СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ, ВАРИАНТЫ ЕЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБ НАГРЕВА ВОДЫ Российский патент 2007 года по МПК F24D3/10 

Изобретение относится к водяным системам теплоснабжения и может использоваться в автономных системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Известна водяная система теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, включающая теплогенератор, расширительный бак, подающий и обратный трубопроводы системы отопления, трубопроводы холодной и горячей воды, причем вода на горячее водоснабжение берется из системы отопления (см. Ливчак И.Ф. Квартирное отопление. М., 1982 г., с.130, рис.111.4). В названной публикации рассмотрена также аналогичная, но закрытая схема теплоснабжения (с.136, рис.111.5).

Недостатками известного аналога являются

- сложность применения для многоэтажных зданий;

- малая эффективность работы отопительных приборов.

Известна совмещенная система водяного отопления и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя для малоэтажных зданий по патенту РФ №2194217, опубл. 10.12.2002 г.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя содержит расширительный бак-теплоаккумулятор со встроенным водонагревателем и эжектор, который обеспечивает устойчивость циркуляции теплоносителя.

Недостатком известной системы водяного отопления с естественной циркуляцией является сложность применения системы для многоэтажных зданий.

Известна система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по патенту RU №2272221, опуб. 2006.03.02, МКИ 7: F24D 3/10, выбранная заявителем в качестве прототипа устройства и способа.

Известная система предназначена для автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя для зданий любой этажности.

Прототипу присущи определенные недостатки. Это относительно низкая надежность системы с учетом действия ряда факторов, а именно:

- несовпадение по смыслу характеристик терморегуляторов и циркуляционного насоса;

- отсутствие регуляторов температуры теплоносителя, которые можно применить таким образом, что циркуляция теплоносителя улучшится;

- отложение солей в связи с тем, что система выполнена открытой и вода в ней постоянно обновляется;

- коррозия металла труб в связи с тем, что вопросы использования естественной деаэрации не решены в полном объеме.

Технический результат изобретения направлен на устранение указанных выше недостатков аналогов и прототипа и достигается следующими решениями.

В системе автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, совмещенной с горячим водоснабжением теплоносителя, содержащей теплогенератор, расширительный бак, который также используется как емкостный подогреватель, и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с расширительным баком, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения, отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения в верхней и нижней точках имеют краны для отключения, расширительный бак-теплоаккумулятор выполнен в виде вертикально установленного цилиндра и снабжен патрубком тангенционого подвода холодной воды, установленным в верхней части бака, и патрубком тангенциального отвода горячей воды, установленным в его нижней части, подающий и обратный трубопроводы выполнены в виде прямоугольных закольцовок и соединены соответственно с расширительным баком-теплоаккумулятором и с теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, каждый стояк горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом через промежуточный бак-теплоаккумулятор, днище которого расположено выше подающего трубопровода, на выходе его из расширительного бака-аккумулятора не менее чем на 100 мм, датчик автоматического поддержания заданной температуры горячей воды, подаваемой на нужды теплоснабжения и горячего водоснабжения, установлен на выходе из расширительного бака, диаметр главного стояка принят минимальным по нормам проектирования, обеспечивающим скорость движения воды в нем от 1,0 до 1,2 м/с, диаметры стояков теплоснабжения приняты максимальными по нормам проектирования, обеспечивающими скорость движения воды в них до 0,5 м/с, на входе теплоносителя в теплогенератор установлен циркуляционный насос. В качестве теплогенератора применен пароводогрейный котел с кратностью циркуляции от 50 до 500, теплогенератор может быть оснащен горелкой без принудительной подачи воздуха. Согласно изобретению система автономного теплоснабжения содержит рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса, регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом, циркуляционный эжектор, сблокированный с циркуляционным насосом, система содержит регулятор температуры теплоносителя на входе в теплогенератор, сблокированный с регулирующим насосом, который соединен с циркуляционным эжектором, также система содержит регулятор температуры теплоносителя на выходе из теплогенератора, температуры заданной, максимальной допустимой, постоянной в течение отопительного сезона, отметка верхней точки вертикального главного стояка, сообщающегося с атмосферой, соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, главный стояк соединен с расширительным баком патрубком на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака, патрубок, соединяющий главный стояк с расширительным баком, и патрубок, соединяющий расширительный бак с подающим трубопроводом, каждый соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода, по ходу теплоносителя, направлен в сторону входа во второй отвод по короткой дуге окружности, подающий трубопровод верхней трубной разводки содержит деаэрационные воздушники, теплогенератор содержит резервную безвентиляторную горелку, имеющую кран ручного управления процессом горения, стояки теплоснабжения выполнены по двухтрубной схеме, поверхности нагрева теплогенератора изготовлены из коррозинно-стойкой стали, система содержит отопительный прибор - греющий пол. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, кроме описанного выше варианта устройства - открытая система теплоснабжения, совмещенная с горячим водоснабжением, фиг.1, может иметь второй вариант устройства, при котором система теплоснабжения выполнена закрытой, а горячее водоснабжение осуществлено за счет применения емкостных теплообменников, фиг.3. Третий вариант устройства - система автономного теплоснабжения и система горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя выполнены технологически независимыми, каждая имеет собственный теплогенератор, фиг.4 и 5. Закрытые системы, фиг.3 и 4, содержат дозатор для применения веществ, предотвращающих коррозию труб, дозатор размещен на крышке расширительного бака.

В способе нагрева воды в системе автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, включающем подачу в систему водопроводной воды, нагрев воды в теплогенераторе до заданной температуры, подачу горячей воды через главный стояк в расширительный бак-теплоаккумулятор, подачу горячей воды из расширительного бака по подающему трубопроводу к отопительным приборам, кранам горячего водоснабжения и душевым сеткам, возвращение охлажденной воды из стояков по обратному трубопроводу в теплогенератор, подачу в систему водопроводной воды в расширительный бак-теплоаккумулятор производят тангенциально в верхней части расширительного бака, а отвод горячей воды из расширительного бака в подающий трубопровод производят тангенциально в нижней части расширительного бака, подачу горячей воды к отопительным приборам, душевым сеткам и водоразборным кранам и возвращение охлажденной воды в теплогенератор осуществляют через подающий и обратный трубопроводы, выполненные в виде прямоугольных закольцовок, соединенных соответственно с расширительным баком и теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, подачу горячей воды от подающего трубопровода к стоякам горячего водоснабжения осуществляют через промежуточные баки-теплоаккумуляторы, днища которых расположены выше подающего трубопровода, на выходе его из расширительного бака-теплоаккумулятора не менее чем на 100 мм, в дополнение к естественной циркуляции теплоносителя выполнена принудительная циркуляция его за счет циркуляционного насоса, нагрев воды производят в пароводогрейном котле с кратностью циркуляции от 50 до 500. Согласно изобретению способ включает рециркуляцию теплоносителя через рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса, регулирование температуры теплоносителя на выходе в теплогенератор за счет рециркуляции через регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, который соединяет нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом, в дополнение к естественной, циркуляция теплоносителя выполнена за счет циркуляционного эжектора, который сблокирован с циркуляционным насосом, температуру теплоносителя на входе в теплогенератор обеспечивают также за счет применения регулятора температуры сблокированного с регулирующим насосом, который подает горячую воду через циркуляционный эжектор и таким образом усиливает циркуляцию теплоносителя, температуру теплоносителя на выходе из теплогенератора обеспечивают за счет применения регулятора температуры, который поддерживает заданную максимальную температуру теплоносителя, постоянную в течение отопительного сезона, что увеличивает движующий напор естественной циркуляции, подачу теплоносителя из главного стояка в расширительный бак и из расширительного бака в подающий трубопровод производят на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака, через патрубок, каждый из которых соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода, по ходу теплоносителя, направлен в сторону входа во второй отвод по короткой дуге окружности, что создает вращательное движение воды в расширительном баке, деарацию горячей воды в системе обеспечивают путем поддержания заданной максимальной температуры на выходе из теплогенератора и применения пара, а также за счет того, что вертикальный главный стояк напрямую сообщается с атмосферой, а подающий трубопровод верхней трубной разводки содержит деаэрационные воздушники, нагрев воды, в случае аварийного прекращения электроснабжения, обеспечивают за счет розжига резервной безвентиляторной горелки теплогенератора, имеющей кран ручного управления процессом горения.

Сущность заявляемых технических решений поясняется чертежами, изображенными на фиг.1-5. На фиг.1 изображена открытая система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, совмещенная с горячим водоснабжением. На фиг.2 изображен вид по стрелке А на чертеже фиг.1. На фиг.3 изображена закрытая система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, горячее водоснабжение которой обеспечивается за счет применения емкостных теплообменников. На фиг.4 изображена закрытая технологически независимая система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя. На фиг.5 изображена технологически независимая система автономного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя. Независимая система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, фиг.4, и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, фиг.5, имеют собственные теплогенераторы.

Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, изображенная на фиг.1, содержит теплогенератор 1, расширительный бак-теплоаккумулятор 2, выполненный в виде вертикально установленного цилиндра, главный стояк 3. Расширительный бак 2 снабжен поплавковым клапаном 4, регулирующим уровень воды в нем, и контрольным переливным патрубком 7. Сверху к баку-теплоаккумулятору 2 подведен трубопровод 5, подающий холодную воду из водопровода. Трубопровод 5 соединен с отводом 90° (коленом) 6, выход из которого направлен тангенциально относительно расширительного бака 2. К нижней части бака-теплоаккумулятора 2 присоединен патрубок 14, соединяющий бак 2 с подающим трубопроводом 15 верхней трубной разводки, выполненным в виде прямоугольной закольцовки, через Т-образный трубопровод 16, соединенный с трубопроводом 15 в его геометрическом центре. К подающему трубопроводу 15 присоединены стояки 17 теплоснабжения с отопительными приборами 18, подводящие патрубки которых снабжены терморегуляторами 20. Стояки 21 горячего водоснабжения, оборудованные поквартирными водоразборными кранами и душевыми сетками 22, соединены с подающим трубопроводом 15 через промежуточные баки-теплоаккумуляторы 23, днища которых расположены выше патрубка 14 не менее чем на 100 мм. Стояки 17 и 21 соединены в нижних точках с обратным трубопроводом 24 нижней трубной разводки. Обратный трубопровод 24, так же как и подающий трубопровод 15, выполнен в виде прямоугольной закольцовки и соединен с нижней частью нагревательной рубашки теплогенератора 1 с помощью Т-образного трубопровода 25, присоединенного к обратному трубопроводу 24 в его геометрическом центре. Система оборудована датчиком 29 температуры горячей воды на выходе ее из расширительного бака 2, расположенным на патрубке 14. Согласно изобретению система содержит рециркулярный трубопровод 11, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака 2 с Т-образным обратным трубопроводом 25 на входе теплоносителя в теплогенератор 1 в районе входного патрубка циркуляционного насоса 27, на выходе теплоносителя из рециркуляционного трубопровода 11 установлен обратный клапан 23, содержит регулирующий патрубок 13, с установленным на нем регулирующим краном 13 соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака 2 с рециркуляционным трубопроводом 11, содержит циркуляционный эжектор 30, сблокированный с циркуляционным насосом 27. Система содержит регулятор температуры 31 теплоносителя на входе в теплогенератор 1, сблокированный с регулирующим насосом 32, который соединен с циркуляционным эжектором 30, содержит регулятор температуры теплоносителя 33 на выходе из теплогенератора 1. Регулятор 33 обеспечивает заданную температуру теплоносителя, максимальную и постоянную в течение отопительного сезона. Отметка верхней точки вертикального главного стояка 3, сообщающегося с атмосферой, соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака-теплоаккумулятора 2. Главный стояк 3 соединен с расширительным бакам 2 патрубком 8. Патрубок 8, соединяющий главный стояк 3 с расширительным баком 2, и патрубок 14, соединяющий расширительный бак с подающим трубопроводом 15, каждый соединен внутри расширительного бака с отводом крутозагнутым 39. Подающий трубопровод 15 содержит деаэрационные воздушники 36. Теплогенератор 1 содержит рабочую горелку 28, а также резервную безвентиляторную горелку 38, имеющую кран 35 ручного управления процессом горения. Стояки теплоснабжения 17 выполнены по двухтрубной схеме. Поверхности нагрева теплогенератора 1 выполнены из коррозионно-стойкой стали. Система содержит отопительный прибор 19 - греющий пол. Система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя может иметь вариант закрытого исполнения, горячее водоснабжение при этом осуществлено за счет применения емкостных теплообменников 9, фиг.3. Система теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя и система горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя могут иметь также третий вариант технологически независимого устройства, когда каждая система имеет собственный теплогенератор 1, фиг.4 и 5. Закрытые системы теплоснабжения, фиг.3 и 4, содержит дозатор 37 для применения веществ, предотвращающих коррозию труб. Дозатор 37 размещен на крышке расширительного бака 2.

Предлагаемая система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя работает следующим образом. Заполнение системы водой осуществляют через обратный трубопровод 25 водой из водопровода. Подпитка системы холодной водой во время ее работы осуществляется через трубопровод 5, соединенный с отводом 6, выход из которого направлен тангенциально относительно расширительного бака 2. При этом уровень воды в баке 2 регулируется поплавковым клапаном 4. При работе теплогенератора 1 вода, нагретая до заданной максимальной температуры, под воздействием разности весов столбов воды в обратных стояках 17 и 21 и главном стояке 3 из теплогенератора 1 по главному стояку 3 поступает в расширительный бак 2. Здесь греющая вода смешивается с холодной водой, поступающей из водопровода (5-15°С), и нагревает ее до температуры, принятой для горячего водоснабжения (60°С). Вода, нагретая в баке 2, подается через патрубок 14, расположенный в нижней точке бака-теплоаккумулятора 2, и поступает в подающий трубопровод 15. Тангенциальный подвод в расширительный бак холодной воды и греющей воды, а также тангенциальный отвод из него горячей воды обеспечивают вращательное движение воды в баке, что способствует интенсивному смешиванию греющей воды, поступающей из теплогенератора 1, и холодной воды, поступающей из водопровода по трубопроводу 5. По подающему трубопроводу 15 горячая вода поступает к стоякам 17 теплоснабжения и по ним к отопительным приборам 18 и 19, а также к стоякам 21 горячего водоснабжения и по ним к поквартирным водоразборным крапам и душевым сеткам 22, при этом горячая вода к стоякам 21 подается через промежуточные баки-теплоаккумуляторы 23, днища которых расположены выше патрубка 14 не менее чем на 100 мм. Это обеспечивает работу отопительных приборов при аварийном отключении водопроводной воды, так как при этом в первую очередь горячая вода не будет поступать в стояки 21 горячего водоснабжения. В стояках 17 и 21, отопительных приборах 18 и 19 горячая вода отдает некоторую часть своего тепла, а через водоразборные краны и душевые сетки 22 частично разбирается на нужды горячего водоснабжения. Охлажденная вода из стояков 17 и 21 по обратному трубопроводу 24 нижней трубной разводки возвращается в теплогенератор 1, завершая контур циркуляции. Циркуляционный насос 27 повышает устойчивость циркуляции теплоносителя при переходных режимах. Терморегуляторы 20 отопительных приборов 18 и 19 обеспечивают покомнатное регулирование температуры воздуха путем изменения количества теплоносителя, циркулирующего через отопительные приборы 18 и 19. В результате расход теплоносителя в системе изменяется, а циркуляционный насос, как известно, рассчитан на постоянный расход. Терморегуляторы и циркуляционный насос объективно необходимы, но характеристики терморегуляторов и циркуляционного насоса по смыслу не совпадают, возможен материальный небаланс и, как следствие, повышение уровня воды в расширительном баке 2 выше допустимого.

Согласно изобретению система содержит рециркуляционный трубопровод 11, через который определенная часть воды из расширительного бака может циркулировать по малому контуру, а значит, теплогенератор 1 при этом может работать по независимой схеме подключения по отношению с системе теплопотребления и циркуляционный насос 27 может обеспечивать паспортный расход воды через теплогенератор 1. Система содержит регулирующий патрубок 13 с установленным на нем регулирующим краном 13. Такое устройство позволяет системе работать в режиме, при котором рабочий уровень воды в расширительном баке 2 будет ниже крайней верхней точки соединения рециркуляционного трубопровода 11 с расширительным баком. При вышеназванном режиме путем открытия или закрытия регулирующего крана 13 можно установить необходимый расход теплоносителя через рециркуляционный трубопровод 11, а в случае если терморегуляторы 20 уменьшат величину потока теплоносителя и уровень воды в расширительном баке начнет повышаться, то вода через рециркуляционный трубопровод будет циркулировать по малому контуру. Система содержит циркуляционный эжектор 30, сблокированный с циркуляционным насосом. Эжектор практически не меняет своих характеристик при изменении расхода теплоносителя в системе и имеет гидравлическое сопротивление меньше, чем у насоса. Регулятор температуры 33 теплоносителя на выходе из теплогенератора 1 обеспечивает заданную максимальную температуру, постоянную в течение отопительного сезона, например t=95-100°С=const, что позволяет получить максимальный движущий напор естественной циркуляции. Высокая температура теплоносителя в главном стояке 3, в расширительном баке-теплоаккумуляторе 2 и в подающем трубопроводе 15 верхней трубной разводки, применение пара, а также сообщающийся с атмосферой главный стояк и применение деаэрационных воздушников 36 способствуют естественной деаэрации теплоносителя, циркулирующего в системе. Температура воздуха в комнатах обеспечивается отопительными приборами 18 и 19 (греющий пол) в соотношении примерно 50/50. В случае аварийного прекращения электроснабжения можно разжечь резервную безвентиляторную горелку 38, имеющую кран 35 ручного управления процессом горения, и система теплоснабжения будет выполнять свою функцию. Циркуляция теплоносителя при этом будет обеспечена за счет движущего напора естественной циркуляции, эвакуация продуктов сгорания будет обеспечена за счет самотяги дымовой трубы. При необходимости можно разжечь также резервный теплогенератор. Система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя способна работать без применения электроэнергии сколь угодно долго. Циркуляционный эффектор по сравнению с циркуляционным насосом имеет более низкое гидравлическое сопротивление, что имеет принципиальное значение в случае аварийного прекращения электроснабжения. Пар, получаемый от пароводогрейного теплогенератора 1 в количестве до 2%, применяется эпизодически для деаэрации воды закрытой системы и для повышения движущего напора естественной циркуляции теплоносителя при аварийном прекращении электроснабжения.

Система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоснабжения может быть выполнена закрытой, а горячее водоснабжение при этом осуществляется за счет применения емкостных теплообменников 9, фиг.3.

Системы автономного теплоснабжения и система горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя могут быть выполнены технологически независимыми, каждая система при этом имеет собственный теплогенератор, фиг.4 и 5. Работа систем автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя при любом из вышеназванных вариантов устройства системы будет по сути дела одинаковой. Предложенная система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя применима для зданий любой этажности, например 10-этажных и даже выше, так как с увеличением высоты здания движущий напор естественной циркуляции пропорционально увеличивается. Движущий напор естественной циркуляции предлагаемой системы автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с учетом нагрева воды в пароводогрейном котле до заданной максимальной температуры за счет более низкой плотности пароводяной смеси в главном стояке 3 по сравнению с плотностью воды в обратных стояках теплоснабжения 17 и стояках горячего водоснабжения 21 в зависимости от высоты здания может быть вполне достаточным для обеспечения надежной циркуляции теплоносителя. Циркуляционный насос предназначен для повышения устойчивости циркуляции теплоносителя. Использование системы автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения для многоэтажных зданий в виде пристроенной котельной позволяет иметь дымовую трубу большой высоты с самотягой, достаточной для эвакуации продуктов сгорания, и применение в теплогенераторе резервной безвентиляторной горелки 38 с краном 35 ручного управления процессом горения, при необходимости, позволяют осуществлять теплоснабжение без расхода электроэнергии. Устойчивость циркуляции теплоносителя при этом режиме обеспечивают за счет подачи пара, получаемого в теплогенераторе 1 (пароводогрейный котел) в главный стояк 3 в количестве около 2%, что увеличивает движущий напор естественной циркуляции в 2-3 раза. Система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя может много суток работать в автономном режиме. Предлагаемая система теплоснабжения - самая надежная из существующих водяных систем теплоснабжения. С учетом экономии электроэнергии на циркуляционном насосе и на приводе дутьевого вентилятора горелки тепло генератора можно утверждать, что предлагаемая система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя - самая экономичная из существующих водяных систем теплоснабжения.

Изобретение относится к водяным системам теплоснабжения и может использоваться в автономных системах теплоснабжения и горячего водоснабжения. Технический результат: повышение устойчивости циркуляции греющей воды, повышение движущего напора естественной циркуляции теплоносителя, уменьшение отложения солей в трубопроводах и упрощение удаления их, улучшение деаэрации греющей воды, а также обеспечение функционирования системы в условиях аварийного прекращения электроснабжения. Описана система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, содержащая теплогенератор, расширительный бак, также использующийся как емкостной подогреватель, и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с расширительным баком, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения, отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя. Система также содержит расширительный бак-теплоаккумулятор, выполненный в виде вертикально установленного цилиндра и снабженный патрубком тангенциального подвода холодной воды, установленным в верхней части бака, и патрубком отвода горячей воды, установленным в его нижней части. Подающий и обратный трубопроводы выполнены в виде прямоугольных закольцовок и соединены соответственно с расширительным баком-теплоаккумулятором и с теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы. Каждый стояк горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом верхней трубной разводки через промежуточный бак-теплоаккумулятор, днище которого расположено выше подающего трубопровода не менее чем на 100 мм. Система также содержит датчик автоматического поддержания заданной температуры горячей воды, подаваемой на нужды теплоснабжения и горячего водоснабжения, установленный на выходе из расширительного бака. На входе теплоносителя в теплогенератор установлен циркуляционный насос. В качестве теплогенератора применен пароводогрейный котел с кратностью циркуляции от 50 до 500. Теплогенератор может быть оснащен горелкой без принудительной подачи воздуха. На отопительных приборах установлены терморегуляторы покомнатного регулирования температуры воздуха. Причем она содержит рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса. Также описаны варианты выполнения указанной системы и способ нагрева воды в системе автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, совмещенная с горячим водоснабжением, содержащая теплогенератор, расширительный бак, который используется также как емкостный подогреватель и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с расширительным баком, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения, отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя, расширительный бак-теплоаккумулятор выполнен в виде вертикально установленного цилиндра и снабжен патрубком тангенциального подвода холодной воды, установленным в верхней части бака, и патрубком отвода горячей воды, установленным в его нижней части, подающий и обратный трубопроводы выполнены в виде прямоугольных закольцовок и соединены соответственно с расширительным баком-теплоаккумулятором и с теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, каждый стояк горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом верхней трубной разводки через промежуточный бак-теплоаккумулятор, днище которого расположено выше подающего трубопровода не менее чем на 100 мм, датчик автоматического поддержания заданной температуры горячей воды, подаваемой на нужды теплоснабжения и горячего водоснабжения, установлен на выходе из расширительного бака, на входе теплоносителя в теплогенератор установлен циркуляционный насос, в качестве теплогенератора применен пароводогрейный котел с кратностью циркуляции от 50 до 500, теплогенератор может быть оснащен горелкой без принудительной подачи воздуха, на отопительных приборах установлены терморегуляторы покомнатного регулирования температуры воздуха, отличающаяся тем, что она содержит рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса.2. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что она содержит регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом.3. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что содержит циркуляционный эжектор, сблокированный с циркуляционным насосом.4. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит регулятор температуры теплоносителя на входе в теплогенератор, сблокированный с регулирующим насосом, который соединен с циркуляционным эжектором.5. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что содержит регулятор температуры теплоносителя на выходе из теплогенератора, поддерживающего температуру максимально допустимой и постоянной в течение отопительного сезона.6. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что отметка верхней точки вертикального главного стояка, сообщающегося с атмосферой, соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, главный стояк соединен с расширительным баком патрубком на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака.7. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1 или 6, отличающаяся тем, что патрубок, соединяющий главный стояк с расширительным баком, и патрубок, соединяющий расширительный бак с подающим трубопроводом, каждый соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода, по ходу теплоносителя, направлен в сторону входа во второй отвод по короткой дуге окружности.8. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что подающий трубопровод верхней трубной разводки содержит деаэрационные воздушники, отметка верхней точки которых соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака.9. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что теплогенератор содержит резервную безвентиляторную горелку, имеющую кран ручного управления процессом горения.10. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что стояки теплоснабжения выполнены по двухтрубной схеме.11. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что поверхности нагрева теплогенератора изготовлены из коррозионно-стойкой стали.12. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.1, отличающаяся тем, что она содержит отопительный прибор - греющий пол.13. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, совмещенная с горячим водоснабжением, содержащая теплогенератор, расширительный бак, который используется также как емкостный подогреватель, и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с расширительным баком, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения, отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя, расширительный бак-теплоаккумулятор выполнен в виде вертикально установленного цилиндра и снабжен патрубком тангенциального отвода холодной воды, установленным в верхней части бака, и патрубком тангенциального отвода горячей воды, установленным в его нижней части, подающий и обратный трубопроводы выполнены в виде прямоугольных закольцовок и соединены соответственно с расширительным баком-теплоаккумулятором и с теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, на входе теплоносителя в теплогенератор установлен циркуляционный насос, в качестве теплогенератора применен пароводогрейный котел с кратностью циркуляции от 50 до 500, теплогенератор может быть оснащен горелкой без принудительной подачи воздуха, на отопительных приборах установлены терморегуляторы покомнатного регулирования температуры воздуха, отличающаяся тем, что система содержит рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса, регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом, циркуляционный эжектор, сблокированный с циркуляционным насосом, регулятор температуры теплоносителя на входе в теплогенератор, сблокированный с регулирующим насосом, который соединен с циркуляционным эжектором, регулятор температуры теплоносителя на выходе из теплогенератора, поддерживающий температуру максимально допустимой и постоянной в течение отопительного сезона, отметка верхней точки вертикального главного стояка, сообщающегося с атмосферой, соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, главный стояк соединен с расширительным баком патрубком на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака, патрубок, соединяющий главный стояк с расширительным баком, и патрубок, соединяющий расширительный бак с подающим трубопроводом, каждый соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода по ходу теплоносителя направлен в сторону входа во второй отвод по короткой дуге окружности, подающий трубопровод верхней трубкой разводки содержит деаэрационные воздушники, отметка верхней точки которых соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, теплогенератор содержит резервную безвентиляторную горелку, имеющую кран ручного управления процессом горения, стояки теплоснабжения выполнены по двухтрубной схеме, поверхности нагрева теплогенератора изготовлены из коррозионно-стойкой стали, система содержит отопительный прибор - греющий пол, причем система автономного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя выполнена закрытой, а горячее водоснабжение осуществлено за счет применения емкостных теплообменников.14. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.13, отличающаяся тем, что система теплоснабжения содержит дозатор для применения веществ, предотвращающих коррозию труб, а дозатор размещен на крышке расширительного бака.15. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, содержащая теплогенератор, расширительный бак, который используется также как емкостный подогреватель, и бак-аккумулятор горячей воды с поплавковым клапаном автоматического поддержания уровня воды в нем и контрольным переливным патрубком, главный стояк, соединяющий верхнюю точку водяной рубашки теплогенератора с расширительным баком, подающий трубопровод, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака со стояками теплоснабжения и стояками горячего водоснабжения, отопительные приборы, соединенные со стояками теплоснабжения, душевые сетки и краны горячей воды, соединенные со стояками горячего водоснабжения, стояки теплоснабжения и стояки горячего водоснабжения соединены в нижних точках с обратным трубопроводом, который соединен с нижней точкой водяной рубашки теплогенератора и образует единый контур циркуляции теплоносителя, расширительный бак-теплоаккумулятор выполнен в виде вертикально установленного цилиндра и снабжен патрубком тангенциального подвода холодной воды, установленным в верхней части бака, и патрубком тангенциального отвода горячей воды, установленным в его нижней части, подающий и обратный трубопроводы выполнены в виде прямоугольных закольцовок и соединены соответственно с расширительным баком-теплоаккумулятором и с теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, на входе теплоносителя в теплогенератор установлен циркуляционный насос, в качестве теплогенератора применен пароводогрейный котел с кратностью циркуляции от 50 до 500, теплогенератор может быть оснащен горелками без принудительной подачи воздуха, на отопительных приборах установлены терморегуляторы покомнатного регулирования температуры воздуха, отличающаяся тем, что система содержит рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса, регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом, циркуляционный эжектор, сблокированный с циркуляционным насосом, регулятор температуры теплоносителя на входе в теплогенератор, сблокированный с регулирующим насосом, который соединен с циркуляционным эжектором, регулятор температуры теплоносителя на выходе из теплогенератора, поддерживающий температуру максимально допустимой и постоянной в течение отопительного сезона, отметка верхней точки вертикального главного стояка, сообщающегося с атмосферой, соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, главный стояк соединен с расширительным баком патрубком на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака, патрубок, соединяющий главный стояк с расширительным баком, и патрубок, соединяющий расширительный бак с подающим трубопроводом, каждый соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода по ходу теплоносителя направлен в сторону входа во второй отвод но короткой дуге окружности, подающий трубопровод верхней трубной разводки содержит деаэрационные воздушники, отметка верхней точки которых соответствует отметке верхней точки боковых стенок расширительного бака, теплогенератор содержит резервную безвентиляторную горелку, имеющую кран ручного управления процессом горения, стояки теплоснабжения выполнены по двухтрубной схеме, поверхности нагрева теплогенератора изготовлены из коррозионно-стойкой стали, система содержит отопительный прибор - греющий пол, причем система теплоснабжения и система горячего водоснабжения выполнены технологически независимыми, каждая система имеет собственный теплогенератор.16. Система автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя по п.15, отличающаяся тем, что система теплоснабжения содержит дозатор для применения веществ, предотвращающих коррозию труб, а дозатор размещен на крышке расширительного бака.17. Способ нагрева воды в системе автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, включающий подачу в систему водопроводной воды, нагрев воды в теплогенераторе до заданной температуры, подачу воды через главный стояк в расширительный бак-теплоаккумулятор, подачу горячей воды из расширительного бака по подающему трубопроводу, по стоякам теплоснабжения и по стоякам горячего водоснабжения к отопительным приборам, к кранам горячего водоснабжения и душевым сеткам, возвращение охлажденной воды из стояков по обратному трубопроводу в теплогенератор, подачу водопроводной воды в расширительный бак-теплоаккумулятор производят тангенционально в верхней части расширительного бака, отвод горячей воды из расширительного бака подающему трубопроводу верхней трубной разводки производят тангенционально в нижней части расширительного бака, подачу горячей воды к отопительным приборам, душевым сеткам, водоразборным кранам и возвращение охлажденной воды в теплогенератор производят через подающий и обратный трубопроводы, выполненные в виде прямоугольных закольцовок, соединенных соответственно с расширительным баком и теплогенератором в геометрических центрах прямоугольных закольцовок через Т-образные трубопроводы, подачу горячей воды из подающего трубопровода к стоякам горячего водоснабжения производят через промежуточные баки-теплоаккумуляторы, днища которых расположены выше подающего трубопровода не менее чем на 100 мм, в дополнение к естественной циркуляции теплоносителя выполнена принудительная циркуляция его за счет циркуляционного насоса, создающего дополнительный напор греющей воды, нагрев воды производят в пароводогрейном котле с краткостью циркуляции от 50 до 500, отличающийся тем, что способ включает рециркуляцию теплоносителя через рециркуляционный трубопровод, соединяющий верхнюю часть боковых стенок расширительного бака с Т-образным обратным трубопроводом на входе теплоносителя в теплогенератор в районе входного патрубка циркуляционного насоса, регулирующий патрубок с установленным на нем регулирующим краном, соединяющий нижнюю часть боковых стенок расширительного бака с рециркуляционным трубопроводом, в дополнение к естественной циркуляции теплоносителя выполнена принудительная циркуляция его за счет циркуляционного эжектора, который сблокирован с циркуляционным насосом, температуру теплоносителя на входе в теплогенератор обеспечивают за счет применения регулятора температуры, сблокированного с регулирующим насосом, который подает горячую воду через циркуляционный эжектор и таким образом усиливает циркуляцию теплоносителя, температуру теплоносителя на выходе из теплогенератора обеспечивают за счет применения регулятора температуры, который поддерживает заданную максимально допустимую температуру теплоносителя, постоянную в течение отопительного сезона, подачу теплоносителя из главного стояка в расширительный бак и из расширительного бака в подающий трубопровод производят на отметке нижней точки боковых стенок расширительного бака через патрубки, каждый из которых соединен внутри расширительного бака с отводом, крутозагнутым на 90°, оба отвода расположены в одной горизонтальной плоскости, выход из первого отвода по ходу теплоносителя направлен в сторону входа во второй отвод по короткой дуге окружности, деаэрацию горячей воды обеспечивают за счет поддержания максимальной температуры на выходе из теплогенератора, применения пара и за счет того, что вертикальный главный стояк напрямую сообщается с атмосферой, а подающий трубопровод верхней трубной разводки содержит деаэрационные воздушники, нагрев воды, в случае аварийного прекращения электроснабжения, обеспечивают за счет розжига резервной безвентиляторной горелки теплогенератора, имеющей кран ручного управления процессом горения.