СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ Российский патент 1996 года по МПК F24D3/00 

Изобретение относится к системам отопления жилых и других зданий и помещений, а точнее к системам водяного отопления с естественной циркуляцией, используемым для отопления одноэтажных и малоэтажных зданий.

Известна система водяного отопления, содержащая теплоисточник, по меньшей мере один нагревательный прибор, расширительный сосуд, подающий и обратный трубопроводы, размещенные, соответственно, сверху и снизу нагревательных приборов и запорную арматуру (см. книгу Ю.П.Соснина и Е.Н.Бухаркина. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. М. Стройиздат, 1991, с.11-13, рис.4).

Недостаток этого технического решения невысокая теплоотдача нагревательных приборов, вследствие малой величины циркуляционного расхода теплоносителя (невысок циркуляционный напор). По этой причине невелик радиус действия системы.

Известна система водяного отопления с естественной циркуляцией, содержащая теплоисточник, по меньшей мере один нагревательный прибор, соединенный с ним подающим и обратным трубопроводами, с образованием контура теплоносителя, расширительный сосуд, запорную арматуру и усилитель циркуляции воды (см. авт. свидетельство SU N1638480, МКИ5 F 24 D 3/00, 1991).

Недостатки этого технического решения состоят: в необходимости постоянного поддержания границы раздела вода-пар (участок подающего трубопровода от теплогенератора до конденсатора) на отметке ниже верхней точки обратного трубопровода (в противном случае циркуляция прекращается); в ограниченности диапазона регулирования теплоотдачи нагревательных приборов; в сложности поддержания требуемого температурного режима работы теплогенератора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является повышение циркуляционного расхода в системе отопления.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, выражается в повышении циркуляционного напора. Поставленная задача решается тем, что система водяного отопления с естественной циркуляцией, содержащая теплоисточник, по меньшей мере один нагревательный прибор, соединенный с ним подающим и обратным трубопроводами, с образованием контура теплоносителя, расширительный сосуд, запорную арматуру и усилитель циркуляции воды, отличается тем, что усилитель циркуляции воды выполнен в виде дополнительного отопительного контура с поверхностным теплообменником, при этом последний размещен на уровне верхней отметки подающего трубопровода.

На чертеже схематически показан общий вид системы водяного отопления с естественной циркуляцией.

На чертеже показаны теплоисточник 1, подающий трубопровод 2, расширительный сосуд 3, поверхностный теплообменник 4, нагревательный прибор 5, обратный трубопровод 6.

В качестве теплоисточника используются отопительные или комбинированные агрегаты известной конструкции, включающие в себя топку и элементы (поверхности нагрева), обеспечивающие подачу теплоты от топлива сжигаемого в топке теплоносителю, или поверхностные теплообменники. Расширительный сосуд 3 обеспечивает сбор дополнительного объема воды, образующийся вследствие расширения при нагревании, а также сбор воздуха, выделяющегося при нагреве воды в теплоисточнике и попадающего в систему с заливаемой в нее водой. Подающему 2 и обратному 6 трубопроводам придается уклон порядка 0,004-0,01 в направлении движения воды.

Поверхностный теплообменник 4 представляет из себя водоводяной или водовоздушный подогреватель. В качестве водоводяного подогревателя эффективным будет применение подогревателя типа "труба в трубе", тогда часть подающего трубопровода 2 образует поверхность нагрева теплообменника. Дополнительный отопительный контур на чертеже не показан и представлен тепловоспринимающей частью поверхностного теплообменника 4.

В качестве нагревательного прибора 5 использованы типовые нагревательные приборы, например, радиаторы, конвекторы.

Подготовка системы отопления к работе заключается в заполнении водой и подготовке к работе теплоисточника 1.

Система отопления с естественной циркуляцией работает следующим образом. Нагретая в теплоисточнике 1 вода под действием циркуляционного напора поднимается к теплообменнику 4 (циркуляционный напор определяется величиной остывания теплоноситель на верхнем участке подающего трубопровода 2 и разницей высот между этим участком и центром теплоисточника).

Величина циркуляционного напора определяется выражением
Р_e=h*(Р_x-Р_г),
где h превышение центром охлаждения центра нагрева системы отопления;
Р_х,г плотность теплоносителя (воды), соответственно охлажденной и нагретой.

Теплообменник 4, обеспечивая частичное охлаждение теплоносителя, "работает" как гравитационный насос, создавая более высокий циркуляционный напор Р_e за счет более высокой разности плотностей Р_х,г.

Теплоноситель из подающего трубопровода 2 попадает в нагревательный прибор 5, где отдает теплоту в отапливаемое помещение.

Вследствие повышения расхода теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, и увеличения при этом температурного напора нагревательного прибора, увеличивается его теплоотдача.

Теплоноситель после отопительного прибора по обратному трубопроводу 6 возвращается к теплоисточнику 1.

Далее все повторяется.

Использование: в системах водяного отопления с естественной циркуляцией жилых и других зданий и помещений. Сущность: система водяного отопления с естественной циркуляцией содержит усилитель циркуляции воды, выполненный в виде дополнительного отопительного контура с поверхностным теплообменником, размещенным на уровне верхней отметки подающего трубопровода. 1 ил.

Система водяного отопления с естественной циркуляцией, содержащая теплоисточник, по меньшей мере один нагревательный прибор, соединенный с ним подающим и обратным трубопроводами с образованием контура теплоносителя, расширительный сосуд, запорную арматуру и усилитель циркуляции воды, отличающаяся тем, что усилитель циркуляции воды выполнен в виде дополнительного отопительного контура с поверхностным теплообменником, при этом последний размещен на уровне верхней отметки подающего трубопровода.