УСТРОЙСТВО ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ РАЙОННОГО И ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ Российский патент 2020 года по МПК F24D19/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству отопления и горячего водоснабжения, применяемому для районного и центрального отопления, и способу управления для него, а конкретнее - к устройству отопления и горячего водоснабжения, применяемому для районного и центрального отопления и выполненному с возможностью подачи сетевой оборотной воды в состоянии, в котором температура сетевой оборотной воды поддерживается постоянно находящейся на уровне низкой температуры, и способ управления для него.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время, какое-либо многоквартирное либо среднеэтажное или многоэтажное здание обеспечивает подачу сетевой горячей воды в каждую квартиру или на каждый этаж через общую сеть труб за счет монтажа общей системы отопления для всей квартиры из нескольких комнат или всего здания вместо отдельной системы отопления и отдельной системы горячего водоснабжения, и горячая вода подается через систему районного и центрального отопления, в которых подаваемая вода нагревается до надлежащей требуемой температуры за счет теплообмена между подаваемой горячей водой и подаваемой водопроводной водой, а потом нагретая вода подается в каждую квартиру или на каждый этаж через общую сеть труб.

Конфигурация существующей структуры трубопроводов, соединяемой с отдельными квартирами для обеспечения и центрального отопления, предусматривает четырехтрубную систему, оснащенную трубой подачи сетевой воды, трубой возврата сетевой воды, трубой подачи сетевой воды для горячей воды и трубой возврата сетевой воды для горячей воды. Вместе с тем, эту четырехтрубную систему можно использовать одновременно как для сетевой, так и для горячей воды, но это требует больших капиталовложений в техническое обслуживание и монтаж заново, вследствие чего недавно возникла тенденция использовать двухтрубную систему горячего водоснабжения, состоящую из двух труб - трубы подачи сетевой воды и трубы возврата сетевой воды - для обеспечения подачи сетевой воды в источник тепла и возврата ее из него.

На фиг.1 иллюстрируется традиционное двухтрубное устройство отопления и горячего водоснабжения, и это устройство отопления и горячего водоснабжения, показанное на фиг.1, включает в себя источник 12 тепла, конфигурация которого обеспечивает подачу сетевой воды, теплообменник 11 горячей воды, конфигурация которого обеспечивает осуществление теплообмена между сетевой водой, подаваемой из источника 12 тепла, и водопроводной водой с целью подачи горячей воды, объект 13, требующий отопления, имеющий конфигурацию, обеспечивающую подвод отопления с помощью сетевой воды, подаваемой из источника 12 тепла, трубу 1 подачи сетевой воды, по которой течет сетевая вода, подаваемая из источника 12 тепла, впускную трубу 8 для объекта, требующего отопления, которая соединена с трубой 1 подачи сетевой воды и конфигурация которой обеспечивает подачу сетевой воды на объект 13, требующий отопления, впускную трубу 3 для теплообменника горячей воды, соединенную с трубой 1 подачи сетевой воды и имеющую конфигурацию, обеспечивающую подачу сетевой воды в теплообменник 11 горячей воды, выпускную трубу 4 для теплообменника горячей воды, конфигурация которой обеспечивает возврат сетевой воды, подвергшейся теплообмену с водопроводной водой в теплообменнике 11 горячей воды, в источник 12 тепла, трубу 5 водопроводной воды, конфигурация которой обеспечивает течение водопроводной воды в теплообменник 11 горячей воды, трубу 6 горячей воды, конфигурация которой обеспечивает подачу горячей воды, нагреваемой в теплообменнике 11 горячей воды, двухпозиционный клапан 14 стороны отопления, который установлен на впускной трубе 8 для объекта, требующего отопления, и конфигурация которого обеспечивает подачу сетевой воды на объект 13, требующий отопления, во время отопления, и двухпозиционный клапан 15 стороны горячей воды, который установлен на выпускной трубе 4 для теплообменника горячей воды и конфигурация которого обеспечивает открывание для подачи сетевой воды в теплообменник 11 горячей воды, когда подается горячая вода.

Двухпозиционный клапан 14 стороны отопления и двухпозиционный клапан 15 стороны горячей воды управляют подачей сетевой воды с целью подачи сетевой воды и горячей воды с желаемой температурой в каждую квартиру и являются клапанами, которые просто открываются и закрываются в соответствии с запросом потребителя на сетевую или горячую воду. То есть, двухпозиционный клапан 14 стороны отопления максимально открыт, когда температура внутри помещения ниже, чем некоторая заданная температура внутри помещения, и двухпозиционный клапан 14 стороны отопления полностью закрыт, когда температура внутри помещения выше, чем заданная температура внутри помещения.

В соответствии с такой конфигурацией, поскольку точное управление расходом сетевой воды невозможно, оказывается невозможной подача требуемого в текущий момент количества воды, так что существует проблема, заключающаяся в том, что происходит избыточная подача или недостаточная подача сетевой воды.

Далее, поскольку сетевая вода, подаваемая из источника 12 тепла, всегда подается с постоянным расходом независимо от нагрузки, требуемой в каждой из квартир, оказывается возможной подача сетевой воды сверх фактически требуемого количества, так что могут произойти потери передаваемой мощности насоса, конфигурация которого обеспечивает подачу сетевой воды из источника 12 тепла, а в каждую из квартир происходит избыточная подача сетевой воды, так что комфортное отопление становится невозможным из-за превышения температуры у пола, и возникает проблема, заключающаяся в том, что через некоторое время процесса отопления происходит переплата, когда для квартиры применяется алгоритм выставления счетов по водомеру за использование источника тепла. И наоборот, когда подача сетевой воды недостаточна, возникает проблема, заключающаяся в том отопление не осуществляется надлежащим образом.

Для решения вышеупомянутых проблем существует способ вставления устройства для измерения расхода в трубу отопления с целью измерения расхода при требуемой нагрузке отопления и последующего управления степенью открывания клапана управления расходом сетевой воды, но при этом может увеличиться вероятность отказа или залипания устройства для измерения расхода, поскольку множество плавучих материалов и инородных материалов в общем случае содержатся внутри трубы отопления, по которой циркулирует сетевая вода, и практическое применение устройства для измерения расхода для трубы отопления может оказаться затрудненным из-за увеличения затрат, являющихся следствием применения дополнительного компонента.

В качестве одного из известных технических решений, отметим устройство отопления и горячего водоснабжения, раскрытое в корейской зарегистрированной полезной модели № 20-471736.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

Данное изобретение предложено для того, чтобы решить вышеописанные проблемы, и задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство отопления и горячего водоснабжения, применяемое для районного и центрального отопления и выполненное с возможностью минимизации потерь энергии путем уменьшения температуры сетевой оборотной воды, подаваемой в источник тепла, и способ управления для этого устройства.

Еще одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство отопления и горячего водоснабжения, которое выполнено с возможностью подачи сетевой воды, пригодной для окружающей среды, путем косвенного измерения нагрузки отопления без использования отдельного устройства для измерения расхода, и способ управления для него.

Техническое решение

Чтобы решить вышеописанные задачи, устройство отопления и горячего водоснабжения согласно данному изобретению, применяемое для районного и центрального отопления, включает в себя: впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, конфигурация которой обеспечивает подачу сетевой воды, подаваемой из источника (120 или 220) тепла, на объект (130 или 230), требующий отопления; выпускную трубу (109 или 209) для объекта, требующего отопления, конфигурация которой обеспечивает подачу сетевой воды, подвергающейся теплообмену на объекте (130 или 230), требующем отопления, в источник (120 или 220) тепла; циркуляционную соединительную трубу (107 или 207), конфигурация которой обеспечивает ее подсоединение между впускной трубой (108 или 208) для объекта, требующего отопления, и выпускной трубой (109 или 209) для объекта, требующего отопления; циркуляционный насос (160 или 260), который установлен в трубопроводе циркуляции текучей среды и конфигурация которого обеспечивает соединение впускной трубы (108 или 208) для объекта, требующего отопления, объекта (130 или 230), требующего отопления, выпускной трубы (109 или 209) для объекта, требующего отопления, и циркуляционной соединительной трубы (107 или 207); и контроллер, конфигурация которого позволяет перевести трубопровод циркуляции текучей среды в замкнутый контур во время отопления и привести в действие циркуляционный насос (160 или 260).

Для измерения температуры сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, можно предусмотреть датчик (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, а контроллер может приводить в действие циркуляционный насос (160 или 260), когда измеряемая температура сетевой оборотной воды, измеряемая датчиком (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, вырастает до температуры сетевой оборотной воды, заданной потребителем.

Для управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, можно предусмотреть клапаны (140 или 240) управления потоком на стороне отопления, а контроллер может открывать клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления для подачи сетевой воды на объект (130 или 230), требующий отопления, во время отопления, а также может блокировать клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления и приводить в действие циркуляционный насос (160 или 260), когда температура сетевой оборотной воды, измеряемая в датчике (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, вырастает до заданной температуры сетевой оборотной воды.

В циркуляционной соединительной трубе (107 или 207) можно предусмотреть обратный клапан (170 или 270), чтобы обеспечить протекание сетевой воды, подаваемой из циркуляционного насоса (160 или 260), из выпускной трубы (109 или 209) для объекта, требующего отопления, во впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, через циркуляционную соединительную трубу (107 или 207), и блокировать обратное течение сетевой воды.

Можно предусмотреть трубу (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса, подсоединяемую параллельно выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, а оба конца первой трубы можно соединить с со сторонами впуска и выпуска циркуляционного насоса (160 или 260), и в трубе (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса можно предусмотреть обратный клапан (180 или 280), чтобы обеспечить течение сетевой воды, подаваемой со стороны выпуска циркуляционного насоса (160 или 260) к стороне впуска циркуляционного насоса (160 или 260) через трубу (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса.

Устройство отопления и горячего водоснабжения может дополнительно включать в себя: клапан (150) управления потоком на стороне горячей воды, конфигурация которого обеспечивает управление расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (104) для теплообменника горячей воды, когда подается горячая вода; впускную трубу (103) для теплообменника горячей воды, конфигурация которой обеспечивает подачу сетевой воды, нагреваемой в источнике (120) тепла, в теплообменник (110); и выпускную трубу (104) для теплообменника горячей воды, конфигурация которой обеспечивает подачу сетевой воды, которая подвергается теплообмену с водопроводной водой в теплообменнике (110) горячей воды, в источник (120) тепла.

Способ управления для устройства отопления и горячего водоснабжения согласно данному изобретению заключается в том, что a) активируют отопление посредством запроса отопления; b) переводят трубопровод циркуляции текучей среды, соединяющий впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, и объект (130 и 230), требующий отопления, выпускную трубу (109 или 209) для объекта, требующего отопления, и циркуляционную соединительную трубу (107 или 207) в замкнутый контур, а потом приводят в действие циркуляционный насос (160 или 260) для циркуляции сетевой воды через него; и c) останавливают работу циркуляционного насоса (160 или 260), переводят трубопровод циркуляции текучей среды в разомкнутый контур, и обеспечивают протекание сетевой оборотной воды в источник (120 или 220) тепла по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления.

Операция a) может включать в себя измерение - посредством датчика (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды - температуры сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, а операцию b) можно проводить, когда температуру сетевой оборотной воды, измеряемую на операции a), сравнивают с температурой сетевой оборотной воды, заданной потребителем, а измеряемая температура сетевой оборотной воды поднимается до заданной температуры сетевой оборотной воды.

Операцию c) можно проводить, когда температура сетевой оборотной воды, измеряемая в датчике (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, ниже, чем заданная температура сетевой оборотной воды.

Можно предусмотреть клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления, предназначенный для управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, к источнику (120 или 220) тепла, когда проводят операцию отопления, а размыкание и замыкание трубопровода циркуляции текучей среды можно проводить в соответствии с открыванием и закрыванием клапана (140 или 240) управления потоком на стороне отопления.

Рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a) можно вычислять, а степень открывания клапана (140 или 240) управления потоком на стороне отопления на операции c) можно задавать обратно пропорциональной росту температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a).

Эталонный рост температуры оборотной воды можно задавать посредством контроллера заранее, рост температуры сетевой оборотной воды, вычисляемый на операции a), можно сравнивать с эталонным ростом оборотной воды на операции c), а степень открывания клапанов (140 или 240) управления потоком на стороне отопления можно увеличивать, делая ее большей, чем степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, вычисленный на операции a), ниже, чем эталонный рост температуры оборотной воды, степень открывания клапана (140) управления потоком на стороне отопления можно уменьшать делая ее меньшей, чем степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a), выше, чем эталонный рост температуры оборотной воды, и степень открывания клапана (140) управления потоком на стороне отопления можно поддерживать такой же, как степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a), оказывается таким же, как эталонный рост температуры оборотной воды.

Полезные эффекты

В соответствии с данным изобретением, расходом сетевой воды можно точно управлять путем управления степенью открывания клапана управления расходом на стороне отопления таким образом, что появляется возможность подавать сетевую воду без потерь тепловой энергии при реагировании на различные нагрузки.

Кроме того, потери энергии можно минимизировать путем уменьшения температуры сетевой оборотной воды, подаваемой в источник тепла.

Помимо этого, нагрузку отопления может можно измерять косвенно без использования отдельного устройства для измерения расхода, избыточную подачу сетевой воды можно предотвратить, а сетевую воду, подходящую для окружающей среды, можно подавать таким образом, что появляется возможность предотвратить превышение температуры у пола, чтобы обеспечить комфортное отопление, а затраты на эксплуатацию источника тепла можно сократить.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая традиционное двухтрубное устройство отопления и горячего водоснабжения.

На фиг.2 представлено схема, иллюстрирующая двухтрубное устройство отопления и горячего водоснабжения в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения.

На фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая устройство отопления и горячего водоснабжения в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения.

На фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления устройством отопления и горячего водоснабжения в соответствии с данным изобретением.

На фиг.5 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая процесс управления во время отопления.

ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИЙ ЧЕРТЕЖЕЙ

101 и 201: трубы подачи сетевой воды

102 и 202: трубы возврата сетевой воды

103: впускная труба для теплообменника горячей воды

104: выпускная труба для теплообменника горячей воды

105: труба водопроводной воды

106: труба горячей воды

110: теплообменник горячей воды

120 и 220: источники тепла

130 и 230: объекты, требующие отопления

140 и 240: клапаны управления потоком на стороне отопления

150: клапан управления потоком на стороне горячей воды

100: устройство отопления и горячего водоснабжения

107 и 207: циркуляционные соединительные трубы

108 и 208: впускные трубы для объекта, требующего отопления,

109 и 209: выпускные трубы для объекта, требующего отопления,

109a и 209a: трубы возврата циркуляционных насосов

160 и 260: циркуляционные насосы

170, 180, 270 и 280: обратные клапаны

190 и 290: датчики для измерения температуры оборотной воды

203: труба подачи вторичной сетевой воды

204: труба подачи вторичной оборотной воды

СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут подробно описаны конфигурации и операции для предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения.

Первый вариант осуществления

На фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая двухтрубное устройство отопления и горячего водоснабжения в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения.

Устройство 100 отопления и горячего водоснабжения согласно данному изобретению обеспечивает подачу сетевой воды, которая подается из источника 120 тепла, на объект 130, требующий отопления, в процессе отопления, и устройство 100 отопления и горячего водоснабжения обеспечивает подачу сетевой воды в теплообменник 110 горячей воды в процессе подачи горячей воды.

Источник 120 тепла относится к системе районного и центрального отопления, которая обеспечивает подачу сетевой воды для отопления и горячей воды.

Для подачи сетевой воды из источника 120 тепла в каждую квартиру предусмотрена труба 101 подачи сетевой воды, а для подачи сетевой оборотной воды в источник 120 тепла после повода тепла в каждую из квартир предусмотрена труба 102 возврата сетевой воды.

Объект 130, требующий отопления, - это место, требующее отопления, в каждой из квартир, и здесь предусмотрены распределитель 131 сетевой воды на стороне подачи, конфигурация которого обеспечивает распределение сетевой воды на объект 130, требующий отопления, и распределитель 132 на стороне возврата, конфигурация которого обеспечивает подачу сетевой оборотной воды, которая подверглась теплообмену на объекте 130, требующем отопления, в источник 120 тепла.

Предусмотрены выпускная труба 108 для объекта, требующего отопления, конфигурация которой обеспечивает ее подсоединение между распределителем 131 сетевой воды на стороне подачи и трубой 101 подачи сетевой воды и подачу сетевой воды на объект 130, требующий отопления, и выпускная труба 109 для объекта, требующего отопления, конфигурация которой обеспечивает ее подсоединение между распределителем 132 на стороне возврата и трубой 102 возврата сетевой воды и подачу сетевой оборотной воды в источник 120 тепла.

Для подачи горячей воды потребителю в квартиру за счет осуществления теплообмена между сетевой водой, подаваемой из источника 120 тепла и водопроводной водой предусмотрен теплообменник 110 горячей воды.

С теплообменником 110 горячей воды соединены: труба 105 водопроводной воды, в которую течет водопроводная вода; труба 106 горячей воды, конфигурация которой обеспечивает подачу горячей воды, получающейся за счет нагревания водопроводной воды, текущей по трубе 105 водопроводной воды, потребителю; впускная труба 103 для теплообменника 11 горячей воды, соединенная с трубой 101 подачи сетевой воды и имеющая конфигурацию, обеспечивающую подачу сетевой воды, нагреваемой источником 120 тепла, в теплообменник 110 горячей воды; и выпускная труба 104 для теплообменника горячей воды, соединенная с трубой 102 возврата сетевой воды и имеющая конфигурацию, обеспечивающую подачу сетевой воды, подвергшейся теплообмену с водопроводной водой в теплообменнике 110 горячей воды, в источник 120 тепла.

Циркуляционная соединительная труба 107, по которой течет сетевая вода в режиме циркуляции, который будет описан ниже, подсоединена между впускной трубой 108 для объекта, требующего отопления, и выпускной трубой 109 для объекта, требующего отопления.

Впускная труба 108 для объекта, требующего отопления, распределитель 131 сетевой воды на стороне подачи, объект 130, требующий отопления, распределитель 132 на стороне возврата, выпускная труба 109 для объекта, требующего отопления, и циркуляционная соединительная труба 107 составляют трубопровод циркуляции текучей среды. В режиме циркуляции, объект 130, требующий отопления, поглощает тепло сетевой воды, а сетевая вода циркулирует по трубопроводу циркуляции текучей среды.

На выпускной трубе 109 для объекта, требующего отопления, предусмотрены: клапан 140 управления потоком на стороне отопления, конфигурация которого обеспечивает управление расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе 109 для объекта, требующего отопления, во время отопления; циркуляционный насос 160, конфигурация которого обеспечивает приведение его в действие для циркуляции сетевой воды по трубопроводу циркуляции текучей среды в режиме циркуляции; и датчик 190 для измерения температуры оборотной воды, конфигурация которого обеспечивает измерение температуры сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе 109 для объекта, требующего отопления.

На циркуляционной соединительной трубе 107 предусмотрен обратный клапан 170, чтобы обеспечить протекание сетевой воды, текущей благодаря работе циркуляционного насоса 160, из выпускной трубы 109 для объекта, требующего отопления, во впускную трубу 108 для объекта, требующего отопления, по циркуляционной соединительной трубе 107 и блокировку обратного течения.

Параллельно выпускной трубе 109 для объекта, требующего отопления, подсоединена труба 109а возврата циркуляционного насоса. Один конец трубы 109а возврата циркуляционного насоса соединен со стороной впуска циркуляционного насоса 160 (между циркуляционным насосом 160 и распределителем 132 на стороне возврата), а другой конец соединен со стороной выпуска циркуляционного насоса 160 (между циркуляционным насосом 160 и клапаном 140 управления потоком на стороне отопления).

На трубе 109а возврата циркуляционного насоса предусмотрен обратный клапан 180, обеспечивающий течение сетевой воды, выходящей со стороны выпуска циркуляционного насоса 160, к стороне впуска циркуляционного насоса 160 по трубе 109а возврата циркуляционного насоса и блокировку обратного течения. В режиме циркуляции, когда потребитель блокирует клапан (не показан), предусмотренный в распределителе 131 сетевой воды на стороне подачи или распределителе 132 на стороне возврата, а циркуляционный насос 160 приводится в действие, к циркуляционному насосу 160 прикладывается такая нагрузка, что его долговечность может снизиться. В этом случае, сетевая вода, выпускаемая из циркуляционного насоса 160, подается на впуск циркуляционного насоса 160 через трубу 109а возврата циркуляционного насоса и обратный клапан 180, так что приложение нагрузки к циркуляционному насосу 160 можно предотвратить.

На выпускной трубе 104 для теплообменника 11 горячей воды предусмотрен клапан 150 управления потоком на стороне горячей воды, предназначенный для управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе 104 для теплообменника 11 горячей воды, когда подается горячая вода.

В процессе отопления, контроллер закрывает клапан 150 управления потоком на стороне горячей воды и открывает клапан 140 управления потоком на стороне отопления, чтобы осуществить отопление. Кроме того, когда осуществляют отопление, контроллер закрывает клапан 140 управления потоком на стороне отопления и приводит в действие циркуляционный насос 160, так что управление циркуляцией сетевой воды осуществляется посредством трубопровода циркуляции текучей среды. Кстати, когда подается горячая вода, контроллер открывает клапан 150 управления потоком на стороне горячей воды и закрывает клапан 140 управления потоком на стороне отопления, вследствие чего потребителю и подается горячая вода.

Второй вариант осуществления

На фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая устройство отопления и горячего водоснабжения в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения.

Первый вариант осуществления относится к устройству отопления и горячего водоснабжения, применяемому для отдельной квартиры, тогда как второй вариант осуществления относится к устройству отопления и горячего водоснабжения, применяемому для машинного зала здания, такого, как многоквартирный дом.

Устройство 200 отопления и горячего водоснабжения согласно второму варианту осуществления является таким же, как соответствующее первому варианту осуществления, в том, что предусматриваются: труба 201 подачи сетевой воды и впускная труба 208 для объекта, требующего отопления, конфигурация которых обеспечивает подачу сетевой воды, подаваемой из источника тепла 220, на объект 230, требующий отопления; выпускная труба 209 для объекта, требующего отопления, и труба 202 возврата сетевой воды, конфигурация которых обеспечивает подачу оборотной сетевой воды в источник тепла 220 после подвода тепла на объект 230, требующий отопления; циркуляционная соединительная труба 207, конфигурация которой обеспечивает ее подсоединение между впускной трубой 208 для объекта, требующего отопления, и выпускной трубой 209 для объекта, требующего отопления; датчик 290 для измерения температуры оборотной воды, который предусмотрен на выпускной трубе 209 для объекта, требующего отопления, и конфигурация которого обеспечивает измерение температуры сетевой оборотной воды; циркуляционный насос 260, который предусмотрен у выпускной трубы 209 для объекта, требующего отопления, и конфигурация которого обеспечивает приведение в действие в режиме циркуляции; клапан 240 управления потоком на стороне отопления, конфигурация которого обеспечивает управление расходом сетевой воды в процессе отопления; труба 209а возврата циркуляционного насоса, подсоединенная параллельно выпускной трубе 209 для объекта, требующего отопления, и имеющая оба конца, соединенные со сторонами впуска и выпуска циркуляционного насоса 260; обратный клапан 280, который предусмотрен на трубе 209а возврата циркуляционного насоса и конфигурация которого обеспечивает течение сетевой воды, подаваемой с выпуска циркуляционного насоса 260, на сторону впуска циркуляционного насоса 260 по трубе 209а возврата насоса, и блокировку обратного течения; и обратный клапан 270, который предусмотрен на циркуляционной соединительной трубе 207 и конфигурация которого обеспечивает течение сетевой воды, подаваемой из циркуляционного насоса 260, из выпускной трубы 209 для объекта, требующего отопления, во впускную трубу 208 для объекта, требующего отопления, через циркуляционную соединительную трубу 207 и блокировку обратного течения.

В данном случае, конфигурация трубопровода циркуляции текучей среды предусматривает наличие впускной трубы 208 для объекта, требующего отопления, объекта 230, требующего отопления, выпускной трубы 209 для объекта, требующего отопления, и циркуляционной соединительной трубы 207.

Конфигурация объекта 230, требующего отопления, согласно второму варианту осуществления предусматривает наличие теплообменника для отопления. С первичной стороной теплообменника 230 для отопления соединены впускная труба 208 для объекта, требующего отопления, и выпускная труба 209 для объекта, требующего отопления, по которым течет первичная сетевая вода, а со вторичной стороной теплообменника 230 для отопления соединены труба 203 подачи вторичной сетевой воды и труба 204 подачи вторичной оборотной воды, по которым течет вторичная сетевая вода, для подвода тепла в каждую квартиру. Поэтому между первичной сетевой водой и вторичной сетевой водой в пределах объекта 230, требующего отопления, осуществляется теплообмен.

Способ управления согласно данному изобретению

На фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления устройством отопления и горячего водоснабжения в соответствии с данным изобретением, а на фиг.5 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая процесс управления во время отопления.

На фиг.5, случай, в котором запрашивается отопление, что обозначено символом Вкл, и случай, в котором отопление не запрашивается, что обозначено символом Выкл, показаны посредством первого элемента диаграммы, отображенного во верхней части, а случай, в котором температура сетевой оборотной воды, измеряемая в датчике 190 или 290 для измерения температуры оборотной воды, сравнивается с заданной температурой оборотной сетевой воды и оказывается выше, чем заданная температура, и случай, в котором температура сетевой оборотной воды ниже, чем ее заданная температура, показаны посредством второго элемента диаграммы, степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления как процентная доля показана посредством третьего элемента диаграммы, то, какой циркуляционный насос - 160 или 260 - приводится в действие, показано посредством четвертого элемента диаграммы, а участок, на котором вычисляется рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой в датчике 190 или 290 для измерения температуры оборотной воды, вычисляется на участке, где циркуляционный насос 160 или 260 в действие не приводится, показан посредством пятого участка диаграммы.

Сначала, когда потребитель запрашивает отопление, контроллер запускает (S10) отопление. В соответствии с запуском отопления, контроллер на 100 % открывает (S11) клапан 140 или 240 управления потоком на стороне отопления. Далее, контроллер получает температуру сетевой оборотной воды, измеряемую в датчике 190 или 290 для измерения температуры оборотной воды, а циркуляционный насос 160 или 260 оказывается в состоянии останова.

Контроллер сравнивает (S12) температуру сетевой оборотной воды, измеряемой в датчике 190 или 290 для измерения температуры оборотной воды, с температурой сетевой оборотной воды, задаваемой потребителем.

В результате сравнения согласно операции S12: клапан 140 или 240 управления потоком на стороне отопления поддерживают в открытом состоянии, когда измеряемая температура сетевой оборотной воды ниже, чем заданная температура, и осуществляется режим циркуляции; клапан 140 или 240 управления потоком на стороне отопления закрывают (S13), переводя трубопровод циркуляции текучей среды в замкнутый контур, а циркуляционный насос 160 или 260 приводят в действие, когда измеряемая температура сетевой оборотной воды вырастает до заданной температуры (или температура сетевой оборотной воды превышает заданную температуру).

Благодаря работе циркуляционного насоса 160 или 260, сетевая вода циркулирует по трубопроводу циркуляции текучей среды, конфигурация которого предусматривает наличие выпускной трубы 109 или 209 для объекта, требующего отопления, циркуляционной соединительной трубы 107 или 207, обратного клапана 170 или 270, впускной трубы 108 или 208 для объекта, требующего отопления, и объекта 130 или 230, требующего отопления, и поэтому тепло к объекту 130 или 230, требующему отопления, подводится, когда сетевая вода циркулирует по трубопроводу циркуляции текучей среды.

В таком режиме циркуляции, подача сетевой воды из источника 120 или 220 тепла блокируется, а тепло подводится к объекту 130 или 230, требующему отопления, только посредством сетевой воды внутри трубопровода циркуляции текучей среды, и поэтому становится возможным максимально эффективное использование тепловой энергии сетевой воды, вследствие чего можно предотвратить необязательные потери тепловой энергии.

Во время операции S13, температуру сетевой оборотной воды, измеряемую в датчике 190 или 290 для измерения температуры оборотной воды, сравнивают (S14) с заданной температурой сетевой оборотной воды, и останавливают насос 160 или 260 и открывают клапан 140 или 240 управления потоком на стороне отопления, преобразуя трубопровод циркуляции текучей среды в открытый контур, так что сетевая оборотная вода течет в источник 120 или 220 тепла, когда измеряемая температура сетевой оборотной воды ниже, чем заданная температура, а в противном случае клапан 140 или 240 управления потоком поддерживают в закрытом состоянии и поддерживают работу циркуляционного насоса 160 или 260 (S15).

На операции S15 определяют степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления с учетом нагрузки на объекте 130 или 230, требующем отопления, и задают степень открывания равной значению, которое обратно пропорционально росту температуры оборотной воды во время предшествующего отопления в соответствии с данным изобретением.

То есть, на операциях S10 и S11 непрерывно измеряют температуру сетевой оборотной воды и вычисляют рост измеряемой температуры сетевой оборотной воды. Далее, посредством контроллера можно задать заранее определенный эталонный рост температуры оборотной воды, и этот эталонный рост температуры оборотной воды можно задать равным единственному абсолютному значению.

Следовательно, нагрузка на объект 130 или 230, требующий отопления, велика, когда рост температуры оборотной воды во время предшествующего отопления, то есть, рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операциях S10 и S11, сравнивают с эталонным ростом температуры, а рост температуры сетевой оборотной воды оказывается ниже, чем эталонный рост температуры, и поэтому степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления увеличивают, нагрузка на объект 130 или 230, требующий отопления, становится малой, когда рост температуры сетевой оборотной воды выше, чем эталонный рост температуры, и поэтому степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления уменьшают, а степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления, которая задана во время предшествующего отопления, поддерживают прежней, когда рост температуры сетевой оборотной воды равен эталонному росту температуры.

Например, как показано на фиг.5, степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления на операциях S10 и S11 составляет 100 %, а степень открывания на операции S15 составляет 60 %. То есть, во время начального отопления, все клапаны 140 или 240 управления потоком на стороне отопления открыты на 100 %, а поскольку нагрузки на объект 130 или 230, требующий отопления, малы, в результате вычисления роста измеряемой температуры сетевой оборотной воды, этот рост измеряемой температуры сетевой оборотной воды становится больше, чем эталонный рост температуры оборотной воды. Поэтому степень открывания каждого клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления снижается до составляющей 60 % степени открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления обратно пропорционально росту измеряемой температуры сетевой оборотной воды на операциях S10 и S11 во время предыдущего отопления.

Как описано выше, степень открывания клапана 140 или 240 управления потоком на стороне отопления снижается, вследствие чего снижается температура сетевой оборотной воды, и можно сократить потери энергии.

Кроме того, сетевую воду, подходящую для окружающей среды, можно подавать за счет косвенного измерения нагрузки отопления без отдельного устройства для измерения расхода, и можно сократить подачу ненужной сетевой воды, вследствие чего возможно предотвращение потерь энергии.

Эту последовательность процедур управления повторяют до тех пор, пока температура в помещении не достигает заданной температуры внутри помещения или не прекратится запрос отопления.

Изобретение относится к устройству и способу отопления и горячего водоснабжения. Устройство содержит впускную трубу для объекта, требующего отопления, с возможностью подачи сетевой воды, подаваемой из источника тепла, на объект; выпускную трубу для объекта, требующего отопления, с возможностью подачи сетевой воды, подвергающейся теплообмену на объекте в источник тепла; циркуляционную соединительную трубу, выполненную с возможностью ее подсоединения между впускной трубой и выпускной трубой; циркуляционный насос, который установлен в трубопроводе циркуляции текучей среды и соединения впускной трубы объекта, требующего отопления, выпускной трубы и циркуляционной соединительной трубы; и контроллер, выполненный с возможностью переведения трубопровода циркуляции текучей среды в замкнутый контур согласно измеряемой температуре сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе для объекта, требующего отопления, во время отопления и возможностью приведения в действие циркуляционного насоса. Это позволяет минимизировать потери энергии путем уменьшения температуры сетевой оборотной воды, подаваемой в источник тепла. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство отопления и горячего водоснабжения, применяемое для районного и центрального отопления, отличающееся тем, что содержит:

впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, выполненную с возможностью подачи сетевой воды, подаваемой из источника (120 или 220) тепла, на объект (130 или 230), требующий отопления;

выпускную трубу (109 или 209) для объекта, требующего отопления, выполненную с возможностью подачи сетевой воды, подвергающейся теплообмену на объекте (130 или 230), требующем отопления, в источник (120 или 220) тепла;

циркуляционную соединительную трубу (107 или 207), выполненную с возможностью ее подсоединения между впускной трубой (108 или 208) для объекта, требующего отопления, и выпускной трубой (109 или 209) для объекта, требующего отопления;

циркуляционный насос (160 или 260), который установлен в трубопроводе циркуляции текучей среды и выполнен с возможностью соединения впускной трубы (108 или 208) для объекта, требующего отопления, объекта (130 или 230), требующего отопления, выпускной трубы (109 или 209) для объекта, требующего отопления, и циркуляционной соединительной трубы (107 или 207); и

контроллер, выполненный с возможностью переведения трубопровода циркуляции текучей среды в замкнутый контур согласно измеряемой температуре сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, во время отопления и возможностью приведения в действие циркуляционного насоса (160 или 260).

2. Устройство по п. 1, в котором:

для измерения температуры сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, предусмотрен датчик (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, причем

контроллер приводит в действие циркуляционный насос (160 или 260), когда измеряемая температура сетевой оборотной воды, измеряемая датчиком (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, вырастает до температуры сетевой оборотной воды, заданной потребителем.

3. Устройство по п. 2, в котором:

для управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, предусмотрен, клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления,

контроллер открывает клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления для подачи сетевой воды на объект (130 или 230), требующий отопления, во время отопления, и

контроллер блокирует клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления и приводит в действие циркуляционный насос (160 или 260), когда температура сетевой оборотной воды, измеряемая в датчике (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, вырастает до заданной температуры сетевой оборотной воды.

4. Устройство по п. 3, в котором на циркуляционной соединительной трубе (107 или 207) предусмотрен первый обратный клапан (170 или 270), чтобы обеспечить течение сетевой воды, подаваемой из циркуляционного насоса (160 или 260), из выпускной трубы (109 или 209) для объекта, требующего отопления, во впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, через циркуляционную соединительную трубу (107 или 207) и блокировку обратного течения сетевой воды.

5. Устройство по п. 3, в котором:

предусмотрена труба (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса для подсоединения параллельно выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, причем оба ее конца соединены со сторонами впуска и выпуска циркуляционного насоса (160 или 260), причем

в трубе (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса предусмотрен второй обратный клапан (180 или 280), чтобы обеспечить течение сетевой воды, подаваемой со стороны выпуска циркуляционного насоса (160 или 260), к стороне впуска циркуляционного насоса (160 или 260) через трубу (109а или 209а) возврата циркуляционного насоса.

6. Устройство по п. 3, дополнительно содержащее:

теплообменник (110) горячей воды, выполненный с возможностью подачи горячей воды пользователю в квартиру посредством осуществления теплообмена между сетевой водой, подаваемой из источника (120 или 220) тепла, и водопроводной водой;

клапан (150) управления потоком на стороне горячей воды, выполненный с возможностью управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (104) для теплообменника горячей воды, когда подается горячая вода;

впускную трубу (103) для теплообменника горячей воды, выполненную с возможностью подачи сетевой воды, нагреваемой в источнике (120) тепла, в теплообменник (110) горячей воды; и

выпускную трубу (104) для теплообменника горячей воды, выполненную с возможностью подачи сетевой воды, которая подвергается теплообмену с водопроводной водой в теплообменнике (110) горячей воды, в источник (120) тепла.

7. Способ управления устройством отопления и горячего водоснабжения по п. 1, отличающийся тем, что при его осуществлении:

a) активируют отопление посредством запроса отопления и измеряют температуру сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления;

b) переводят трубопровод циркуляции текучей среды, соединяющий впускную трубу (108 или 208) для объекта, требующего отопления, объект (130 и 230), требующий отопления, выпускную трубу (109 или 209) для объекта, требующего отопления, и циркуляционную соединительную трубу (107 или 207), в замкнутый контур согласно измеряемой температуре сетевой оборотной воды, измеряемой во время отопления, а потом приводят в действие циркуляционный насос (160 или 260) для циркуляции сетевой воды через него; и

c) останавливают работу циркуляционного насоса (160 или 260), переводя трубопровод циркуляции текучей среды в разомкнутый контур, и обеспечивают протекание сетевой оборотной воды в источник (120 или 220) тепла по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления.

8. Способ по п. 7, в котором:

операция a) включает в себя измерение - посредством датчика (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды - температуры сетевой оборотной воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, а

операцию b) проводят, когда температуру сетевой оборотной воды, измеряемую на операции a), сравнивают с температурой сетевой оборотной воды, задаваемой потребителем, а измеряемая температура сетевой оборотной воды поднимается до заданной температуры сетевой оборотной воды.

9. Способ по п. 8, в котором операцию c) проводят, когда температура сетевой оборотной воды, измеряемая в датчике (190 или 290) для измерения температуры оборотной воды, ниже, чем заданная температура сетевой оборотной воды.

10. Способ по п. 9, в котором:

для управления расходом сетевой воды, текущей по выпускной трубе (109 или 209) для объекта, требующего отопления, к источнику (120 или 220) тепла, когда проводят операцию отопления, предусматривают клапан (140 или 240) управления потоком на стороне отопления, а

размыкание и замыкание трубопровода циркуляции текучей среды проводят в соответствии с открыванием и закрыванием клапана (140 или 240) управления потоком на стороне отопления.

11. Способ по п. 10, в котором:

вычисляют рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a), и

задают степень открывания клапана (140 или 240) управления потоком на стороне отопления на операции c) как обратно пропорциональную росту температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a).

12. Способ по п. 11, в котором:

задают эталонный рост температуры оборотной воды посредством контроллера заранее,

сравнивают рост температуры сетевой оборотной воды, вычисляемый на операции a), с эталонным ростом оборотной воды на операции c) и увеличивают степень открывания клапанов (140 или 240) управления потоком на стороне отопления, делая ее большей, чем степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, вычисленный на операции a), ниже, чем эталонный рост температуры оборотной воды,

уменьшают степень открывания клапана (140) управления потоком на стороне отопления, делая ее меньшей, чем степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a), выше, чем эталонный рост температуры оборотной воды, и

поддерживают степень открывания клапана (140) управления потоком на стороне отопления такой же, как степень открывания на операции a), когда рост температуры сетевой оборотной воды, измеряемой на операции a), оказывается таким же, как эталонный рост температуры оборотной воды.