен в аварийную емкость.

Однако известная система водоснабжения предназначена только для отопления потребителей, т.е. имеет ограниченную область использования.

Известна система водоснабжения, касающаяся передвижной полевой бани, предназначенной для помывки людей в полевых условиях (RU 2106852 C1, A61Н 33/06, 1988). Система водоснабжения передвижной полевой бани включает бак для горячей воды с предохранительным клапаном, камерой для создания пара (каменкой) и трубой (магистралью) перелива. Под баком расположена печь с дымовой трубой. Последняя имеет изогнутую форму, проходит через упомянутую камеру, воду в баке и выходит наружу через верхнее днище бака. Система водоснабжения также включает бак для холодной воды с предохранительным клапаном и трубой перелива. Баки с помощью магистралей соответственно соединены с душевыми смесителями каждый через соответствующий коллектор. Вместе с этим баки с помощью соответствующих магистралей соединены с ручным насосом для забора воды (например, из водоемов) через щит управления, на котором размещены вентили (запорная арматура) соответственно для заполнения баков водой, наддува баков и подачи сжатого воздуха из ресиверов пневмосистемы автомобиля. Кроме того, баки магистралями соединены с приборным щитом. На приборном щите установлены манометры для контроля наддува в баках и для контроля давления в пневмосистеме автомобиля. В варианте осуществления оборудование смонтировано в специальном кузове на шасси автомобиля КАМАЗ.

К недостаткам известной системы водоснабжения можно отнести ограниченную область использования. Вместе с этим, известная система водоснабжения предполагает циклический характер работы, который зависит от запаса воды в баках. Кроме того, оборудование системы водоснабжения связано с пневмосистемой автомобиля и смонтировано в кузове, постоянно закрепленном на автомобиле, что усложняет и удорожает эксплуатацию.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является автономная система горячего водоснабжения, приведенная в патентном описании RU 2272965 С2, F24D 3/00, 2005. Известная система водоснабжения включает бак с блоком термогенераторов, связанные с баком подающую (напорную) и обратную магистрали горячей воды, связанную с баком магистраль, служащую для сообщения с системой холодного водоснабжения, циркуляционный насос, установленный в подающей (напорной) магистрали, запорную арматуру и вмонтированное в бак водоуказательное устройство. Водоуказательное устройство через блок управления электрически связано с запорной арматурой, установленной на входе в бак в упомянутой магистрали, служащей для сообщения с системой холодного водоснабжения. Известная система предназначена для отопления и горячего водоснабжения потребителей тепла, в том числе как аварийный или автономный источник теплоснабжения.

Однако известная система имеет ограниченные эксплуатационные возможности - она не обладает транспортабельностью и не предполагает возможности подачи холодной воды внешним потребителям.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании транспортабельной автономной системы теплоснабжения, предназначенной для горячего и холодного водоснабжения и отопления, обеспечивающей сбережение неиспользованной воды.

Указанная задача решается тем, что автономная система водоснабжения, включающая бак для горячей воды, который снабжен по меньшей мере одним теплогенератором, связанные с баком подающую и обратную магистрали горячей воды и магистраль, служащую для сообщения с источником холодной воды, первый циркуляционный насос, установленный в подающей магистрали горячей воды, запорную арматуру и вмонтированное в бак водоуказательное устройство, которое электрически связано с соответствующей запорной арматурой, установленной на входе в бак в магистрали, служащей для сообщения с источником холодной воды, согласно изобретению дополнительно содержит подающую магистраль холодной воды, насос и регулятор давления. При этом в качестве запорной арматуры, установленной на входе в бак, система водоснабжения содержит двухпозиционный гидрораспределитель. Насос установлен в магистрали, служащей для сообщения с источником холодной воды. Причем на выходе насоса эта магистраль гидравлически связана с подающей магистралью холодной воды и имеет возможность сообщения с баком через упомянутый двухпозиционный гидрораспределитель в одной его позиции. Регулятор давления установлен в обратной магистрали горячей воды. Подающая магистраль горячей воды на выходе первого циркуляционного насоса через дополнительно введенную магистраль, в которой установлена соответствующая запорная арматура, гидравлически связана с входом регулятора давления. Выход регулятора давления сообщен с баком. Подающие магистрали соответственно горячей и холодной воды, обратная магистраль горячей воды и магистраль, служащая для сообщения с источником холодной воды, имеют быстроразъемные соединения для связи с внешними магистралями.

Вместе с этим, система водоснабжения включает связанные с баком сливную магистраль и магистраль перелива, которые сообщены между собой с возможностью слива воды из бака, и запорную арматуру, которая установлена в упомянутой сливной магистрали на выходе из бака.

Кроме того, подающие магистрали горячей и холодной воды разветвлены на концевых участках каждая по меньшей мере на две ветви, при этом каждая из ветвей имеет быстроразъемное соединение для связи с внешними магистралями.

В варианте выполнения система водоснабжения включает запорную арматуру, установленную в подающих магистралях горячей и холодной воды на концевых участках последних.

Система водоснабжения также содержит фильтры, которые установлены в подающих магистралях соответственно горячей и холодной воды на входе каждого из упомянутых насосов.

Вместе с этим, система водоснабжения содержит автоматический воздухоотводчик и пневмогидроаккумулятор, которые установлены в подающей магистрали холодной воды.

В варианте выполнения система водоснабжения в качестве теплогенератора содержит водогрейный котел, который через дополнительно введенные подающую и обратную магистрали сообщен с баком. При этом в подающей магистрали установлен дополнительно введенный второй циркуляционный насос, а в подающей и обратной магистралях на входе и выходе водогрейного котла установлена соответствующая запорная арматура.

Кроме того, подающие магистрали горячей и холодной воды сообщены соответственно с дополнительно введенными сливными магистралями, в которых установлена соответствующая запорная арматура.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей автономной системы водоснабжения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема автономной системы водоснабжения; на фиг.2 - принципиальная схема части автономной системы водоснабжения при подключении к последней помывочного отделения полевой бани.

В варианте осуществления изобретения автономная система водоснабжения используется в составе мобильного комплекса полевой бани и размещается в транспортабельном блоке (модуле), который выполнен на базе кузова-контейнера постоянного объема (не показано). Внутреннее пространство кузова-контейнера разделено перегородкой на рабочее отделение и агрегатный отсек. Назначение оборудования, размещенного в рабочем отделении, - нагрев и подача горячей и холодной воды потребителям. Назначение оборудования, размещенного в агрегатном отсеке, - обеспечение функционирования этого транспортабельного блока (т.е. автономной системы водоснабжения) и подача электроэнергии потребителям. Электропитание комплекса осуществляется от внешнего источника (внешней сети) или от собственной дизель-электрической установки (не показано).

Система водоснабжения включает теплоизолированный бак 1 для горячей воды и водогрейный котел 2, который через подающую (напорную) 3 и обратную 4 магистрали сообщен с баком. В подающей магистрали 3 установлен циркуляционный насос 5. В магистралях 3 и 4 на входе и выходе водогрейного котла 2 установлена запорная арматура соответственно 6 и 7. В варианте осуществления изобретения параллельно водогрейному котлу 2 к баку 1 с помощью подающей (напорной) 8 и обратной 9 магистралей подключен водогрейный котел 10. При этом в подающей магистрали 8 установлен циркуляционный насос 11. В магистралях 8 и 9 на входе и выходе водогрейного котла 10 установлена запорная арматура соответственно 12 и 13. С баком 1 связаны сливная магистраль 14 и магистраль 15 перелива, которые сообщены между собой с возможностью слива воды из бака. В сливной магистрали 14 на выходе из бака 1 установлена запорная арматура 16. В бак вмонтировано водоуказательное устройство, включающее нижний 17 и верхний 18 датчики уровня. С баком 1 также связаны подающая (напорная) 19 и обратная (циркуляционная) 20 магистрали горячей воды и магистраль 21, служащая для сообщения с внешним источником 22 холодной воды. В магистрали 21 установлен насос 23, т.е. по существу магистраль 21 представляет собой напорную магистраль холодной воды. На выходе насоса 23 магистраль 21 гидравлически связана с подающей магистралью 24 холодной воды. В магистрали 21 на входе в бак 1 установлена запорная арматура 25, в качестве которой используется двухпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением (по существу электромагнитный клапан). Последний электрически связан с датчиками 17 и 18 водоуказательного устройства. Магистраль 21 имеет возможность сообщения с баком 1 через упомянутый двухпозиционный гидрораспределитель в одной его позиции. В варианте выполнения в подающей магистрали 24 холодной воды установлены автоматический воздухоотводчик 26 и пневмогидроаккумулятор 27.

В подающей (напорной) магистрали 19 горячей воды установлены циркуляционный насос 28 и датчик 29 температуры воды. В магистрали 20 обратного движения горячей воды к баку 1 установлен регулятор давления 30. При этом подающая магистраль 19 горячей воды на выходе циркуляционного насоса 28 через магистраль 31, в которой установлена запорная арматура 32, гидравлически связана с входом регулятора 30 давления, а выход последнего сообщен с баком 1. Регулятор давления предназначен для поддержания стабильного давления в магистралях горячей воды независимо от расхода во время работы полевой бани в режиме помывки, что обеспечивает стабильную температуру помывочной воды. Запорная арматура 32 предназначена для того, чтобы в случае отсутствия потребления воды извне и при нагреве воды горячая вода циркулировала по замкнутому контуру. В этом случае в магистралях горячей воды регулятором 30 поддерживается стабильное давление, например, 150…200 кПа.

Подающие (напорные) магистрали 19 и 24, обратная (циркуляционная) магистраль 20 имеют быстроразъемные соединения 33 для связи с внешними магистралями (т.е. с потребителями воды). В подающих (напорных) магистралях 19 и 24 на входе насосов 28 и 23 установлены фильтры соответственно 34 и 35. Магистрали 19 и 24 также сообщены с магистралями соответственно 36, 37 и 38, в которых установлена запорная арматура соответственно 39, 40 и 41. Запорная арматура 39 и 40 может быть использована для выпуска воздуха. Кроме того, при необходимости через эту запорную арматуру могут быть подключены манометры при проведении испытаний или ремонте гидросистемы. Магистраль 38 служит для слива воды из системы после прекращения работы.

В варианте выполнения подающая (напорная) магистраль 19 горячей воды и подающая (напорная) магистраль 24 холодной воды разветвлены каждая на концевых участках и снабжены запорной арматурой соответственно 42, 43 и 44-46. При этом каждая из ветвей имеет соответствующее быстроразъемное соединение для связи с внешними магистралями. Таким образом, обеспечивается подача горячей и холодной воды при подключении нескольких потребителей воды. В качестве потребителей воды могут быть, например, полевая баня, мобильная прачечная, душевое устройство (не показано). Возможность подключения различных потребителей расширяет эксплуатационные возможности системы водоснабжения. Потребители могут быть подключены к системе водоснабжения с помощью съемных гибких рукавов (шлангов) с быстросъемными соединениями (не показано). Такое выполнение обеспечивает быстрое развертывание/свертывание при передислокации и повышает удобство обслуживания.

В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.2, система водоснабжения используется, в частности, для нагрева и подачи горячей и холодной воды в помывочное отделение 47 полевой бани. В помывочном отделении смонтировано душевое устройство, которое подключено к системе горячего и холодного водоснабжения. Душевое устройство содержит смеситель (смесительное устройство) 48 и кольцевой коллектор 49, к которому через соответствующие вентили 50 подключены душевые сетки 51. К магистрали 52, сообщающей смеситель с кольцевым коллектором, подключен термоманометр 53. Смеситель 48 с помощью магистралей 54-57 сообщен соответственно с подающей (напорной) магистралью 19 горячей воды, подающей (напорной) магистралью 24 холодной воды, с магистралью 20 обратного движения (циркуляционной) горячей воды и источником 22 холодной воды. Через магистраль 55 происходит обратное движение горячей воды в бак 1, а через магистраль 57 - обратное движение холодной воды в резервуар 22. Обратное движение горячей воды происходит в случае повышения давления в гидросистеме из-за снижения расхода или прекращения потребления горячей воды через душевые сетки 51. Обратное движение холодной воды в резервуар 22 происходит постоянно с малым расходом через встроенную в магистраль 57 дроссельную шайбу (не показано). В магистралях 54 и 56 установлены вентили (распределительные краны) 58 и 59 соответственно горячей и холодной воды. Один из выходов смесителя 48 снабжен вентилем 60 для отбора воды из системы.

В варианте осуществления изобретения к магистрали 21 одним концом разъемно подсоединена внешняя магистраль 61 для забора воды. Магистраль 61 другим концом, на котором установлен входной фильтр 62 с обратным клапаном 63, сообщена с источником (резервуаром) 22 холодной воды. В варианте выполнения резервуар для холодной воды представляет собой устанавливаемую в месте развертывания полевой бани надувную конструкцию из прорезиненной ткани. Резервуар наполняют привезенной холодной водой. Возможно наполнение резервуара из источника воды, находящегося в месте развертывания полевой бани (например, водоема). Резервуар в рабочем положении при заполненном водой состоянии служит источником питания для системы горячего и холодного водоснабжения бани. Запас воды в отдельно расположенном резервуаре может пополняться по мере ее расхода. Использование в качестве источника питания резервуара достаточно большого объема повышает автономность системы. В качестве подобного резервуара может быть использован, например, резервуар из прорезиненной ткани для питьевой воды типа РД-5000 вместимостью 5000 дм³.

Автономная система водоснабжения работает следующим образом.

Предварительно внешний резервуар 22 наполняют, например, привезенной холодной водой. Включают насос 23. При включении насоса вода забирается из резервуара 22 холодной воды, проходит входной фильтр 62 с обратным клапаном 63, фильтр 35 и через насос 23 по магистрали 21 через двухпозиционный гидрораспределитель 25 подается в бак 1 для горячей воды, а также через сообщенную с магистралью 21 магистраль 24 подается потребителям холодной воды. При наполнении бака 1 до уровня верхнего датчика 18 водоуказательного устройства срабатывает двухпозиционный гидрораспределитель 25, который на входе в бак 1 перекрывает напорную магистраль 21 холодной воды. Когда уровень воды в баке 1 опускается до уровня нижнего датчика 17, вновь открывается двухпозиционный гидрораспредедитель 25 и бак 1 пополняется холодной водой.

После включения оборудования подогрева воды (не показано) вода из бака 1 посредством насосов 5 и 11 циркулирует: проходит через теплообменники водогрейных котлов 2 и 10 и возвращается в бак 1. После нагрева горячая вода из бака 1 с помощью насоса 28 по напорной магистрали 19 подается потребителям.

Система горячего и холодного водоснабжения выполнена обеспечивающей циркуляцию неиспользованной воды. Подача воды в помывочное отделение 47 осуществляется по закольцованной схеме, т.е. при отсутствии расхода неиспользованная вода возвращается. При этом неиспользованная горячая вода поступает в бак 1 для горячей воды, а неиспользованная холодная вода - в резервуар 22.

В случае отсутствия потребления воды извне и при нагреве воды горячая вода циркулирует по замкнутому контуру в гидросистеме, при этом запорная арматура (по существу распределительный кран) 32 открыта, запорная арматура (по существу шаровые муфтовые краны) 42 и 43 закрыта. Горячая вода из бака 1 по магистрали 19 через фильтр 34 поступает к насосу 28, далее через запорную арматуру 32, регулятор давления 30 по магистрали 20 возвращается в бак 1 горячей воды.

При подключении к системе горячего и холодного водоснабжения помывочного отделения 47 горячая вода также циркулирует по замкнутому контуру, при этом запорная арматура 32 закрыта, запорная арматура 42 открыта, запорная арматура 43 открыта. Горячая вода из бака 1 по магистрали 19 через фильтр 34 поступает к насосу 28, далее через запорную арматуру 42 по магистрали 54 в гидросистему помывочного отделения 47, в случае отсутствия потребления воды по магистрали 55 поступает в магистраль 20 и далее через установленный в этой магистрали регулятор давления 30 возвращается в бак 1.

Циркуляции холодной воды в автономной системе водоснабжения не происходит, если отсутствует её выдача потребителям (запорная арматура 44-46 постоянно закрыта). При этом насос 23 автоматически останавливается при срабатывании встроенного реле давления (не показано) и в напорных магистралях 21 и 24 поддерживается постоянное давление с помощью пневмогидроаккумулятора 27.

При работе помывочного отделения 47 холодная вода циркулирует по замкнутому контуру, при этом запорная арматура 46 закрыта, запорная арматура 45 открыта, запорная арматура 44 закрыта. Холодная вода забирается из резервуара 22 холодной воды, проходит входной фильтр 62 с обратным клапаном 63, фильтр 35 и через насос 23 по магистрали 24, через запорную арматуру 45 поступает в гидросистему помывочного отделения 47. При любом расходе воды в душевых сетках 51 помывочного отделения 47 холодная вода через встроенную дроссельную шайбу (обеспечивающую малый расход воды) по магистрали 57 возвращается в резервуар 22.

В результате благодаря циркуляции воды обеспечивается сбережение неиспользованной воды, а также нормальное функционирование, в частности, полевой бани при эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды.

Таким образом, благодаря особенностям выполнения автономной системы водоснабжения изобретение обеспечивает возможность создания транспортабельной автономной системы для горячего и холодного водоснабжения, а также для отопления,

позволяющей осуществлять быстрое развертывание/свертывание при передислокации. При этом изобретение обеспечивает сбережение неиспользованной воды, а также позволяет повысить автономность и удобство обслуживания системы. Кроме того, обеспечивается возможность подключения различных потребителей (в частности, полевой бани, мобильной прачечной, системы отопления). Все это в конечном счете существенно расширяет эксплуатационные возможности автономной системы водоснабжения.

1. Автономная система водоснабжения, включающая бак для горячей воды, который снабжен по меньшей мере одним теплогенератором, связанные с баком подающую и обратную магистрали горячей воды и магистраль, служащую для сообщения с источником холодной воды, первый циркуляционный насос, установленный в подающей магистрали горячей воды, запорную арматуру и вмонтированное в бак водоуказательное устройство, которое электрически связано с соответствующей запорной арматурой, установленной на входе в бак в магистрали, служащей для сообщения с источником холодной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит подающую магистраль холодной воды, насос и регулятор давления, при этом в качестве запорной арматуры, установленной на входе в бак, система водоснабжения содержит двухпозиционный гидрораспределитель, насос установлен в магистрали, служащей для сообщения с источником холодной воды, причем на выходе насоса эта магистраль гидравлически связана с подающей магистралью холодной воды и имеет возможность сообщения с баком через упомянутый двухпозиционный гидрораспределитель в одной его позиции, регулятор давления установлен в обратной магистрали горячей воды, при этом подающая магистраль горячей воды на выходе первого циркуляционного насоса через дополнительно введенную магистраль, в которой установлена соответствующая запорная арматура, гидравлически связана с входом регулятора давления, выход последнего сообщен с баком, причем подающие магистрали соответственно горячей и холодной воды, обратная магистраль горячей воды и магистраль, служащая для сообщения с источником холодной воды, имеют быстроразъемные соединения для связи с внешними магистралями.

2. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что она включает связанные с баком сливную магистраль и магистраль перелива, которые сообщены между собой с возможностью слива воды из бака, и запорную арматуру, которая установлена в упомянутой сливной магистрали на выходе из бака.

3. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что подающие магистрали горячей и холодной воды разветвлены на концевых участках каждая по меньшей мере на две ветви, при этом каждая из ветвей имеет быстроразъемное соединение для связи с внешними магистралями.

4. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что она включает запорную арматуру, установленную в подающих магистралях горячей и холодной воды на концевых участках последних.

5. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит фильтры, которые установлены в подающих магистралях соответственно горячей и холодной воды на входе каждого из упомянутых насосов.

6. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит автоматический воздухоотводчик и пневмогидроаккумулятор, которые установлены в подающей магистрали холодной воды.

7. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что в качестве теплогенератора содержит водогрейный котел, который через дополнительно введенные подающую и обратную магистрали сообщен с баком, при этом в подающей магистрали установлен дополнительно введенный второй циркуляционный насос, а в подающей и обратной магистралях на входе и выходе водогрейного котла установлена соответствующая запорная арматура.

8. Система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что подающие магистрали горячей и холодной воды сообщены соответственно с дополнительно введенными сливными магистралями, в которых установлена соответствующая запорная арматура.