НЕЗАМЕРЗАЮЩАЯ ВОДОРАЗБОРНАЯ КОЛОНКА Российский патент 1997 года по МПК E03B9/20 

Изобретение относится к водоразборным колонкам для раздачи питьевой воды.

Известна водоразборная колонка (SU, авторское свидетельство 103254, кл. E 03 В 9/20, 1954), в которой для снижения тепловых потерь стояк колонки имеет термоизоляционную защиту из минеральной ваты, заполняющей пространство между двумя асбоцементными трубами. В зимнее время стояк обогревается электрообогреваемым прибором.

Недостатком известной конструкции является сложность в эксплуатации.

Известна водоразборная колонка с перегородкой и клапаном (А.В.Лютов Инженерные коммуникации на вечномерзлых грунтах, Ленинград, Стройиздат, 1981, стр. 23). Верхняя часть корпуса колонки выступает над грунтом, основная часть размещается в грунте, причем надземная часть колонки покрыта тепловой изоляцией.

Недостатком конструкции является возможность замерзания воды в верхней части корпуса при длительном отсутствии водоразбора.

Технической задачей данного изобретения является предотвращение замерзания воды.

Для решения данной технической задачи в водоразборной колонке, подающий стояк размещен в корпусе колонки, пространство между корпусом и стояком заполнено водой, а водоразборный кран соединен с подающим стояком и выходит наружу через это пространство.

На чертеже изображена водоразборная колонка, разрез.

Водоразборная колонка состоит из корпуса 1, внутри которого размещен подающий стояк 2, к которому в нижней части подсоединены подводящий и отводящий трубопроводы 3 и 4. В верхней части к стояку 2 присоединен водоразборный кран 5. Корпус 1 колонки заглублен в слой сезонного промерзания и в талую зону грунта ниже границы проникновения нулевой изотермы 6. Пространство 7 между подающим стояком 2 и корпусом 1 (межтрубное пространство) заполнено водопроводной водой. Надземная часть корпуса 1 покрыта тепловой изоляцией 8.

Водоразборная колонка работает следующим образом.

Во время водоразбора температура воды в межтрубном пространстве повышается, объем талого грунта вокруг колонки в слое сезонного промерзания увеличивается, температура грунта в талой зоне повышается. Таким образом, происходит аккумуляция тепловой энергии в воде колонки и в грунте, окружающем корпус 1 колонки.

Если в зимнее время прекращается водоразбор, то тепловые потери восполняются теплом воды подающего стояка 2 и межтрубного пространства, а также грунта, находящегося вокруг корпуса 1 колонки. При этом объем талого грунта сокращается, температура грунта талой зоны понижается. При длительном прекращении водоразбора температура воды в подающем стояке и в межтрубном пространстве может понизиться до нуля градусов.

В этом случае из-за отсутствия перепада тепловой поток через стенку подающего стояка в межтрубное пространство прекращается.

По закону Фурье тепловой поток пропорционален перепаду температур, поверхности стенки, времени и коэффициенту теплопроводности, обратно пропорционален толщине стенки

здесь Q количество тепла, которое проходит от одной поверхности стенки к другой, ккал/ч;
t время, ч;
S толщина стенки, мм;
F поверхность стенки, м²;
Если t₁ t₂, то Q 0. В этом случае, согласно закона, тепловой поток прекращается. Дальнейшее восполнение тепловых потерь будет идти за счет тепла фазового перехода воды в лед в межтрубном пространстве. До замерзания воды в межтрубном пространстве вода в подающем стояке будет находиться в жидкой фазе и не будет ледовых помех водоразбору.

При фазовом переходе воды из жидкого в твердое состояние выделяется 80 ккал/кг. Расчеты показывают, что тепла, которое выделится в межтрубном пространстве при замерзании воды, достаточно на покрытие тепловых потерь в течение нескольких дней при низких температурах атмосферного воздуха.

Использование: в водоразборных колонках для раздачи питьевой воды. Сущность изобретения: для предотвращения замерзания воды в водоразборной колонке подающий стояк размещен в корпусе колонки, пространство между корпусом и стояком заполнено водой, а водоразборный кран соединен с подающим стояком и выходит наружу через это пространство.

Незамерзающая водоразборная колонка, содержащая корпус, надземная часть которого покрыта тепловой изоляцией, а нижняя заглублена в слой сезонного промерзания и в талую зону грунта, подводящий и отводящий трубопроводы, отличающаяся тем, что для предотвращения замерзания воды колонка снабжена подающим стояком, размещенным в корпусе колонки, пространство между которыми заполнено водой и водоразборным краном, соединенным со стояком и выходящим через это пространство наружу.