ОДНОТРУБНАЯ СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F24H3/00 F24H3/06 

Изобретение относится к области отопления жилых, общественных и промышленных зданий, в частности, к однотрубным системам водяного отопления.

Известны однотрубные системы водяного отопления [1]
Недостаток известных систем низкая надежность и эффективность отопления из-за отложения отстоя (механических примесей) в отопительных приборах.

Из известных наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является однотрубная система водяного отопления, содержащая отопительный прибор с отводящим и подводящим трубопроводами, подводящую часть, замыкающий участок и отводящую часть теплопровода, причем подводящая часть теплопровода гидравлически связана с входом замыкающего участка и подводящим трубопроводом отопительного прибора, а отводящая часть теплопровода гидравлически сообщена с выходом замыкающего участка и отводящим трубопроводом отопительного прибора [2]
Недостатком известной системы является низкая эффективность отопления и надежность в работе из-за возможности отложения (отстоя) в виде механических примесей в отопительном приборе, причем возможна даже закупорка выходного отверстия теплового прибора (Изобретатель и рационализатор, 1984, N 5, с. 22).

Идея изобретения заключается в том, чтобы не допустить захода в отопительные приборы вместе с теплоносителем механических примесей, способных там осаждаться (частиц крупностью больше 20 мкм), а пропустить их по теплопроводу мимо отопительных приборов вплоть до грязевика на теплораспределительном узле, например, в подвале здания, где грязь и отложится.

Цель изобретения повышение эффективности отопления и надежности в работе однотрубной системы водяного отопления путем уменьшения загрязнения отопительного прибора отстоем.

Поставленная цель достигается тем, что известная однотрубная система водяного отопления, содержащая отопительный прибор с подводящим и отводящим трубопроводами, подводящую часть, замыкающий участок и отводящую часть теплопровода, причем подводящая часть теплопровода гидравлически связана с входом замыкающего участка и подводящим трубопроводом отопительного прибора, а отводящая часть теплопровода гидравлически сообщена с выходом замыкающего участка и отводящим трубопроводом отопительного прибора, снабжена гидроциклоном, входной патрубок которого соединен с подводящей частью теплопровода, выходной патрубок с подводящим трубопроводом отопительного прибора, а песковый патрубок с входом замыкающего участка теплопровода.

В результате проведенного сопоставительного анализа выявлено, что такое выполнение однотрубной системы водяного отопления повышает эффективность отопления и надежность системы в работе. Этому способствует введение в систему гидроциклона. У прототипа и аналогов теплоноситель и загрязнения, продвигаясь по теплопроводу со сравнительно большой скоростью, теряют эту скорость, попадая в отопительный прибор, так как поперечное сечение каналов отопительного прибора значительно больше, чем у теплопровода, и скорость потока уменьшается. Это способствует отложению отстоя в отопительном приборе. Расположенный же у входа в отопительный прибор заявляемой системы гидроциклон препятствует попаданию загрязнений в отопительный прибор, но не препятствует выходу из него загрязнений, и дает возможность загрязнениям вместе с частью теплоносителя пройти мимо отопительного прибора (мимо всех отoпительных приборов с гидроциклоном) и проследовать в грязевик на теплораспределительном узле (Грингауз Ф.И. Санитарно-технические работы. М. Высшая школа, 1979, с.248-250, рис.150, позиция 4 и 12).

В предлагаемой системе многоэтажного дома попавшие в теплоноситель загрязнения в виде поддающихся отделению в гидроциклоне механических примесей проходят мимо каждого отопительного прибора и оседают в грязевике, расположенном, например, в подвале дома.В гидроциклоне можно отделить частицы крупностью 10 мкм. (Поварова А.И. Гидроциклоны. М. 1961, с.17) В отопительном же приборе частицы меньше 20 мкм в осадoк не выпадают и не загрязняют его.

Таким образом, предлагаемая система может полностью избавить отопительные приборы от отложения в них механических примесей, что повышает как эффективность отопления, так и надежность системы в работе. Гидроциклоны могут быть и конические, и цилиндрические, а установка их может быть вертикальной, наклонной и горизонтальной (см. упомянутую книгу Поварова, с.5-6). Таким образом, результаты сопоставительного анализа показывают, что предлагаемое техническое решение отвечает критериям изобретения "Новизна" и "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой однотрубной системы водяного отопления с коническим гидроциклоном и верхней разводкой; на фиг.2 то же, с цилиндрическим гидроциклоном; на фиг.3 схема фиг.2 с нижней разводкой; на фиг.4 предлагаемая система с двухсторонним расположением отопительных приборов при нисходящем движении теплоносителя; на фиг.5 то же, при восходящем движении теплоносителя; на фиг.6 предлагаемая система с горизонтальным теплопроводом и расположенным под ним отопительным прибором; на фиг.7 то же, с расположением отопительного прибора под теплопроводом.

Предлагаемая однотрубная система водяного отопления содержит отопительный прибор 1 с подводящим трубопроводом 2 и отводящим трубопроводом 3, подводящую часть 4, замыкающий участок 5 и отводящую часть 6 теплопровода, гидроциклон 7, входной патрубок 8 которого соединен с подводящей частью 4 теплопровода, выходной патрубок 9 с подводящим трубопроводом 2 отопительного прибора 1, а песковый патрубок 10 с входом замыкающего участка 5, выход которого, а также отводящий трубопровод 3, гидравлически сообщены с отводящей частью 6 теплопровода.

Стрелками показано направление перемещения теплоносителя при работе системы.

Работает предложенная система следующим образом.

Через подводящую часть 4 теплопровода и входной патрубок 8 теплоноситель в виде струи с определенной скоростью входит в гидроциклон 7, где закручивается по спирали и продвигается в сторону пескового патрубка 10. При этом пристеночный слой теплоносителя с механическими примесями, попадающими туда под действием центробежных сил, поступает через песковый патрубок 10 в замыкающий участок 5 теплопровода и далее в отводящую часть 6 теплопровода, а центральная часть теплоносителя, лишенная механических примесей, которые могли бы выпасть в отстой, как бы выдавливается из гидроциклона 7 через выходной патрубок 9 и подводящий трубопровод 2 в отопительный прибор 1, откуда через отводящий трубопровод 3 также поступает в отводящую часть 6 теплопровода. Таким образом, механические примеси с частью теплоносителя проходят мимо каждого отопительного прибора 1 системы и попадают в грязевик (не показан) узла управления местными системами отопления, где и оседают. Это предотвращает загрязнение отопительных приборов, повышает эффективность отопления и надежность системы в работе.

Расчет гидроцилиндра.

Для доказательства промышленной применимости предложенной системы возьмем однотрубную систему водяного отопления, известную из книги В.Ф.Дроздова "Отопление и вентиляция. Отопление". М. Высшая школа, 1976, с.143-144, рис. IУ. 17, и приспособим к ней гидроциклон, у которого: диаметр (цилиндрической части корпуса) Д 2,8 см; диаметр входного патрубка д_вх 1,5 см; диаметр выходного патрубка д_о 1,25 см. производительность гидроциклона, равная расходу воды в стояке Q 0,203 м³/ч; плотность воды ρ_в 1 г/см³; плотность твердой фазы (частиц механических примесей) ρ_т 2,65 г/см³; граничная крупность задерживаемых гидроциклоном (направляемых в обход отопительного прибора) частиц σ 20 мкм.

Определим для этого гидроциклона граничную крупность задерживаемых частиц (σ). Если она окажется меньше 20 мкм, то в отопительный прибор пойдет теплоноситель с частицами, которые меньше 20 мкм, а значит, которые там не осядут.

Для определения граничной крупности σ используем формулы 1.22 и 1.27 Поварова, приведенные в книге В. Н. Скирдова и др. Очистка сточных вод в гидроциклонах. М. Стройиздат, 1975 г. с.39.

Формула Поварова (1.22):
Q 0,0442·д_вх·д;
ΔH^0,5=
Формула Поварова (1.27):
σ 26 ·
Подставим в нее значение из предыдущей формулы
σ 26 · 26
σ 26 · = 19,76 мкм
Крупность задерживаемых гидроциклоном частиц меньше 20 мкм; следовательно, предлагаемая система промышленно применима.

Использование изобретения повышает эффективность отопления и надежность в работе однотрубной системы водяного отопления.

Использование: в однотрубных системах водяного отопления для уменьшения загрязнения отопительных приборов отстоем. Сущность изобретения: система водяного отопления снабжена гидроциклоном 7, входной патрубок которого 8 соединен с подводящей частью теплопровода 4, выходной патрубок 9 - с подводящим трубопроводом 2 отопительного прибора 1, а песковый патрубок 10 - с входом замыкающего участка 5 теплопровода. 7 ил.

ОДНОТРУБНАЯ СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ, содержащая отопительный прибор с подводящим и отводящим трубопроводами, подводящую часть, замыкающий участок и отводящую часть теплопровода, причем подводящая часть теплопровода гидравлически связана с входом замыкающего участка и подводящим трубопроводом отопительного прибора, а отводящая часть теплопровода гидравлически сообщена с выходом замыкающего участка и отводящим трубопроводом отопительного прибора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности отопления и надежности в работе путем уменьшения загрязнения отопительного прибора отстоем, она снабжена гидроциклоном, входной патрубок которого соединен с подводящей частью теплопровода, выходной патрубок с подводящим трубопроводом отопительного прибора, а песковый патрубок с входом замыкающего участка теплопровода.