СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F24D3/00 

Система водяного отопления предназначена для использования в системах централизованного теплоснабжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система водяного отопления, содержащая подающую и обратную тепломагистрали, подающие и обратные трубопроводы местных подсистем отопления, подпитывающий трубопровод с ответвлениями, рекуперативный теплообменник с входами и выходами по сторонам нагревания и охлаждения, подсистемы отопления, параллельно присоединенные к подающей тепломагистрали через подпитывающий трубопровод [1].

Недостатком указанной системы является то, что она не может обеспечить поддержание требуемых температурных и гидравлических режимов работы подситем отопления, непосредственно подключенных к выходным патрубкам рекуперативного теплообменника, в течение всего отопительного сезона, поскольку рекуперативный теплообменник в различные периоды отопительного сезона будет работать с переменными теплопроизводительностью и температурными режимами. В результате рекуперативный теплообменник с поверхностью нагревания, выбранной для работы в каких-либо расчетных условиях, при других условиях будет иметь избыточную поверхность нагревания. Кроме того, в наиболее близкой системе отсутствует регулирование расхода подпиточной воды, подаваемой в подсистемы отопления непосредственно из подающей тепломагистрали, необходимое для поддержания нормативных значений температур в подающих и обратных их стояках.

Недостатком указанной системы также является то, что она может быть использована для подключения двухтрубных систем отопления при работе тепломагистралей по температурным графикам не выше 120-70°С и для однотрубных систем отопления при работе тепломагистралей по температурным графикам не выше 140-70°С.

Кроме того, к существенному недостатку этой системы следует отнести то, что подсистемы отопления, подключенные непосредственно к первичным тепловым сетям через подпитывающие трубопроводы после подсистемы отопления, подключенной к выходному патрубку рекуперативного теплообменника (по стороне охлаждения), работают с различными, нарастающими по ходу сетевой воды расходами за счет подмешивания к обратной воде предыдущих подсисем воды из подающей тепломагистрали через подпитывающие трубопроводы.

Последнее требует точного подбора тепловой нагрузки каждой из этих подсистем, что на практике сделать весьма затруднительно.

Целью изобретения является создание универсальной схемы подключения систем отопления к первичным тепловым сетям путем изменения количества последовательно подключенных к первичным тепловым сетям подсистем отопления через рекуперативные теплообменники, также устанавливаемые последовательно (по стороне охлаждения) на подающем трубопроводе теплосети после регулирующего клапана регулятора отопления, корректирующего расход сетевой воды, подаваемой через рекуперативные теплообменники в последовательно включенные подсистемы отопления в зависимости от температуры воды в подающем трубопроводе первой подсистемы отопления (по ходу сетевой воды) по заданному отопительному графику в зависимости от температуры наружного воздуха или температуры воздуха в отапливаемых помещениях.

Причем регулирование температуры воды в подающих трубопроводах других подсистем отопления, работающих с тем же расходом сетевой воды, осуществляется трехходовыми клапанами, управляемыми регуляторами температуры по заданным температурным графикам в зависимости от температуры наружного воздуха или температуры воздуха в отапливаемых помещениях, путем изменения расхода нагреваемой или греющей воды через рекуперативный теплообменник за счет перепуса сетевой воды по обводным линиям.

На фиг.1 представлена тепловая схема системы водяного отопления с регулированием расхода через рекуперативные теплообменники по стороне нагревания.

Система водяного отопления содержит подающую тепломагистраль 1, подпитывающий трубопровод 2, регулирующий клапан 3 регулятора отопления 4 с датчиком температуры 5, рекуперативный теплообменник 6 с обводным трубопроводом 7, первую (по ходу сетевой воды) подсистему отопления 8 с подающим трубопроводом 9 и обратным трубопроводом 10 с установленным на нем регулирующим трехходовым клапаном 11 регулятора температуры 12 с датчиком температуры 13 в подающем трубопроводе 14 второй (по ходу сетевой воды) подсистемы отопления 15 с обратным трубопроводом 16 и установленным на нем регулирующим трехходовым клапаном 17, управляемым регулятором температуры 18 с датчиком температуры 19 в подающем трубопроводе 20 третьей (по ходу сетевой воды) подсистемы отопления 21, подключенной к обратному трубопроводу 16 второй подсистемы отопления 15 через второй (по ходу сетевой воды) рекуперативный теплообменник 22 с обводным трубопроводом 23.

Аналогичным образом к обратному трубопроводу 24 третьей подсистемы отопления 21 через трехходовой клапан 25 с регулятором отопления 26 с датчиком температуры 27 и третьим рекуперативным теплообменником 28 с обводным трубопроводом 29 подключен подающий трубопровод 30 четвертой подсистемы отопления 31 с обратным трубопроводом 32, подключенный к обратной тепломагистрали 33 через отводящий трубопровод 34.

Система отопления работает следующим образом: сетевая вода из подающей тепломагистрали 1 по подпитывающему трубопроводу 2 подается через клапан 3 регулятора 4 в рекуперативные теплообменники 28, 22 и 6 (по стороне охлаждения) в подающий трубопровод 9 первой подсистемы отопления 8, температура воды в котором поддерживается по заданному отопительному графику в зависимости от температуры наружного воздуха путем регулирования расхода сетевой воды через клапан 3 регулятором отопления 4 по сигналам от датчика температуры 5, установленного в подающем трубопроводе 9 подсистемы отопления 8, и датчика наружной температуры (не показан). Из подсистемы отопления 8 охлажденная в отопительных приборах вода подается по обратному трубопроводу 10 через трехходовой регулирующий клапан 11 и рекуперативный теплообменник 6 по стороне нагревания и его обводную линию 7 подается в подающий трубопровод 14 подсистемы отопления 15, обратный трубопровод которой 16 также через трехходовой клапан 17, управляемый регулятором температуры 18 по сигналу от датчика наружной температуры 19, и рекуперативный теплообменник 22 с обводной линией 23 поступает в подающий трубопровод 20 подсистемы отопления 21, обратный трубопровод которой 24 аналогичным образом через трехходовой клапан 25 регулирует расход нагреваемой воды через рекуперативный теплообменник 26 по стороне нагревания и его обводную линию 29 с помощью регулятора отопления 25 по сигналу от датчика температуры 27, установленного в подающем трубопроводе 30 подсистемы топления 31, и сигналу от датчика наружной температуры.

В результате последовательного включения двух подсистем отопления к первичной тепловой сети через один рекуперативный теплообменник происходит удвоение удельного расхода в расчете на 1 Гкал/ч отопительной нагрузки в каждой из последовательно подключенных подсистем отопления. Так, например, если в отопительной магистрали перед входом в рекуперативный теплообменник (по стороне охлаждения) поддерживать температуру сетевой воды по отопительному графику 120-70°С, то ее удельный расход составит 20 м³/ч на 1 Гкал/ч расчетной отопительной нагрузки, но при подаче 20 м³/ч в последовательно включенные через рекуперативный теплообменник две подсистемы отопления с отопительной нагрузкой, поделенной пополам (по 0,5 Гкал/ч), указанный удельный расход удваивается и составляет 40 м³/ч на 1 Гкал/ч, что соответствует удельному расходу воды в двухтрубной отопительной системе, работающей по отопительному графику 95-70°С.

Соответственно, при последовательном включении трех подсистем отопления с использованием двухступенчатой схемы включения рекуперативных теплообменников (фиг.1) удельный расход в каждой подсистеме отопления утраивается. Например, при работе первичных тепловых сетей по отопительному температурному графику 150-70°С с удельным расходом сетевой воды 12,5 м³/ч на 1 Гкал/ч присоединенной отопительной нагрузки при последовательно включенных через рекуперативные теплообменники трех подсистемах отопления удельный расход в каждой подсистеме составит 12,5/0,33=37,53 м³/ч на 1 Гкал/ч присоединенной отопительной нагрузки, что очень близко к удельному расходу воды в отопительных системах при работе их по отопительному графику 95-70°С.

Наконец, если увеличить число последовательно включенных подсистем отопления до 4 (см. фиг.1), то удельный расход воды в каждой из подсистем увеличится в 4 раза по сравнению с удельным расходом воды из первичной тепловой сети и составит при работе тепловых сетей по температурному графику 150-70°С - 50 м³/ч на 1 Гкал/ч в каждой из 4 подсистем отопления, что соответствует удельному расходу воды при работе систем отопления по температурному графику 90-70°С. Таким образом, в каждом конкретном случае при использовании предлагаемой универсальной ступенчатой схемы последовательного подключения подсистем отопления через рекуперативные теплообменники можно добиться требуемого удельного расхода воды в однотрубных и двухтрубных системах отопления и необходимых значений температуры сетевой воды, подаваемой в подсистемы отопления.

Источники информации

1. SU 1135972 A F24D 11/00. Л.Ф.Краснощеков и Е.Л.Трухманов №2977205/29-33 от 01.09.80 г. бюл. №3 23.01.85 г.

Система водяного отопления предназначена для использования в системах централизованного теплоснабжения. Система водяного отопления содержит подающую и обратную тепломагистрали, подающие и обратные трубопроводы местных подсистем отопления, подпитывающий трубопровод с ответвлениями, рекуперативный теплообменник с входами и выходами по сторонам нагревания и охлаждения, подсистемы отопления, параллельно присоединенные к подающей тепломагистрали через подпитывающие трубопроводы. К ответвлению подающей тепломагистрали последовательно подключаются две или более подсистем отопления через рекуперативные теплообменники, последовательно установленные на подпитывающем трубопроводе тепломагистрали. Деление системы отопления на подсистемы отопления рассчитывается из условия обеспечения требуемого расхода воды в подсистемах отопления. Регулирование расхода воды в подпитывающем трубопроводе осуществляется регулирующим клапаном, управляемым регулятором температуры по сигналу от датчика, установленного в подающем трубопроводе первой по ходу сетевой воды подсистемы отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, а в остальных подсистемах отопления, начиная со второй, регулирование температуры в подающих трубопроводах осуществляется с помощью трехходовых клапанов с регуляторами температуры. Разделение системы отопления на несколько последовательно включенных подсистем способствует повышению гидравлической устойчивости работы системы отопления и улучшению работы отопительных приборов, подключенных к наиболее удаленным участкам отопительных магистралей. 1 ил.

Система водяного отопления, содержащая подающую и обратную тепломагистрали, подающие и обратные трубопроводы местных подсистем отопления, подпитывающий трубопровод с ответвлениями, рекуперативный теплообменник с входами и выходами по сторонам нагревания и охлаждения, подсистемы отопления, параллельно присоединенные к подающей тепломагистрали через подпитывающие трубопроводы, отличающаяся тем, что к ответвлению подающей тепломагистрали последовательно подключаются две или большее количество подсистем отопления через рекуперативные теплообменники, также последовательно установленные на подпитывающем трубопроводе тепломагистрали, при этом деление системы отопления на то или иное количество подсистем отопления рассчитывается из условия обеспечения требуемого удельного циркуляционного расхода воды в подсистемах отопления, причем регулирование расхода воды в подпитывающем трубопроводе осуществляется регулирующим клапаном, управляемым регулятором температуры по сигналу от датчика, установленного в подающем трубопроводе первой по ходу сетевой воды подсистемы отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, а в остальных подсистемах отопления, начиная со второй, регулирование температуры в подающих трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха осуществляется с помощью трехходовых клапанов с регуляторами температуры, регулирующих расход воды (по стороне нагревания или охлаждения) через рекуперативные теплообменники с использованием обводных трубопроводов.