Водяная система отопления Российский патент 2021 года по МПК F24D10/00 F24D3/02 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматизации управления системами отопления.

Известны устройства водяной системы отопления по книге «Эффективные системы отопления зданий», Стройиздат, 1988, стр. 94, рис. III. (4 в) - [1] и патенту на изобретение RU 2285206 C1 от 10.10.2006, F24D 12/00, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания» - [2].

Водяные системы отопления многоэтажного здания по аналогам [1] и [2] содержат подающую и обратную магистрали, сообщенные с ними соответственно подающие и обратные стояки, а также размещенные в помещениях многоэтажного здания нагревательные элементы.

Недостатком известных систем отопления многоэтажного здания по [1] и [2] является их потенциальная опасность при разгерметизации. В результате этого могут быть затоплены помещения с находящимися в них материальными ценностями (продовольственные и вещевые склады и т.д.), в некоторых случаях невосполнимыми и дорогостоящими, имеющими историческую ценность (архивы, музеи, библиотеки и др.). Причем разгерметизация системы водного отопления может произойти как естественным образом (коррозионным, превышения давления сети, брак запорно-регулирующей арматуры и др.), так и при стихийных (землетрясения, пожары и т.д.) и террористических или военных действиях.

Известна «Водяная система отопления» по патенту на изобретение RU 2313731 от 27.12.2007, МПК F24D 10/00 - [3], состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, на горячей и на обратной трубах установлено по одному электроклапану и датчику расхода воды, а на трубах сброса воздуха и слива воды установлено по одному электроклапану. Под трубой слива воды расположена емкость, нижняя часть которой через электроклапан и электронасос гидравлически соединена с системой отопления. Водяная система отопления также включает в себя оповещатель и электронный блок, вход которого соединен с датчиками расхода воды, а выход - с электроклапанами, электронасосом и оповещателем.

Недостатком аналога [3] является то, что устройство должно иметь емкость для слива воды, причем эта емкость должна быть больших размеров, что оправдано только в некоторых случаях (например, при применении антифриза для местных систем отопления индивидуальных домов). Кроме того, слив воды в прототипе осуществляется самотеком, что увеличивает время и объемы пролива воды в помещения и как следствие увеличивает материальный ущерб. Дополнительно можно отметить, что при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) отключении электричества водяная система отопления по [3] автоматически приходит в исходное состояние, при котором продолжается затопление помещений.

Прототипом заявленного технического решения является «Водяная система отопления» по патенту на изобретение RU 2372560 C1 от 10.11.2009, F24D 10/00 - [4], состоящая из прямой (горячей) и обратной (охлажденной) труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, установлены на прямой и на обратной трубах по одному отсечному электроклапану, а также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом. Два сливных электроклапана установлены соответственно на прямой и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и с входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу. Электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды. В качестве отсечных и сливных электроклапанов могут быть применены вентили с приводами от электродвигателей.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, и как следствие недостаточная надёжность и высокая её стоимость.

Из недостатков аналогов и прототипа следует задача упрощение конструкции водяной системы отопления с возможностью быстрого опорожнения стояков отопления с отопительными приборами для минимизации ущерба, наносимого протечками водяной системы отопления.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что «водяная система отопления», состоит из подающей (горячей) и обратной (охлажденной) труб и подключенных к ним через водяные электровентили соответственно подающей и обратный стояки (подающий и обратный стояковые трубопроводы) с отопительными приборами, гидравлически завязанными между собой, автоматического воздухоотводчика, распложенного в верхней части прямого стояка, электронасоса, трубы слива воды, электронного блока управления с датчиками разгерметизации водяной системы отопления, в виде датчиков обнаружения воды, оповещателя, линий управления электровентилями, электронасосом и оповещателем. При этом водяные электровентили выполнены в виде трехходовых электровентилей, входы которых соответственно подключены к подающему и обратному стоякам, первые выходы трехходовых электровентилей подсоединены соответственно к подающей и обратной трубам, вторые выходы трехходовых электровентилей соединены трубами между собой и со входом электронасоса, выход которого через трубу слива подсоединен к канализационному трубопроводу. В качестве привода трехходовых электровентилей могут быть использованы электродвигатели. Если водяная система отопления содержит i - пар прямого и обратного стояков, то каждая пара подающих и обратных стояков присоединена к подающему и обратному трубопроводу через собственные трехходовые электровентили, все вторые выходы которых (трехходовых электровентелей) соединяются между собой и со входом электронасоса.

Из патентной литературы известно применение в «Системе отопления многоэтажного здания» по патенту на полезную модель RU 27189 U1 от 10.01.2003, F24D 3/02 - [5], двух трехходовых клапанов с электроприводом, для слива воды из системы отопления.

Однако в аналоге [5] первый трехходовой клапан используется для закольцовывания прямого и обратного трубопроводов системы отопления, а второй (только один) трехходовой клапан используется для общего слива воды с обратного трубопровода и гидравлически с ним соединённых отопительных приборов, и через которые из подающего трубопровода. При таком сливе воды, осуществляемом самотеком в аналоге [5] существенно увеличивается время слива и объемы пролива воды в помещения и как следствие увеличивает материальный ущерб. Кроме того, в заявленном техническом решении трехходовые клапаны с электроприводом выполнены в виде трехходовых электровентилей с приводом от электродвигателей, и они установлены в системе для непосредственного слива воды, как с подающего, так и с прямого стояков.

Также известны технические решения по сокращению и предотвращению больших объемов пролива воды в помещения при авариях водяной системы отопления по патентам на полезные модели РФ:

- RU 32239 U1 от 10.09.2003, F24D 3/02, «Система отопления здания с защитой от разрушения при прекращении циркуляции теплоносителя» - [6];

- RU 33427 U1 от 20.10.2003, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания» - [7];

- RU 48031 U1 от 10.09.2005, F24D 3/02, F24D1 9/10, «Этажный узел отопления с возможностью аварийного сброса давления и отключения» - [8];

- RU 56563 U1 от 10.09.2006, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания» - [9].

Однако в аналогах [6], [7], [8] и [9] для реализации защиты помещений от протечек не использованы трехходовые электровентили (электроклапаны) с приводом от электродвигателей, а также не применен быстрый слив воды при помощи электронасоса. Кроме, того схемы реализации этих технических решений отличаются от заявленной водяной системы отопления.

Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции и повышении её надежности.

В заявленной водяной системе отопления увеличенная скорость слива воды осталась, как в прототипе, а четыре электовентиля установленных на одну пару стояков заменены на два трехходовых электовентиля. При наличии в многоэтажном здании более одной пары стояков (1…i - пар подающего и обратного стояков), водяная система отопления содержит всего один электонасос, для ускоренного слива воды, и по два трехходовых электовентиля на каждую пару подающего и обратного стояков. В водяную систему отопления также добавлен оповещатель, работающий от электронного блока управления, для экстренного сообщения ремонтным службам об отключении конкретной пары стояков в многоэтажном здании. При этом, вода ускоренно сливается только из пары подающего и обратного стояков с отопительными приборами, в которых обнаружена протечка, а остальные стояки с отопительными приборами многоэтажного здания остаются в работоспособном состоянии, и самом здании система отопления не отключается.

Использование отличительного независимого признака формулы изобретения: «водяные электровентили выполнены в виде трехходовых электровентилей, входы которых подключены к подающему и обратному стоякам, первые выходы трехходовых электровентилей подсоединены соответственно к подающей и обратной трубам, вторые выходы трехходовых электровентилей соединены трубами между собой и со входом электронасоса, выход которого через трубу слива подсоединен к канализационному трубопроводу» позволяет существенно упростить конструкцию прототипа заменив четыре электровентиля (с одним входом и одним выходом) на два трехходовые электровентиля (с одним входом и двумя выходами), что также повысит надежность системы и уменьшит её стоимость. При этом также, как и в прототипе в случае разгерметизации системы из нее будет слито максимально возможное количество воды (жидкости) и тем самим минимизирован её пролив в помещения.

Использование отличительного зависимого признака формулы изобретения: «в качестве привода трехходовых электровентилей использованы электродвигатели» позволяет исключить при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) возможного отключении электричества автоматический переход системы водяного отопления в исходное состояние (при котором может продолжится затопление помещений), что повысит надежность всей системы отопления при авариях с отключением электричества. При этом применение электронасоса, например, самого дешевого насоса центробежного типа, позволит воде свободно сливаться в канализацию, только с меньшей скоростью. При штатном режиме - работе дренажного электронасоса в системе отопления создается вакуум, за счет чего выброс воды в помещения минимальный.

Использование отличительного зависимого признака формулы изобретения: «каждая пара подающих и обратных стояков присоединена к прямому и обратному трубопроводу через собственные трехходовые электровентили, все вторые выходы которых соединяются между собой и со входом электронасоса» позволяет применить заявленное техническое решение для водяной системы отопления многоэтажного здания с 1…i - пар подающих и обратных стояков. При этом (в этом варианте) водяная система отопления для ускоренного слива воды содержит всего один электронасос и по два трехходовых электовентиля на каждую пару стояков, что также упрощает конструкцию и повышает её надежность.

Графические материалы, поясняющие сущность изобретения представлены двумя фигурами:

На фигуре 1 - чертеж заявленной схемы водяной системы отопления для одной пары подающего и обратного стояков многоэтажного здания.

На фигуре 2 - чертеж по фиг. 1, адаптированный для водяной системы отопления многоэтажного здания с 1…i - пар подающих и обратных стояков.

На фиг. 1 обозначены: 1 - подающая (горячая) труба; 2 - обратная (охлажденная) труба; 3 и 4 - водяные трехходовые электровентили с приводом от электродвигателя; 5 - подающий стояк; 6 - обратный стояк; 7 - отопительные приборы; 8 - автоматический воздухоотводчик; 9 - электронасос, в качестве которого может быть простейший центробежный; 10 - труба слива воды; 11 - электронный блок управления; 12 - датчики разгерметизации; 13 - оповещатель; 14 - линии полсоединения датчиков разгерметизации (12); 15 - линий управления трехходовыми электровентилями (3) и (4); 16 - линия управления электронасосом (9); 16 - линия управления оповещателем (13).

На фиг. 2 дополнительно обозначены: 3.1, 3.2 … 3.i - трехходовые электровентили соответствующих подающих стояков с горячей водой 5.1, 5.2 … 5.i; 4.1, 4.2 … 4.i - трехходовые электровентили соответствующих обратных стояков с охлажденной водой 6.1, 6.2 … 6.i; 7.1, 7.2 … 7.i - отопительные приборы соответствующих пар стояков 1, 2 … i; 8.1, 8.2 … 8.i - автоматические воздухоотводчики соответствующих пар стояков 1, 2 … i.

Водяная система отопления, состоит из подающей (горячей) (1) и обратной (охлажденной) (2) труб и подключенных к ним через водяные трехходовые электровентили (3) и (4) соответственно подающий (5) и обратный (6) стояки с отопительными приборами (7), гидравлически завязанными между собой, автоматического воздухоотводчика (8), распложенного в верхней части подающего стояка (5), электронасоса (9), трубы слива воды (10), электронный блок управления (11) с датчиками разгерметизации (12) в виде датчиков обнаружения воды и оповещателем (13). Электронный блок управления (11) с датчиками разгерметизации (12) соединен при помощи линий (14). Для управления трехходовыми электровентилями (3) и (4), электронасосом (9) и оповещателем (13) от электронного блока управления (11) отходят соответственно линии управления (15), (16) и (17). Входы трехходовых электровентилей (3) и (4) соответственно подключены к подающему (5) и обратному (6) стоякам. Первые выходы трехходовых электровентилей (3) и (4) подсоединены соответственно к подающей (1) и обратной (2) трубам, а вторые выходы трехходовых электровентилей (3) и (4) соединены трубами между собой и со входом электронасоса (9), выход которого через трубу слива (10) подсоединен к канализационному трубопроводу.

Когда водяная система отопления содержит от 1-й до i-й - пар подающего (5.1, 5.2 … 5.i) и обратного (6.1, 6.2 … 6.i) стояков, то каждая пара подающих (5.1, 5.2 … 5.i) и обратных (6.1, 6.2 … 6.i) стояков присоединена к подающему (1) и обратному (2) трубопроводам через собственные трехходовые электровентили (3.1, 3.2 … 3.i) и (4.1, 4.2 … 4.i), все вторые выходы которых соединяются между собой и со входом электронасоса (9).

Работа заявленного устройства состоит в следующем.

При нормальном режиме работы: вода подается по подающей (горячей) (1) трубе через трехходовой электровентиль (3) к подающему стояку (5) и далее к отопительным приборам (7), от которых вода (охлажденная) поступает к обратному стояку (6) и отводится через трехходовой электровентиль (4) к обратной трубе (2). На трубе сброса воздуха автоматический воздухоотводчик (8) закрыт под воздействием давления воды. При этом трехходовые электровентили (3) и (4) включены в положение I, когда они соответственно соединяют подающий стояк (5) с подающей (горячей) трубой (1) и обратный стояк (6) с обратной трубой (2) с охлажденной водой.

При протечке воды из отопительного прибора (7) срабатывает расположенным под ним датчик обнаружения воды (12), который по линии (14) подает сигнал в электронный блок управления (11). В электронный блок управления (11) согласно заложенной в него программе формируются и выдаются следующие команды:

1. По линии управления (15) - на переключение трехходовых электровентилей (3) и (4) в положение II, когда они соответственно разъединяют подающую трубу (1) и подающий стояк (5), а также обратную трубу (2) с обратным стояком (6) с охлажденной водой. При этом трехходовые электровентили (3) и (4) соединяют подающий стояк (5) с обратным стояком (6) - (соединяют между собой) и со входом электронасоса (9). При этом также автоматический воздухоотводчик (8) под воздействием понижающегося давления открывается (в него поступает воздух) и далее осуществляется слив воды из пары стояков с отопительными приборами (7). По представленной на фиг.2 схеме открывается конкретная пара стояков, под отопительным прибором которой произошла утечка воды.

2. По линии управления (16) - на включение электронасоса (9), и при этом осуществляется ускоренный слив воды из пары стояков с отопительными приборами (7). По представленной на фиг.2 схеме ускоренный слив воды осуществляется только из конкретная пара стояков, под отопительным прибором которой произошла утечка воды. Остальные пары стояков (подающий (5) и обратный (6)) со своими отопительными приборами (7) продолжают нормально функционировать.

3. По линии управления (17) - на информирование с помощью оповещателя оператора (или дежурной команды) обслуживающей организации об отключении конкретной пары стояков многоэтажного задания.

4. По линии управления (16) - на выключение электронасоса (9), после прохождении времени, достаточного на слив воды из пары стояков (подающего (5) и обратного (6) со своими отопительными приборами (7)). При этом время задается в электронным блоке управления (11) с гарантированным резервом, достаточным для полного слива воды, а электровентили (3) и (4) остаются переключенными в положение режима II для слива самотеком остатков воды.

Включение отключенных конкретных стояков водяной системы отопления многоэтажного здания осуществляется вручную, после того, как дежурная команда (сантехников) устранит неисправности системы в виде протечки воды и проверит герметичность пары стояков (подающего (5) и обратного (6) со своими отопительными приборами (7)).

Заявленная водяная система отопления в совокупности с ограничительными и отличительными признаками формулы изобретения не известна из уровня техники общеизвестных систем, и в литературных источниках не найдена, и, следовательно, соответствует критерию «новизна».

Совокупность признаков заявленной формулы изобретения на данном уровне развития техники ранее не применялась, и не следует из общеизвестных способов и систем для предохранения от протечек водяных систем отопления многоэтажных зданий, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».

Реализация водяной системы отопления с приведенной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, может быть осуществлена применением известных и широко выпускаемых промышленностью устройств, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».

Таким образом, заявленное устройство, также как и прототип обладает следующими характеристиками:

- ускоренным сливом воды из системы дренажным насосом, что позволяет минимизировать наносимый материальный ущерб;

- возможностью использования системы в многоэтажных зданиях;

- актуальностью применения в промышленном и гражданском строительстве;

- возможностью работать при аварийном отключении электропитания;

- возможностью использования вентилей с электроприводом в виде электодвигателя, что повышает надежность системы;

- возможностью предупреждения обслуживающего персонала о переключении в аварийный режим.

Заявленное устройство позволяет дополнительно существенно упростить конструкцию прототипа - водяной системы отопления с быстрым опорожнения стояков отопления с отопительными приборами для минимизации материального ущерба, наносимого протечками водяной системы отопления помещениям здания, его внутренней отделке и особенно аппаратуре установленной в помещениях здания. За счет применения трехходовых электровентилей на каждой от 1-й до i-й пар подающих и обратных стояков, существенно сокращается количество сливаемого теплоносителя (по сравнению со сливом воды из всей системы отопления), что позволяет минимизировать потери специально подготовленной воды (химической водоочисткой, ингибиторами коррозии и т.д.). В то же время это позволит сохранить работоспособности водяной системы отопления здания в целом при возникновении аварии, так как будут отключены именно один или несколько участков системы (пар стояков и гидравлически связанными сними отопительными приборами). Упрощение конструкции водяной системы отопления также приводит в повышению её надежности. Упрощение водяной системы отопления заменой на каждой из пар стояков здания четырех электровентилей двумя трехходовыми электровентилями дополнительно делает заявленную систему экономически целесообразной (предпочтительной).

Литература

1. Книга «Эффективные системы отопления зданий», Стройиздат, 1988, стр. 94, рис. III. (4 в).

2. Патент на изобретение РФ: RU 2285206 C1 от 10.10.2006, F24D 12/00, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания».

3. Патент на изобретение РФ: RU 2313731 C1 от 27.12.2007, МПК F24D 10/00, «Водяная система отопления».

4. Патент на изобретение РФ: RU 2372560 C1 от 10.11.2009, F24D 10/00, «Водяная система отопления» - прототип.

5. Патент на полезную модель РФ: RU 27189 U1 от 10.01.2003, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания».

6. Патент на полезную модель РФ: RU 32239 U1 от 10.09.2003, F24D 3/02, «Система отопления здания с защитой от разрушения при прекращении циркуляции теплоносителя».

7. Патент на полезную модель РФ: RU 33427 U1 от 20.10.2003, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания».

8. Патент на полезную модель РФ: RU 48031 U1 от 10.09.2005, F24D 3/02, F24D19/10, «Этажный узел отопления с возможностью аварийного сброса давления и отключения».

9. Патент на полезную модель РФ: RU 56563 U1 от 10.09.2006, F24D 3/02, «Система отопления многоэтажного здания».

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматизации управления системами отопления. Водяная система отопления состоит из подающей (горячей) (1) и обратной (охлажденной) (2) труб и подключенных к ним через водяные трехходовые электровентили (3) и (4) соответственно подающий (5) и обратный (6) стояки с отопительными приборами (7), гидравлически связанными между собой, автоматического воздухоотводчика (8), распложенного в верхней части подающего стояка (5), электронасоса (9), трубы слива воды (10), электронный блок управления (11) с датчиками разгерметизации (12) в виде датчиков обнаружения воды и оповещателем (13). Электронный блок управления (11) с датчиками разгерметизации (12) соединен при помощи линий (14). Для управления трехходовыми электровентилями (3) и (4), электронасосом (9) и оповещателем (13) от электронного блока управления (11) отходят соответственно линии управления (15), (16) и (17). Входы трехходовых электровентилей (3) и (4) соответственно подключены к подающему (5) и обратному (6) стоякам. Первые выходы трехходовых электровентилей (3) и (4) подсоединены соответственно к подающей (1) и обратной (2) трубам, а вторые выходы трехходовых электровентилей (3) и (4) соединены трубами между собой и со входом электронасоса (9), выход которого через трубу слива (10) подсоединен к канализационному трубопроводу. Технический результат - упрощение конструкции и повышение её надежности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водяная система отопления, состоящая из подающей и обратной труб и подключенных к ним через водяные электровентили и соответственно подающий и обратный стояки с отопительными приборами, гидравлически завязанными между собой, автоматического воздухоотводчика, распложенного в верхней части подающего стояка, электронасоса, трубы слива воды, электронного блока управления, с датчиками разгерметизации в виде датчиков обнаружения воды, оповещателя, линий управления электровентилями, электронасосом и оповещателем, отличающаяся тем, что водяные электровентили выполнены в виде трехходовых электровентилей, входы которых подключены к подающему и обратному стоякам, первые выходы трехходовых электровентилей подсоединены соответственно к подающей и обратной трубам, вторые выходы трехходовых электровентилей соединены трубами между собой и со входом электронасоса, выход которого через трубу слива подсоединен к канализационному трубопроводу.

2. Водяная система отопления по п.1, отличающаяся тем, что в качестве привода трехходовых электровентилей использованы электродвигатели.

3. Водяная система отопления по п.1, отличающаяся тем, что каждая пара подающих и обратных стояков присоединена соответственно к подающему и обратному трубопроводу через собственные трехходовые электровентили, все вторые выходы которых соединяются между собой и со входом электронасоса.