Конструкция индивидуального теплового пункта при независимом присоединении местной системы отопления Российский патент 2021 года по МПК F24D1/00 F24D3/08 

Изобретение относится к системам теплоснабжения зданий, предусматривающим использование теплоты отработанной воды после подогревателей горячего водоснабжения (ГВС). Данная система теплоснабжения может быть применена в жилых, общественных и промышленных зданиях. Изобретение относится к энерго- и ресурсосберегающим и обеспечивающим безопасность жизнедеятельности и способно существенно сократить эксплуатационные расходы на систему отопления здания, а также увеличить выработку электроэнергии в ТЭЦ на тепловом потреблении без значительных капитальных затрат.

Известна конструкция индивидуального теплового пункта с параллельным подключением подогревателя ГВС по отношению к системе отопления, используемая при значительной тепловой нагрузке ГВС (СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»). Данная схема представлена на Фиг. 1.

Конструкция индивидуального теплового пункта включает обратный трубопровод тепловой сети (1), подающий трубопровод тепловой сети (2), подогреватель ГВС (3), водоразборный трубопровод ГВС (4), трубопровод исходной воды из холодного водопровода (5), ответвление от подающего трубопровода тепловой сети на подогреватель ГВС (6), соединительную перемычку (7), обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде (8), обратный клапан (9), вентили (задвижки) (10), регуляторы температуры (11), подогреватель системы отопления (12).

Здесь t_г и t_x, °С - температуры нагретой воды в водоразборном трубопроводе системы ГВС и исходной воды из холодного водопровода, Т₁ и Т₂, °С - температуры воды в подающем и обратном теплопроводах теплосети по графику в зависимости от температуры наружного воздуха t_н, °С, t_г.ф и t_2oф, °С - фактические температуры воды в подающей и обратной магистрали системы отопления в рассматриваемом режиме.

Расходы воды в данной схеме регулируются в зависимости от температуры, и поддержание суммарного расхода на входе в тепловой пункт не предусматривается. Предполагается, что система отопления далее присоединяется к тепловой сети по независимой схеме через водоводяной теплообменник.

Однако данная схема не обеспечивает возможности продолжения отопления зданий после официального окончания отопительного сезона в случае такой необходимости при резком похолодании, поскольку в этот период закрывается задвижка на перемычке, соединяющей подогреватель ГВС и подающий трубопровод тепловой сети, а также в ней оказывается затруднительно непосредственно избегать избыточной подачи теплоты в систему отопления («перетопов») при температуре t_н>t_и - температуры точки излома температурного графика, поскольку, несмотря на наличие регулятора температуры, оказывается сложно поддерживать необходимое соотношение воды после подогревателя ГВС и из тепловой сети для поддержания требуемой по графику величины Т₁, что создает дополнительную нагрузку на автоматику местной системы отопления.

Сущность предлагаемого метода, реализуемого с помощью заявленной конструкции индивидуального теплового пункта, заключается в принудительном подмешивании части отработанной воды после подогревателей горячего водоснабжения (ГВС) в необходимой пропорции к воде в подающем теплопроводе теплосети перед ее подачей в подогреватель системы отопления при наружной температуре, превышающей точку излома температурного графика.

В отличие от существующих схем предотвращения «перетопов», предлагаемая схема позволяет также легко использовать остаточную теплоту отработанной сетевой воды после подогревателей ГВС для поддержания необходимой комфортности в зданиях после официального окончания отопительного сезона без дополнительных энергозатрат. Указанная проблема решается путем полной подачи данной воды в подогреватель системы отопления в случае похолоданий.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение предотвращения избыточной подачи теплоты в здания, приводящей к повышению температуры внутреннего воздуха сверх допустимой по условиям безопасности жизнедеятельности и соответствующему дискомфорту, сопровождающемуся бесполезными потерями энергии - так называемому «перетопу». Одновременно устраняется превышение температуры обратной воды после подогревателя системы отопления и (или) ГВС над значением, требуемым по графику, и тем самым получается общесистемный эффект по увеличению выработки электроэнергии в ТЭЦ на тепловом потреблении. Кроме того, техническим результатом является обеспечение отопления зданий в случае такой необходимости после прекращения централизованной подачи теплотына нужды отопления.

Технический результат достигается тем, что конструкция индивидуального теплового пункта, которая включает обратный трубопровод тепловой сети (1), подающий трубопровод тепловой сети (2), подогреватель ГВС (3), водоразборный трубопровод ГВС (4), трубопровод исходной воды из холодного водопровода (5), ответвление от подающего трубопровода тепловой сети на подогреватель ГВС (6), соединительную перемычку (7), обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде (8), обратный клапан (9), вентиль (задвижку) (10), регуляторы температуры (11), подогреватель системы отопления (12), дополнительно содержит насос с частотно-регулируемым приводом (13), расположенный, вместо одного обратного клапана, на соединительной перемычке (7) и управляемый дополнительным регулятором температуры (11а) по температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети Т₁ после подмешивания отработанной воды из подогревателя ГВС, а также обратный клапан (9), установленный на обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде (8), при этом регулятор температуры, установленный на подающем трубопроводе тепловой сети (2), заменен на регулятор расхода (14).

Регулятор расхода поддерживает постоянство суммарного расхода воды на входе в подогреватель системы отопления после подмешивания отработанной воды из подогревателя ГВС.

Схема подключения теплообменника и переключения потоков воды для случая параллельного (независимого) регулирования подачи теплоты на отопление и ГВС показана на Фиг. 2. Здесь t_г и t_x, °С - температуры нагретой воды в водоразборном трубопроводе системы ГВС и исходной воды из холодного водопровода, Т₁ и Т₂, °С - температуры воды в подающем и обратном теплопроводах теплосети по графику в зависимости от температуры наружного воздуха t_н, °С, T_1.и и T_2.и, °С - температуры воды в подающем и обратном теплопроводах теплосети в точке излома температурного графика, °С - температура в обратном трубопроводе теплосети после смешения потоков с температурами Т₂ и T₂._и, t_г._ф и t_2оф, °С - фактические температуры воды в подающей и обратной магистрали системы отопления в рассматриваемом режиме.

Технический результат реализуется следующим образом: часть отработанной воды после подогревателя ГВС (3) с температурой T₂._и поступает по перемычке (7) с помощью насоса (13) в подающий трубопровод тепловой сети (2), где смешивается с водой из этого трубопровода, имеющей температуру Т₁._и. В смеси вода приобретает температуру Т₁, требуемую в соответствии с отопительным графиком при данной t_н, что обеспечивается регулированием количества подмешиваемой воды регулятором (11а). Таким образом, в подогреватель системы отопления (12) даже при t_н>t_и будет поступать вода из тепловой сети с требуемой температурой Т₁ без ее превышения, поэтому и температуры воды t_г._ф и t_2оф в системе отопления не будут завышенными, и подача теплоты в систему отопления не будет избыточной. В случае прекращения централизованной подачи теплоты на нужды отопления поступление воды в подогреватель системы отопления (12) также при необходимости будет продолжено за счет подачи всей или части отработанной воды после подогревателя ГВС (3) с температурой T_2.и по перемычке (7) с помощью насоса (13) в подающий трубопровод тепловой сети (2) и далее в подогреватель системы отопления (12). При этом в подогреватель (12) вода будет поступать с температурой Т₂._и, поскольку из-за отсутствия в данном режиме в подающем трубопроводе тепловой сети (2) воды после ответвления на подогреватель ГВС (6) смешения с этой водой происходить не будет. Регулирование количества подаваемой отработанной воды с целью обеспечения подачи требуемого количества теплоты в систему отопления здания по-прежнему будет осуществляться регулятором (11а).

Данное оборудование может быть установлено непосредственно в тепловом пункте и подключаться независимо от централизованного включения и отключения подачи теплоты на отопление, с учетом того, что ГВС функционирует круглогодично. Следовательно, реализация схемы требует минимальных капитальных затрат.

Изобретение относится к системам теплоснабжения зданий, предусматривающим использование теплоты отработанной воды после подогревателей горячего водоснабжения (ГВС). Конструкция индивидуального теплового пункта включает обратный трубопровод тепловой сети, подающий трубопровод тепловой сети, подогреватель ГВС, водоразборный трубопровод ГВС, трубопровод исходной воды из холодного водопровода, ответвление от подающего трубопровода тепловой сети на подогреватель ГВС, соединительную перемычку, обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде, обратный клапан, вентиль или задвижку, регуляторы температуры, подогреватель системы отопления. Дополнительно содержит насос с частотно-регулируемым приводом, расположенный на соединительной перемычке и управляемый дополнительным регулятором температуры, а также обратный клапан, установленный на обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде, и регулятор расхода, установленный на подающем трубопроводе тепловой сети. При использовании изобретения достигается упрощение предотвращения избыточной подачи теплоты в здания, приводящей к повышению температуры внутреннего воздуха сверх допустимой по условиям безопасности жизнедеятельности и соответствующему дискомфорту, устранение превышения температуры обратной воды после системы отопления и (или) ГВС над значением, требуемым по графику. 2 ил.

Конструкция индивидуального теплового пункта, включающая обратный трубопровод тепловой сети, подающий трубопровод тепловой сети, подогреватель ГВС, водоразборный трубопровод ГВС, трубопровод исходной воды из холодного водопровода, ответвление от подающего трубопровода тепловой сети на подогреватель ГВС, соединительную перемычку, обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде, обратный клапан, вентиль или задвижку, регуляторы температуры, подогреватель системы отопления, отличающаяся тем, что дополнительно содержит насос с частотно-регулируемым приводом, расположенный на соединительной перемычке и управляемый дополнительным регулятором температуры, а также обратный клапан, установленный на обратный трубопровод подогревателя ГВС по сетевой воде, и регулятор расхода, установленный на подающем трубопроводе тепловой сети.