ТРУБОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕМПЕРИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ Российский патент 2013 года по МПК F24F3/06 

Изобретение касается трубопроводной системы для темперирования зданий, включающей в себя подающий трубопровод, отводящий трубопровод и, по меньшей мере, один первый и один второй контур темперирования, которые ответвляются от подающего трубопровода и оканчиваются в отводящем трубопроводе.

Для темперирования зданий в современных строительных сооружениях используются термические массы частей строительных элементов, таких как, например, перекрытия. В этой связи говорят также об активации бетонного каркаса. Эти системы из-за сравнительно большой термической массы являются достаточно инертными и могут не соответствовать пиковым потребностям. Поэтому для покрытия пиковых нагрузок применяются дополнительные темперирующие, т.е. нагревательные и/или охлаждающие элементы (темперирующие элементы). В то время как активация бетонного каркаса представляет собой контур темперирования, который введен в строительный элемент, т.е. в бетонное перекрытие, в случае дополнительных темперирующих элементов речь идет о контурах темперирования, которые расположены вблизи поверхности, например, под перекрытием наподобие парусов или тому подобного.

Активация бетонного каркаса сегодня часто осуществляется с помощью сети распределительных трубопроводов внутри бетонного перекрытия. Если для покрытия пиковых нагрузок должны быть одновременно выполнены темперирующие элементы дополнительно к активации бетонного каркаса, то для этого должна быть предусмотрена отдельная сеть распределительных трубопроводов. Темперирующие элементы для покрытия пиковых нагрузок должны чаще всего обладать возможностью отдельного регулирования, так как активация бетонного каркаса в обычном случае используется или, соотв., испытывает термические нагрузки ночью, однако элемент для пиковых нагрузок должен эксплуатироваться днем непосредственно тогда, когда необходима термическая энергия. К тому же элементы для пиковых нагрузок чаще всего также эксплуатируются с более высокими мощностями, так как они только в редких случаях выполняются в виде больших поверхностей, а чаще, например, в краевых зонах, и поэтому являются сравнительно малогабаритными по сравнению с активацией бетонного каркаса.

До сих пор для вышеназванных смешанных систем темперирования, состоящих из активации бетонного каркаса и расположенных вблизи поверхности темперирующих элементов, применялись так называемые 3- или 4-трубопроводные системы. Эти трубопроводные системы включают в себя отдельные распределительные трубопроводы, однако, по меньшей мере, отдельные подающие трубопроводы вместе с одним общим отводящим трубопроводом. Расход материалов при этом, разумеется, сравнительно высок, так как дополнительные распределительные трубопроводы (а именно, для активации бетонного каркаса и дополнительных темперирующих элементов) должны быть проложены внутри бетонного перекрытия, а также в централях и шахтах должны быть предусмотрены дополнительные питающие трубопроводы, и необходимы дополнительные насосы и распределительные группы.

Задачей изобретения является создание трубопроводной системы для темперирования зданий, которой, несмотря на две используемые в разное время суток системы контуров темперирования, необходимы только один общий подающий трубопровод и один общий отводящий трубопровод.

Для решения этой задачи изобретением предлагается трубопроводная система для темперирования зданий, которая снабжена

- подающим трубопроводом, который имеет соединительный конец для соединения с подводом темперирующего устройства и подающий концевой участок, при этом в первом режиме эксплуатации подаваемая в соединительный конец темперирующая среда течет через подающий трубопровод до подающего концевого участка,

- отводящим трубопроводом, который имеет соединительный конец для соединения с отводом темперирующего устройства и отводящий концевой участок, при этом в первом режиме эксплуатации темперирующая среда от отводящего концевого участка отводящего трубопровода течет через него до его соединительного конца,

- по меньшей мере, одним первым контуром темперирования, который ответвляется от подающего концевого участка подающего трубопровода и оканчивается в концевом участке отводящего трубопровода, и

- по меньшей мере, одним вторым контуром темперирования, который ответвляется от подающего концевого участка подающего трубопровода и оканчивается в концевом участке отводящего трубопровода.

У этой трубопроводной системы в соответствии с изобретением предусмотрено,

- что подающий концевой участок подающего трубопровода снабжен первым обратным клапаном, который расположен между местом ответвления упомянутого, по меньшей мере, одного первого контура темперирования и ответвлением упомянутого, по меньшей мере, одного второго контура темперирования,

- что отводящий концевой участок отводящего трубопровода снабжен вторым обратным клапаном, который расположен между местом окончания упомянутого, по меньшей мере, одного первого контура темперирования и местом окончания упомянутого, по меньшей мере, одного второго контура темперирования,

- что между соединительным концом подающего трубопровода и его подающим концевым участком и между отводящим концевым участком отводящего трубопровода и его соединительным концом расположен переключаемый между первым и вторым положением переключающий клапан, который имеет первый соединительный трубопровод и второй соединительный трубопровод,

- причем в первом положении переключающего клапана, т.е. в первом режиме эксплуатации (i) первый соединительный трубопровод включен между соединительным концом подающего трубопровода и его подающим концевым участком, а (ii) второй соединительный трубопровод - между отводящим концевым участком отводящего трубопровода и его соединительным концом, и

- причем во втором положении переключающего клапана, т.е. во втором режиме эксплуатации (i) первый соединительный трубопровод включен между соединительным концом подающего трубопровода и отводящим концевым участком, а (ii) второй соединительный трубопровод - между подающим концевым участком и соединительным концом отводящего трубопровода, и

- что при переключающем клапане, находящемся в первом положении, через первый обратный клапан осуществляется протекание в его направлении пропускания, а второй обратный клапан заблокирован, а при переключающем клапане, находящемся во втором положении, первый обратный клапан заблокирован, а через второй обратный клапан осуществляется протекание.

Предлагаемая изобретением трубопроводная система, как и изначальная 2-трубопроводная система, включает только один подвод (подающий трубопровод) и один отвод (отводящий трубопровод). Как правило, предусмотрены также насос и распределительная группа. Благодаря применению только одного подающего трубопровода и одного отводящего трубопровода получается более низкий расход материала, а также уменьшается площадь, необходимая для прокладки трубопроводов в шахтах и централях.

Предлагаемая изобретением трубопроводная система имеет подающий трубопровод и один отводящий трубопровод. Подводящий трубопровод имеет соединительный конец для соединения с подводом темперирующего устройства. От подающего концевого участка ответвляются, по меньшей мере, один первый, а также, по меньшей мере, один второй контур темперирования. Оба эти контура темперирования оканчиваются в отводящем концевом участке отводящего трубопровода, который, в свою очередь, имеет соединительный конец для соединения с отводом темперирующего устройства или, соответствующего, одного темперирующего устройства (нагревательного и/или охлаждающего агрегата), которое работает на горючем или использует обусловленную геологией термическую энергию (тепло земли и пр.).

В соответствии с изобретением теперь направление протекания темперирующей среды (например, воды) внутри подающих и отводящих концевых участков меняется на противоположное, при этом, в зависимости от направления потока, темперирующая среда протекает либо через упомянутый, по меньшей мере, один первый контур темперирования, либо, по меньшей мере, один второй конур темперирования. Для этого служат два обратных клапана, первый из которых расположен в подающем концевом участке, а второй в отводящем концевом участке. Оба обратных клапана включены между местами ответвления или, соответственно, местами окончания первого и второго контуров темперирования внутри соответствующих подающих, соответственно, отводящих концевых участков. Для изменения направления протекания темперирующей среды внутри подающих и отводящих концевых участков на противоположное служит переключаемый между двумя положениями переключающий клапан, который расположен между соединительным концом подающего трубопровода и его подающим концевым участком, а также между соединительным концом отводящего трубопровода и его подающим концевым участком. Переключающий клапан соединяет в первом положении соединительный конец подающего трубопровода с его подающим концевым участком, а также соединительный конец отводящего трубопровода с его отводящим концевым участком. Во втором положении, напротив, переключающий клапан соединяет соединительный конец подающего трубопровода с отводящим концевым участком отводящего трубопровода, а также соединительный конец отводящего трубопровода с подающим концевым участком подающего трубопровода. Теперь в обоих положениях переключающего клапана через два обратных клапана попеременно проходит поток или, соответственно, они блокируют протекание, что приводит к тому, что темперирующая среда протекает всегда только через упомянутый, по меньшей мере, один первый контур темперирования или упомянутый, по меньшей мере, один второй контур темперирования.

То есть с помощью изобретения, например, для эксплуатации или, соответственно, для термического нагружения активации бетонного каркаса в ночное время и для предоставления дополнительной мощности охлаждения для режима пиковых нагрузок в дневное время предлагается общая трубопроводная система для темперирования зданий, которая имеет один единственный подающий трубопровод и один единственный отводящий трубопровод. От этих трубопроводов известным образом ответвляются первый и второй контуры темперирования, которые по типу распределения Тихельманна должны были бы подключаться к подающим и отводящим концевым участкам. При этом посредством переключающего клапана направление протекания внутри подающего концевого участка подающего трубопровода и отводящего концевого участка отводящего трубопровода может меняться на противоположное. То есть эти концевые участки, в зависимости от направления протекания, выполняют подводящую или отводящую функцию. Обратные клапаны внутри подающих и отводящих концевых участков служат для того, чтобы темперирующая среда, выходящая из соответствующего активированного контура темперирования, не втекала в соответствующий не активированный контур темперирования.

В одном из предпочтительных усовершенствованных вариантов осуществления изобретения может быть, разумеется, предусмотрено несколько первых контуров темперирования и несколько вторых контуров темперирования, при этом первый обратный клапан расположен внутри подающего концевого участка между группой мест ответвления нескольких первых контуров темперирования и группой мест ответвления нескольких вторых контуров темперирования, а второй обратный клапан расположен внутри отводящего концевого участка между группой мест окончания нескольких первых контуров темперирования и группой мест окончания нескольких вторых контуров темперирования.

Целесообразным образом, для уравнивания гидравлических условий все первые и/или вторые контуры темперирования в соответствии с распределением Тихельманна расположены между подающим концевым участком и отводящим концевым участком.

Переключающий клапан, который, как указано выше, имеет два соединительных трубопровода целесообразным образом может быть просто включен в трубопроводную систему за счет того, что подающий трубопровод (или альтернативно отводящий трубопровод), т.е. один из обоих этих трубопроводов, имел петлю трубопровода, с помощью которой образуется точка перекрещивания, в которой перекрещиваются подающий трубопровод и отводящий трубопровод. Теперь при такой конфигурации переключающий клапан может быть расположен между соединительным концом подающего трубопровода и точкой перекрещивания подающего трубопровода и отводящего трубопровода, а также между отводящим концевым участком и точкой перекрещивания подающего трубопровода и отводящего трубопровода.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью одного из примеров осуществления и со ссылкой на чертежи. При этом в деталях показано:

Фиг.1 - пример осуществления трубопроводной системы для темперирования зданий в первом рабочем состоянии (ночной режим), в котором используется или, соответственно, нагружается активация бетонного каркаса,

Фиг.2 - трубопроводная система, показанная на фиг.1, во втором рабочем состоянии (дневной режим), в котором используются темперирующие элементы для пиковых нагрузок.

Как показано на фиг.1, трубопроводная система 10 включает в себя подающий трубопровод 12, который имеет соединительный конец 14 для соединения с темперирующим устройством (например, охлаждающий агрегат) и подающий концевой участок 16. В подающем трубопроводе 12 может быть также расположен насос 18.

Трубопроводная система 10 включает в себя также отводящий трубопровод 20 с соединительным концом 22 для соединения с отводом темперирующего устройства и с отводящим концевым участком 24.

Как видно на фиг.1, между подающим концевым участком 16 и отводящим концевым участком 24 включено два первых контура 26 темперирования и два вторых контура 28 темперирования. При этом первые контуры 26 темперирования ответвляются в смежных местах 30 ответвления подающего концевого участка 16 и оканчиваются в смежных местах 32 окончания в отводящем концевом участке 24. Вторые контуры 28 темперирования также ответвляются от смежных мест 34 ответвления подающего концевого участка 16 и оканчиваются в смежных, в свою очередь, местах 36 ответвления в отводящем концевом участке 24.

Между местами 34 ответвления и местами 30 ответвления отводящего концевого участка 16 и в нем находится первый обратный клапан 38, в то время как в отводящем концевом участке 24 между обоими местами 32 окончания, с одной стороны, и обоими местами 36 окончания, с другой стороны, находится второй обратный клапан 40.

Наконец, трубопроводная система 10 снабжена еще одним переключающим клапаном 42, который имеет первый соединительный трубопровод 44 и второй соединительный трубопровод 46. В первом положении этого переключающего клапана 42, показанном на фиг.1, первый соединительный трубопровод 44 соединяет соединительный конец 14 подающего трубопровода 12 с его подающим концевым участком 16, в то время как второй соединительный трубопровод 46 соединяет отводящий концевой участок 24 отводящего трубопровода 20 с его соединительным концом 22.

Подающий трубопровод 12 (или альтернативно отводящий трубопровод 20) между соединительным концом 14 и подающим участком 16 имеет U-образный трубопроводный участок 48, который проходит от переключающего клапана 42 и перекрещивается с отводящим трубопроводом 20 (или альтернативно с подающим трубопроводом 12) в точке 50 перекрещивания (см. фиг.1).

В первом режиме эксплуатации (например, ночной режим), как показано на фиг.1, темперирующая среда (например, холодная вода) протекает через оба первых контура 26 темперирования. Эта темперирующая среда втекает в соединительный конец 14 подающего трубопровода 12 и попадает в подающий концевой участок 16 до мест 30 ответвления обоих первых контуров 26 темперирования. То есть, протекание происходит через первый обратный клапан 38. После протекания через оба первых контура 26 темперирования темперирующая среда попадает через места 32 окончания в отводящий концевой участок 24. Так как в первом режиме эксплуатации второй обратный клапан 40 препятствует течению темперирующей среды от мест 32 окончания к местам 36 окончания вторых контуров 28 темперирования, темперирующая среда течет от отводящего концевого участка 24 к соединительному концу 22 отводящего трубопровода 20.

Таким образом, в первом режиме эксплуатации происходит протекание только через первые контуры 26 темперирования. Эти первые контуры темперирования представляют собой, например, контуры темперирования для активации бетонного каркаса, которая используется в ночное время.

В дневном режиме (см. фиг.2 - второй режим эксплуатации) помещения охлаждаются теперь охлажденными бетонными перекрытиями. Если мощности охлаждения окажется недостаточно, то теперь в дневном режиме может быть предоставлена другая мощность охлаждения для покрытия пиковых нагрузок, а именно, за счет протекания холодной темперирующей среды через вторые контуры 28 темперирования. Протекание холодной среды через первые контуры 26 темперирования в дневное время малоэффективно, так как первые контуры 26 темперирования для активации бетонного каркаса помещены внутрь бетонных перекрытий, в то время как вторые контуры 28 темперирования расположены вблизи поверхности, соответственно, на поверхности бетонных перекрытий, и с их помощью возможно существенно более непосредственное (прямое) охлаждение помещения.

Теперь, чтобы при использовании той же самой трубопроводной системы происходило протекание исключительно через вторые контуры 28 темперирования, сначала переключающий клапан 42 переключается, т.е. переводится в свое второе положение, таким образом, что теперь первый соединительный трубопровод 44 соединяет соединительный конец 14 подающего трубопровода 12 с отводящим концевым участком 24 отводящего трубопровода 20. Одновременно второй соединительный трубопровод 46 соединяет подающий концевой участок 16 подающего трубопровода 12 с соединительным концом 22 отводящего трубопровода 20. При этом протекание происходит теперь в направлении, противоположном по сравнению с первым режимом эксплуатации, через подающие и отводящие концевые участки 16, 24. Причем в этом случае необходимо обеспечить, чтобы выходящая из вторых контуров 28 темперирования темперирующая среда не могла втекать в оба первых конура 26 темперирования. Это, в свою очередь, обеспечивается за счет того, что второй обратный клапан 40 теперь эксплуатируется в своем направлении протекания, в то время как первый обратный клапан 38 перекрывает течение темперирующей среды от мест 34 ответвления вторых контуров 28 темперирования к местам 30 ответвления первых контуров 26 темперирования.

Итак, как описано выше, протекание через трубопроводную систему 10, в зависимости от рабочего состояния (ночной или дневной режим), происходит в различных направлениях, а именно, относительно подающих и отводящих концевых участков 16, 24 и первых и вторых контуров 26, 28 темперирования. Соответственно необходимая и текущая темперирующая среда втекает при этом всегда через соединительный конец 14 подающего трубопровода 12 и вытекает через соединительный конец 22 отводящего трубопровода 20.

Изобретение относится к трубопроводной системе для темперирования зданий. Технический результат: создание системы темперирования здания для активации его бетонного каркаса, использующей две системы контуров темперирования и имеющей одного общего подающего и одного общего отводящего трубопроводов. Для использования активации бетонного каркаса в ночное время и для обеспечения дополнительной мощности охлаждения в режиме пиковых нагрузок в дневное время предлагается трубопроводная система для темперирования зданий, которая имеет один единственный подающий трубопровод и один единственный отводящий трубопровод. От этих трубопроводов известным образом ответвляются первый и второй контуры темперирования. При этом с помощью переключающего клапана можно изменять направление потока внутри подающего концевого участка подающего трубопровода и отводящего концевого участка отводящего трубопровода на противоположное. То есть, в зависимости от направления потока, эти концевые участки выполняют подводящую или отводящую функцию. Обратные клапаны внутри подающего и отводящего концевого участков служат для того, чтобы темперирующая среда, выходящая из соответствующего активированного контура темперирования, не втекала в соответствующий не активированный контур темперирования. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Трубопроводная система для темперирования зданий, снабженная
подающим трубопроводом (12), который имеет соединительный конец (14) для соединения с подводом темперирующего устройства и подающий концевой участок (16),
отводящим трубопроводом (20), который имеет соединительный конец (22) для соединения с отводом темперирующего устройства и отводящий концевой участок (24),
по меньшей мере, одним первым контуром (26) темперирования, который ответвляется от подающего концевого участка (16) подающего трубопровода (12) и оканчивается в отводящем концевом участке (24) отводящего трубопровода (20), и
по меньшей мере, одним вторым контуром (28) темперирования, который ответвляется от подающего концевого участка (16) подающего трубопровода (12) и оканчивается в отводящем концевом участке (24) отводящего трубопровода (20),
отличающаяся тем,
что подающий концевой участок (16) подающего трубопровода (12) имеет обратный клапан (38), который расположен между местом (30) ответвления упомянутого, по меньшей мере, одного первого контура (26) темперирования и ответвлением (34) упомянутого, по меньшей мере, одного второго контура (28) темперирования,
что отводящий концевой участок (24) отводящего трубопровода (20) имеет обратный клапан (40), который расположен между местом (32) окончания упомянутого, по меньшей мере, одного первого контура (26) темперирования и местом (36) окончания упомянутого, по меньшей мере, одного второго контура (28) темперирования,
что между соединительным концом (14) подающего трубопровода (12) и его подающим концевым участком (16) и между отводящим концевым участком (24) отводящего трубопровода (20) и его соединительным концом (22) расположен переключаемый между первым и вторым положением переключающий клапан (42), который имеет первый соединительный трубопровод (44) и второй соединительный трубопровод (46),
причем в первом положении переключающего клапана (42) (i) первый соединительный трубопровод (44) включен между соединительным концом (14) подающего трубопровода (12) и его подающим концевым участком (16), а (ii) второй соединительный трубопровод (46) - между отводящим концевым участком (24) отводящего трубопровода (20) и его соединительным концом (22), и
причем во втором положении переключающего клапана (42) (i) первый соединительный трубопровод (44) включен между соединительным концом (14) подающего трубопровода (12) и отводящим концевым участком (24), a (ii) второй соединительный трубопровод (46) - между подающим концевым участком (16) и соединительным концом (22) отводящего трубопровода (20), и
что при переключающем клапане (42), находящемся в первом положении, через первый обратный клапан (38) осуществляется протекание в его направлении пропускания, а второй обратный клапан (40) заблокирован, а при переключающем клапане (42), находящемся во втором положении, первый обратный клапан (38) заблокирован, а через второй обратный клапан (40) осуществляется протекание.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрено несколько первых контуров (26) темперирования и несколько вторых контуров (28) темперирования, при этом первый обратный клапан (38) расположен внутри подающего концевого участка (16) подающего трубопровода (12) между группой мест (32) ответвления упомянутых нескольких первых контуров (26) темперирования и группой мест (34) ответвления упомянутых нескольких вторых контуров (28) темперирования, причем второй обратный клапан (40) расположен внутри отводящего концевого участка (24) отводящего трубопровода (20) между группой мест (32) окончания упомянутых нескольких первых контуров (28) темперирования и группой мест (36) окончания упомянутых нескольких вторых контуров (28) темперирования.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что все первые и вторые контуры (26, 28) темперирования в соответствии с распределением Тихельманна расположены между подающим концевым участком подающего трубопровода (12) и отводящим концевым участком (24) отводящего трубопровода (20).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что подающий трубопровод (12) в области между его соединительным концом (14) и его подающим концевым участком (16), а отводящий трубопровод (20) в области между его отводящим концевым участком (24) и его соединительным концом (22) перекрещиваются в точке (50) перекрещивания, и что переключающий клапан (42) расположен между соединительным концом (14) подающего трубопровода (16) и точкой (50) перекрещивания подающего трубопровода (16) и отводящего трубопровода (20), а также между отводящим концевым участком (24) отводящего трубопровода (20) и точкой (50) перекрещивания подающего трубопровода (16) и отводящего трубопровода (20).