УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК F24D19/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для теплоснабжения и горячего водоснабжения и, в частности, к устройству для теплоснабжения и горячего водоснабжения, выполненному с возможностью подогрева теплообменника для горячего водоснабжения с целью повышения энергоэффективности и быстрого выравнивания температуры горячей воды с целевой температурой горячей воды.

Уровень техники

В самых современных крупных жилых комплексах или средних и больших зданиях установлены системы локального и центрального отопления. Таким образом, вместо использования способов индивидуального отопления и индивидуального горячего водоснабжения для всего комплекса устанавливается общее отопительное оборудование, и высокотемпературные теплоносители подаются в отдельные дома или на этажи по трубам. Потребители тепла, такие как помещения или жилые помещения, отапливаются с использованием подаваемого теплоносителя, и используется горячая вода, выработанная за счет теплообмена между теплоносителем и прямоточной водой.

Традиционная трубная конструкция для локального и центрального отопления, в которой трубы соединены в отдельном доме, представляет собой конструкцию 4-х трубного типа, включающую в себя подающую трубу для теплофикационной воды, обратную трубу отопления, подающую трубу горячей воды и обратную трубу горячей воды. Однако при использовании конструкции 4-х трубного типа можно одновременно использовать отопление и горячую воду, но техническое обслуживание и новая установка являются очень дорогостоящими. Соответственно, в последнее время используется двухтрубная система отопления и горячего водоснабжения, которая включает в себя две трубы, которые представляют собой подающую трубу для теплофикационной воды и обратную трубу для теплофикационной воды, по которым подается теплоноситель из источника тепла и возвращается в него.

В случае традиционной двухтрубной системы отопления и горячего водоснабжения теплоноситель, вырабатываемый системой выработки тепла, подается в теплообменник горячей воды для выработки горячей воды, и нагревательное устройство, последовательно соединенное с теплообменником горячей воды, использует теплоноситель, отводимый через теплообменник горячей воды для выполнения нагрева.

В этом случае, когда для осуществления нагрева используется двухтрубная система отопления и горячего водоснабжения, так как теплоноситель, вырабатываемый системой выработки тепла, подается в нагревательное устройство через теплообменник горячей воды, высокотемпературный теплоноситель заполняет теплообменник горячей воды даже в том случае, если пользователь не использует горячую воду.

Когда в таком режиме, прямоточная вода обменивается теплом с сильно нагретым теплоносителем при ее прохождении через теплообменник горячей воды, и при начальном пользовании пользователем горячей воды вытекает горячая вода высокой температуры, и, таким образом, существует проблема в том, что пользователь может обжечься.

Хотя может быть предложен способ, в котором степень открытия клапана для регулирования расхода воды, предусмотренного в трубе, по которой протекает теплоноситель, регулируется для предотвращения вытекания горячей воды высокой температуры, так как горячая вода, которая имеет высокую температуру и оставшуюся в теплообменнике горячей воды, сразу вытекает, когда пользователь использует горячую воду, существует проблема в том, что трудно предотвратить вытекание горячей воды высокой температуры только путем регулировки степени открытия клапана для регулирования расхода воды.

Сущность изобретения

Техническая задача

Настоящее изобретение направлено на создание устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения, способного предотвратить вытекание горячей воды высокой температуры при начальном использовании горячей воды и обеспечивающего быстрое соответствие температуры вытекающей горячей воды целевой температуре горячей воды, установленной пользователем.

Настоящее изобретение также направлено на создание устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения, способного быстро подавать горячую воду, имеющую температуру, которую желает пользователь, тем самым повышая энергоэффективность при подаче горячей воды.

Настоящее изобретение также направлено на обеспечение устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения с возможностью быстрой подачи горячей воды, имеющей температуру, которую желает пользователь, вызывая подачу большого количества горячей воды при подаче горячей воды и предотвращения шума, который может возникать из-за чрезмерно большого количества теплофикационной воды, вызывая подачу подходящего количества теплофикационной воды в дом при использовании отопления.

Настоящее изобретение также направлено на обеспечение устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения, способного предотвратить утечку большого количества воды за счет обнаружения утечки и закрытия клапана для регулирования расхода теплофикационной воды или горячей воды.

Решение технической задачи

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения, включающее в себя первый теплообменник, соединенный параллельно с потребителем тепла и выполненный с возможностью выработки горячей воды за счет теплообмена прямоточной воды с теплоносителем, подводимым из источника тепла, второй теплообменник, последовательно соединенный с первым теплообменником для подогрева прямоточной воды с использованием теплоносителя, протекающего через первый теплообменник, и для направления прямоточной воды в первый теплообменник, смесительный клапан, выполненный с возможностью смешивания горячей воды, выходящей из первого теплообменника, с прямоточной водой, и контроллер, выполненный с возможностью регулирования степени открытия смесительного клапана.

В этом случае, устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения может дополнительно включать в себя датчик температуры прямоточной воды, выполненный с возможностью измерения температуры прямоточной воды, датчик расхода, выполненный с возможностью измерения расхода прямоточной воды, первый датчик температуры горячей воды, выполненный с возможностью измерения первой температуры горячей воды, вытекающей из первого теплообменника, и второй датчик температуры горячей воды, выполненный с возможностью измерения второй температуры горячей воды, с которой смешивается прямоточная вода с помощью смесительного клапана, при этом контроллер может регулировать степень открытия смесительного клапана на основе расхода прямоточной воды, температуры прямоточной воды, первой температуры горячей воды и второй температуры горячей воды.

Устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения может включать в себя клапан для регулирования расхода теплофикационной воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, подводимого к потребителю тепла, и клапан для регулирования расхода горячей воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, подаваемого в первый теплообменник.

Клапан для регулирования расхода горячей воды может быть расположен между первым теплообменником и вторым теплообменником и соединен с ними и может быть установлен в первой соединительной трубе, по которой протекает теплоноситель.

Обратная труба для теплофикационной воды, через которую протекает обратная горячая вода после теплообмена в системе отопления потребителя, может быть соединена с первой соединительной трубой.

Клапан для регулирования расхода теплофикационной воды может быть предусмотрен в обратной трубе для теплофикационной воды, по которой возвращается горячая вода после теплообмена в потребителе тепла.

В клапане для регулирования расхода теплофикационной воды может быть установлена максимальная степень открытия для того, чтобы теплоноситель протекал с максимальным расходом, и степень открытия клапана для регулирования расхода теплофикационной воды может быть отрегулирована таким образом, чтобы соответствовать тепловой нагрузке в пределах диапазона максимальной степени открытия.

Устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения может включать в себя датчик обнаружения утечки, выполненный с возможностью обнаружения утечки воды из контура, по которому протекает теплоноситель, прямоточная вода или горячая вода.

В случае, когда датчик обнаружения утечки обнаруживает утечку воды, контроллер может закрыть клапан для регулирования расхода, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя.

Устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения может включать в себя подающую трубу источника тепла, по которой теплоноситель поступает из источника тепла, и первую трубу для подачи теплоносителя и вторую трубу для подачи теплоносителя, которая ответвляется от подающей трубы источника тепла к потребителю тепла и первому теплообменнику.

Полезные эффекты

Согласно настоящему изобретению, так как теплообменник для горячего водоснабжения параллельно подключен к потребителю тепла, можно предотвратить вытекание горячей воды высокой температуры при начальном пользовании горячей водой во избежание ожога пользователя.

Кроме того, так как предусмотрен смесительный клапан для смешивания горячей воды с прямоточной водой, температура горячей воды, которая будет вытекать, может быстро соответствовать целевой температуре горячей воды, установленной пользователем.

Кроме того, так как прямоточная вода может подогреваться с использованием тепла от теплоносителя, протекающего через первый теплообменник, или тепла теплоносителя, возвращающегося от потребителя тепла, температуру прямоточной воды можно быстро увеличить, и можно повысить энергоэффективность.

В дополнение к этому, так как в клапане для регулирования расхода теплофикационной воды предусмотрена функция постоянного расхода при выполнении нагрева, теплофикационная вода подается в дом с подходящим расходом, поэтому можно предотвратить шум, который может возникнуть из-за чрезмерного расхода теплофикационной воды.

Кроме того, так как в устройстве для теплоснабжения и горячего водоснабжения предусмотрен датчик обнаружения утечки, можно предотвратить утечку большого количества воды за счет быстрого обнаружения утечки воды, возникающей в трубе и т.п., и закрытия клапана для регулирования расхода теплофикационной воды и горячей воды.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, иллюстрирующий устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид, иллюстрирующий режим работы, в котором в устройстве для теплоснабжения и горячего водоснабжения предусмотрен датчик обнаружения утечки согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 - вид, иллюстрирующий режим работы устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению в случае, когда выполняется нагрев.

Фиг.4 - вид, иллюстрирующий режим работы устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению в случае, когда подается горячая вода.

Фиг.5 - вид, иллюстрирующий режим работы устройства для теплоснабжения и горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению в случае, когда выполняется нагрев и подается горячая вода.

Перечень ссылочных позиций

1 - устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения

10 - подающая труба источника тепла

20 - первая труба для подачи теплоносителя

21 - обратная труба для теплофикационной воды

30 - вторая труба для подачи теплоносителя

31 - первая соединительная труба

32 - труба для возврата смешанной воды

40 - впускная труба прямоточной воды

41 - вторая соединительная труба

42 - труба для подачи горячей воды

50 - смесительная труба

110 - первый теплообменник

120 - второй теплообменник

131 - клапан для регулирования расхода теплофикационной воды

132 - клапан для регулирования расхода горячей воды

133 - смесительный клапан

141 - первый датчик температуры теплоносителя

142 - второй датчик температуры теплоносителя

143 - датчик температуры воды

144 - первый датчик температуры горячей воды

145 - второй датчик температуры горячей воды

150 - датчик расхода

Подробное описание изобретения

Далее, настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Как показано на фиг.1, устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению включает в себя первый теплообменник 110, параллельно соединенный с потребителем тепла (не показан) и выполненный с возможностью выработки горячей воды за счет теплообмена прямоточной воды с теплоносителем, подводимым из источника тепла, второй теплообменник 120, последовательно соединенный с первым теплообменником 110 для подогрева прямоточной воды с использованием теплоносителя, протекающего через первый теплообменник 110, и принудительного направления подогретой прямоточной воды в первый теплообменник 110, смесительный клапан 133, выполненный с возможностью смешивания горячей воды, вытекающей из первого теплообменника 110, с прямоточной водой, и контроллер (не показан), выполненный с возможностью регулирования степени открытия смесительного клапана 133.

Теплоноситель, поступающий из источника тепла, вводится в устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения через подающую трубу 10 источника тепла.

Подающая труба 10 источника тепла ответвляется в первую трубу 20 для подачи теплоносителя, подсоединенную к потребителю тепла, и вторую трубу 30 для подачи теплоносителя, подсоединенную к первому теплообменнику 110. Соответственно, потребитель тепла и первый и второй теплообменники 110 и 120 соединены параллельно. Теплоноситель, подаваемый через подающую трубу 10 источника тепла, может протекать через любую из первой трубы 20 для подачи теплоносителя и второй трубы 30 для подачи теплоносителя или одновременно протекать через обе из первой трубы 20 для подачи теплоносителя и второй трубы 30 для подачи теплоносителя.

Когда подающая труба 10 источника тепла соединена параллельно с потребителем тепла и первым и вторым теплообменниками 110 и 120, теплоноситель, поступающий из источника тепла, может не подаваться в первый теплообменник 110 и второй теплообменник 120 тогда, когда выполняется нагрев. Соответственно, даже в том случае, когда пользователь использует горячую воду после выполнения нагрева, так как температура теплоносителя в первом теплообменнике 110 и во втором теплообменнике 120 не является высокой, и так как вода высокой температуры не вытекает при начальном пользовании горячей водой, можно предотвратить ожог пользователя.

Теплообмен осуществляется в первом теплообменнике 110 между теплоносителем, протекающим по второй трубе 30 для подачи теплоносителя, и прямоточной водой, прошедшей теплообменник, и подогревается во втором теплообменнике 120.

Теплообмен осуществляется во втором теплообменнике 120 между теплоносителем, протекающим через первый теплообменник 110, и прямоточной водой, и прямоточная вода поступает в первый теплообменник 110 и нагревает второй теплообменник после подогрева в первом теплообменнике. Соответственно, так как температура прямоточной воды может быть быстро увеличена, и может использоваться тепло теплоносителя, протекающего через первый теплообменник 110, можно повысить энергоэффективность.

В дополнение к этому, когда осуществляется отопление, теплоноситель обменивается теплом в потребителе тепла, и его температура уменьшается, проходит через второй теплообменник 120 и поступает в источник тепла, и, когда подается горячая вода, прямоточная вода во втором теплообменнике 120 может быть подогрета с использованием тепла, оставшегося в теплоносителе, и, таким образом, можно повысить энергоэффективность.

Каждый из первого теплообменника 110 и второго теплообменника 120 может быть выполнен в виде пластинчатого теплообменника, в котором теплообмен осуществляется тогда, когда теплоноситель и прямоточная вода поочередно протекают между многочисленными наложенными друг на друга пластинами.

Первая соединительная труба 31, через которую протекает теплоноситель, и вторая соединительная труба 41, через которую протекает прямоточная вода, расположены между первым теплообменником 110 и вторым теплообменником 120 и соединены с ними.

В дополнение к этому, вторая труба 30 для подачи теплоносителя, в которую вводится теплоноситель, подаваемый из источника тепла, и труба 42 для подачи горячей воды, из которой вытекает прямоточная вода, нагретая теплоносителем, в виде горячей воды, подсоединены к первому теплообменнику 110.

Кроме того, впускная труба 40 для прямоточной воды, в которую поступает прямоточная вода, и труба 32 для возврата смешанной воды, по которой протекает теплоноситель, прошедший теплообмен с прямоточной водой и имеющий пониженную температуру, в качестве источника тепла, подсоединены ко второму теплообменнику 120.

Смесительная труба 50, выполненная с возможностью смешивания горячей воды с прямоточной водой, расположена между впускной трубой 40 для прямоточной воды и трубой 42 для подачи горячей воды и соединена с ними, и в смесительной трубе 50 предусмотрен смесительный клапан 133, выполненный с возможностью регулирования количества прямоточной воды, которая будет смешиваться с горячей водой.

Смесительный клапан 133 может быть выполнен с возможностью регулирования степени его открытия и регулировки количества смешиваемой прямоточной воды. Так как смесительный клапан 133 смешивает прямоточную воду, как описано выше, температура горячей воды высокой температуры, протекающей через первый теплообменник 110, может быть понижена до заданной температуры. Соответственно, можно быстро и правильно достичь заданной целевой температуры горячей воды.

В подающей трубе 10 источника тепла предусмотрен первый датчик 141 температуры теплоносителя, выполненный с возможностью измерения температуры теплоносителя, подводимого из источника тепла, и в первой соединительной трубе 31 предусмотрен второй датчик 142 температуры теплоносителя, выполненный с возможностью измерения температуры теплоносителя, введенного во второй теплообменник 120.

Во впускной трубе 40 для прямоточной воды предусмотрены датчик 143 температуры прямоточной воды, выполненный с возможностью измерения температуры прямоточной воды, и датчик 150 расхода, выполненный с возможностью измерения расхода прямоточной воды.

В трубе 42 для подачи горячей воды предусмотрены первый датчик 144 температуры горячей воды, который измеряет первую температуру горячей воды, вытекающей из первого теплообменника 110, и второй датчик 145 температуры горячей воды, который измеряет вторую температуру горячей воды в состоянии, когда горячая вода, протекающая через первый датчик 144 температуры горячей воды, смешивается с прямоточной водой, протекающей через смесительную трубу 50.

Клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, протекающего через потребитель тепла, предусмотрен в обратной трубе 21 для теплофикационной воды, по которой теплоноситель, совершивший теплообмен в потребителе тепла, протекает во второй теплообменник 120. В настоящем варианте осуществления клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды показан как предусмотренный в обратной трубе 21 для теплофикационной воды, но также может быть предусмотрен в другом месте в контуре, включающем в себя первую трубу 20 для подачи теплоносителя, по которой протекает теплоноситель, когда производится отопление.

Клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды имеет функцию постоянного расхода. Функция постоянного расхода является функцией ограничения расхода, поэтому теплофикационная вода не подается с заданным или большим расходом для отопления дома.

То есть, когда зоны нагрева домов, в которых установлены системы отопления, являются различными, теплофикационная вода ограничивается протеканием только с заданным расходом в соответствии с величиной требуемого отопления, которое отличается от других домов, поэтому можно предотвратить протекание теплофикационной воды с ненужным расходом, и можно предотвратить шум, который может появляться из-за чрезмерного расхода теплофикационной воды.

Кроме того, между источником тепла и трубой 32 для возврата смешанной воды предусмотрен также клапан постоянного расхода (не показан), выполненный с возможностью ограничения расхода теплоносителя, вводимого в устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения, заданным расходом.

В этом случае, когда подается горячая вода, требуется высокий расход теплоносителя для быстрого повышения температуры горячей воды, и, когда осуществляется отопление, требуемое отопление можно подать в дома даже при более низком расходе теплоносителя по сравнению с использованием горячей воды.

Соответственно, максимальный расход, установленный в клапане 131 для регулирования расхода теплофикационной воды меньше, чем расход, установленный в клапане постоянного расхода, предусмотренном между источником тепла и трубой 32 для возврата смешанной воды. Расход, установленный в клапане постоянного расхода, устанавливается в зависимости от того, когда используется горячая вода, и максимальный расход, установленный в клапане 131 для регулирования расхода теплофикационной воды, устанавливается в зависимости от того, когда производится отопление.

В этом случае, так как клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды предусмотрен в обратной трубе 21 для теплофикационной воды, расход может регулироваться в пределах диапазона расхода, установленного в клапане 131 для регулирования расхода теплофикационной воды, только в том случае, когда осуществляется отопление, и теплоноситель, поступающий в первый теплообменник 110 и второй теплообменник 120, может протекать с высоким расходом, без влияния со стороны клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды в случае, когда подается горячая вода.

Клапан 132 для регулирования расхода горячей воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, протекающего в первый теплообменник 110 из источника тепла, выполнен в первой соединительной трубе 31.

В настоящем варианте осуществления клапан 132 для регулирования расхода горячей воды показан как установленный в первой соединительной трубе 31, но он может быть установлен в другом месте в контуре, включающем в себя вторую трубу 30 для подачи теплоносителя, по которой теплоноситель протекает при подаче горячей воды.

Контроллер получает информацию о температуре, измеренной первым датчиком 141 температуры теплоносителя, вторым датчиком 142 температуры теплоносителя, датчиком 143 температуры прямоточной воды, первым датчиком 144 температуры горячей воды и вторым датчиком 145 температуры горячей воды и регулирует степень открытия клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды, клапана 132 для регулирования расхода горячей воды и смесительного клапана 133 в соответствии с полученной информацией о температуре.

Как показано на фиг.2, в устройстве 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения может быть предусмотрен датчик 160 обнаружения утечки, выполненный с возможностью обнаружения утечки воды в контуре, по которому протекает теплоноситель, прямоточная вода и горячая вода.

Устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения может быть предусмотрено под раковиной, встроено в стене или выполнено как настенное устройство. В состоянии, когда устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения установлено так, как описано выше, при утечке воды, вода может протекать по полу внутри дома. В этом случае, так как датчик 160 обнаружения утечки может обнаруживать утечку воды, можно предотвратить вышеописанную проблему.

Так как датчик 160 обнаружения утечки установлен близко к нижней части устройства 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения, то, когда вода вытекает из первого теплообменника 110, второго теплообменника 120 и труб 10, 20, 21 30, 31, 32, 40, 41 и 42, соединенных с первым теплообменником 110 и вторым теплообменником 120, и опускается на дно, датчик 160 обнаружения утечки может обнаруживать утечку воды.

Когда контроллер принимает от датчика 160 обнаружения утечки сигнал о появлении утечки воды, контроллер управляет клапаном 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и клапаном 132 для регулирования расхода горячей воды таким образом, чтобы они быть закрыты, во избежание утечки большого количества воды.

Кроме того, клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и клапан 132 для регулирования расхода горячей воды могут быть также выполнены с возможностью одновременного закрытия и выработки предупредительного сигнала, указывающего пользователю на утечку воды.

Операция нагрева будет описана со ссылкой на фиг.3.

Пользователь устанавливает желаемую температуру отопления с помощью комнатного контроллера (не показан) таким образом, чтобы производилось отопление.

Степень открытия клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды устанавливается в соответствии с заданной температурой отопления. В этом случае максимальный расход клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды устанавливается для осуществления функции постоянного расхода, и степень открытия устанавливается таким образом, чтобы соответствовать заданной температуре отопления в пределах диапазона максимального расхода.

Степень открытия клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды может быть установлена пропорциональной разности между температурами теплоносителя, измеренными первым датчиком 141 температуры теплоносителя и вторым датчиком 142 температуры теплоносителя.

Когда клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды открыт, теплоноситель, поступающий из источника тепла, последовательно протекает через подающую трубу 10 источника тепла и первую трубу 20 для подачи теплоносителя и подается в потребитель тепла. Теплоноситель, прошедший теплообменник и имеющий пониженную температуру в потребителе тепла, последовательно протекает через обратную трубу 21 для теплофикационной воды, клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и первую соединительную трубу 31 и вводится во второй теплообменник 120.

В этом случае, так как состояние, в котором клапан 132 для регулирования расхода горячей воды поддерживается в закрытом состоянии, теплоноситель, поступающий из источника тепла, не протекает по направлению к первому теплообменнику 110. Соответственно, так как теплоноситель высокой температуры не вводится в первый теплообменник 110, когда горячая вода подается после того, как осуществлялось отопление, можно предотвратить вытекание прямоточной воды высокой температуры.

Во втором теплообменнике 120 образуется контур прямоточной воды, взаимодействующий с впускной трубой 40 для прямоточной воды, и теплоноситель, который вводится во второй теплообменник 120, совершает теплообмен с прямоточной водой, протекающей по прямоточному контуру, и течет в источник тепла по трубе 32 для возврата смешанной воды.

Когда устройство 1 для теплоснабжения и горячего водоснабжения выполнено так, как описано выше, поскольку прямоточная вода, протекающая по контуру прямоточной воды, может подогреваться с использованием тепла, оставшегося в теплоносителе, протекающем через потребитель тепла, можно повысить энергоэффективность. Кроме того, так как прямоточная вода, протекающая по контуру прямоточной воды во втором теплообменнике 120, подогревается при использовании горячей воды после осуществления отопления, прямоточная вода подогревается вторым теплообменником 120 и вводится в первый теплообменник 110, поэтому можно быстро увеличить температуру прямоточной воды.

Операция подачи горячей воды будет описана со ссылкой на фиг.4.

Когда пользователь использует горячую воду, прямоточная вода вводится через впускную трубу 40 для прямоточной воды, и когда датчик 150 расхода обнаруживает расход, превышающий установленный расход, клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открывается таким образом, чтобы теплоноситель высокой температуры вводился в первый теплообменник 110 из источника тепла. В этом случае сохраняется состояние, когда клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды закрыт.

Теплоноситель, введенный в первый теплообменник 110, последовательно протекает через первую соединительную трубу 31 и второй теплообменник 120 и течет к источнику тепла через трубу 32 для возврата смешанной воды.

Прямоточная вода предварительно подогревается за счет теплообмена прямоточной воды с теплоносителем во втором теплообменнике 120 во время прохождения через впускную трубу 40 для прямоточной воды, второй теплообменник 120, вторую соединительную трубу 41 и первый теплообменник 110, затем предварительно подогревается за счет теплообмена прямоточной воды с теплоносителем в первом теплообменнике 110 и выдается потребителю по трубе 42 для подачи горячей воды.

В этом случае температура горячей воды, которую желает пользователь, может быть установлена в качестве целевой температуры горячей воды, и контроллер может управлять степенью открытия клапана 132 для регулирования расхода горячей воды таким образом, чтобы соответствовать целевой температуре горячей воды.

Степень открытия клапана 132 для регулирования расхода горячей воды может быть установлена ​​в соответствии с нагрузкой по горячей воде. Нагрузка по горячей воде может быть рассчитана на основе температуры прямоточной воды, измеренной датчиком 143 прямоточной воды, первой температуры горячей воды, измеренной первым датчиком 144 температуры горячей воды, и расхода прямоточной воды, измеренного датчиком 150 расхода. Степень открытия клапана 132 для регулирования расхода горячей воды может изменяться до тех пор, пока температура горячей воды, вытекающей через трубу 42 для подачи горячей воды, не будет отрегулирована в соответствии с целевой температурой горячей воды, установленной пользователем.

В этом случае то, достигается ли целевая температура горячей воды, можно определить на основе второй температуры горячей воды, измеренной вторым датчиком 145 температуры горячей воды, и горячая вода может быть смешана с прямоточной водой путем открытия смесительного клапана 133, поэтому может быть быстро достигнута целевая температура горячей воды. Кроме того, так как второй теплообменник 120 подогревается при подаче горячей воды когда производится отопление, прямоточная вода может достигать состояния высокой температуры при прохождении через второй теплообменник 120 и первый теплообменник 110 и может (вытекать) выдаваться, и когда прямоточная вода смешивается с прямоточной водой высокой температуры с использованием смесительного клапана 133, можно предотвратить сливание горячей воды высокой температуры.

Величина открытия смесительного клапана 133 может быть установлена ​​на основе расхода прямоточной воды, измеренного датчиком 150 расхода, на основе температуры прямоточной воды, измеренной датчиком 143 температуры прямоточной воды, на основе первой температуры горячей воды, измеренной первым датчиком 144 температуры горячей воды, и второй температурой горячей воды, измеренной вторым датчиком 145 температуры горячей воды.

То есть, можно рассчитать количество тепла, полученного за счет прямоточной воды при протекании прямоточной воды через первый теплообменник 110 и второй теплообменник 120, и расход прямоточной воды, смешанной с помощью смесительного клапана 133 для регулировки второй температуры горячей воды, которая должна соответствовать целевой температуре горячей воды, и величина открытия смесительного клапана 133 может быть установлена таким образом, чтобы соответствовать расчетному расходу прямоточной воды.

Соответственно, в случае, когда трудно быстро привести в соответствие целевую температуру горячей воды, которую желает пользователь, только лишь за счет регулирования степени открытия клапана 132 для регулирования расхода горячей воды при использовании смесительного клапана 133, целевая температура горячей воды, которую желает пользователь, может быть быстро достигнута, поэтому можно повысить удовлетворение пользователя температурой горячей воды.

В дополнение к этому, так как прямоточная вода подогревается во втором теплообменнике 120 и нагревается в первом теплообменнике 110, температура прямоточной воды может быстро увеличится, и так как прямоточная вода во втором теплообменнике 120 может подогреваться с использованием тепла, остающегося в теплоносителе, протекающем через первый теплообменник 110, можно повысить энергоэффективность.

В случае, когда используется горячая вода, очень важно быстро достичь целевой температуры горячей воды. Когда клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открывается до максимальной степени открытия, предпочтительно, чтобы теплоноситель протекал через клапан 132 для регулирования расхода горячей воды с расходом, который был бы таким же как расход, подаваемой в дом из источника тепла. Когда клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открывается до максимальной степени открытия, так как теплоноситель протекает с расходом, большим, чем постоянный расход, установленный в клапане 131 для регулирования расхода теплофикационной воды, в случае, когда нагрузка по горячей воде является большой, клапаном 132 для регулирования расхода горячей воды можно управлять таким образом, чтобы он открывался до максимальной степени открытия с тем, чтобы температура горячей воды становилась равной целевой температуре горячей воды.

Операция подачи тепла и горячей воды будет описана со ссылкой на фиг.5.

Когда горячая вода используется во время осуществления отопления (нагрева), или отопление (нагрев) осуществляется во время использования горячей воды, клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открываются, чтобы соответствовать заданной температуре, установленной пользователем.

Когда клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды открыт, теплоноситель, подаваемый из источника тепла, последовательно протекает через подающую трубу 10 источника тепла, первую трубу 20 для подачи теплоносителя, через потребитель тепла, обратную трубу 21 для теплофикационной воды, клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и первую соединительную трубу 31.

Когда клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открыт, теплоноситель, подаваемый из источника тепла, последовательно протекает через подающую трубу 10 источника тепла, вторую трубу 30 для подачи теплоносителя, первый теплообменник 110, первую соединительную трубу 31, второй теплообменник 120 и трубу 32 для возврата смешанной воды.

В этом случае, прямоточная вода протекает по тому же контуру, который описан со ссылкой на фиг.3.

В случае, когда отопление и горячая вода используются одновременно, как описано выше, значения степени открытия клапана 131 для регулирования расхода теплофикационной воды и клапана 132 для регулирования расхода горячей воды могут быть установлены таким образом, чтобы сначала настроить вторую температуру горячей воды на целевую температуру горячей воды, установленную пользователем.

Между тем, режим предварительного подогрева для подогрева первого и второго теплообменников 110 и 120 может быть выполнен в течение заданного времени с тем, чтобы пользователь мог использовать горячую воду в пределах короткого промежутка времени. Когда первый датчик 144 температуры горячей воды или второй датчик 145 температуры горячей воды измеряет температуру воды в трубе 42 для подачи горячей воды, и измеренная температура меньше или равна заданной температуре, клапан 132 для регулирования расхода горячей воды открывается для подогрева воды в первом и втором теплообменниках 110 и 120. После этого, когда пользователь использует горячую воду, так как подогретая вода сливается, горячая вода может быть быстро предоставлена ​​пользователю. В этом случае, когда температура теплоносителя, измеренная первым и вторым датчиками 141 и 142 температуры теплоносителя вместо первого и второго датчиков 144 и 145 температуры горячей воды, меньше или равна заданной температуре, может быть выполнен режим подогрева.

Кроме того, аварийный режим работы может быть выполнен в том случае, когда вышел из строя комнатный контроллер. Когда комнатный контроллер вышел из строя, отопление и горячая вода могут не подаваться. В этом случае, когда сигнальная линия комнатного контроллера замкнута накоротко, аварийный режим работы может быть выполнен таким образом, чтобы клапан 131 для регулирования расхода теплофикационной воды был открыт для подачи отопления, и клапан 132 для регулирования расхода горячей воды был открыт для подачи горячей воды. Когда выполняется аварийный режим работы, клапаном 131 для регулирования расхода теплофикационной воды можно управлять таким образом, чтобы поддерживать постоянно открытое состояние. Кроме того, в контроллере устанавливается целевая температура горячей воды, которая представляет собой температуру горячей воды, вытекающей (выдаваемой) в аварийном режиме работы, и, когда датчик 150 расхода обнаруживает, что пользователь использует горячую воду, клапаном 132 для регулирования расхода горячей воды можно управлять таким образом, чтобы он был открыт с тем, чтобы горячая вода имела заданную целевую температуру горячей воды.

Согласно вышеописанной конструкции, так как первый и второй теплообменники 110 и 120 для горячего водоснабжения подключены к потребителю тепла параллельно, можно предотвратить вытекание горячей воды высокой температуры, чтобы пользователь не мог обжечься при начальном использовании горячей воды, и так как смесительный клапан 133 предназначен для смешивания горячей воды с прямоточной водой, температура горячей воды может быть быстро приведена в соответствие с целевой температурой горячей воды, установленной пользователем. Кроме того, так как прямоточная вода может предварительно подогреваться, температура прямоточной воды может быть быстро увеличена, и может быть повышена энергоэффективность.

Как описано выше, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, и различные модификации настоящего изобретения могут быть выполнены специалистами в данной области техники без отклонения от технической сущности настоящего изобретения заявленного в приложенной формуле изобретения, и модификации подпадают под объем настоящего изобретения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы выполнить устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения, которое способно предотвратить вытекание горячей воды высокой температуры на начальной стадии использования теплой воды и которое способно быстро регулировать температуру вытекающей теплой воды до целевой температуры теплой воды, установленной пользователем. Устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения с целью его осуществления содержит: первый теплообменник, соединенный параллельно с потребителем тепла для выработки теплой воды за счет теплообмена с теплоносителем, подводимым из источника тепла; второй теплообменник, соединенный последовательно с первым теплообменником (110) с тем, чтобы вода, подаваемая напрямую, подогревалась с использованием теплоносителя, который прошел через первый теплообменник, и затем поступала в первый теплообменник; смесительный клапан для смешивания теплой воды, выходящей из первого теплообменника, с водой, подаваемой напрямую; и контроллер для регулировки степени открытия смесительного клапана. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для теплоснабжения и горячего водоснабжения, содержащее:

первый теплообменник, соединенный параллельно с потребителем тепла и выполненный с возможностью выработки горячей воды за счет теплообмена прямоточной воды с теплоносителем, подводимым от источника тепла;

второй теплообменник, соединенный последовательно с первым теплообменником для предварительного подогрева прямоточной воды с использованием теплоносителя, протекающего через первый теплообменник, и для направления прямоточной воды в первый теплообменник;

смесительный клапан, выполненный с возможностью смешивания горячей воды, выходящей из первого теплообменника, с прямоточной водой; и

контроллер, выполненный с возможностью регулирования степени открытия смесительного клапана.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

датчик температуры прямоточной воды, выполненный с возможностью измерения температуры прямоточной воды;

датчик расхода, выполненный с возможностью измерения расхода прямоточной воды;

первый датчик температуры горячей воды, выполненный с возможностью измерения первой температуры горячей воды, вытекающей из первого теплообменника; и

второй датчик температуры горячей воды, выполненный с возможностью измерения второй температуры горячей воды, с которой прямоточная вода смешивается с помощью смесительного клапана,

причем контроллер выполнен с возможностью регулировки степени открытия смесительного клапана на основе расхода прямоточной воды, температуры прямоточной воды, первой температуры горячей воды и второй температуры горячей воды.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

клапан для регулирования расхода теплофикационной воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, подводимого к потребителю тепла; и

клапан для регулирования расхода горячей воды, выполненный с возможностью регулирования расхода теплоносителя, подводимого к первому теплообменнику.

4. Устройство по п.3, в котором клапан для регулирования расхода горячей воды расположен между первым теплообменником и вторым теплообменником и соединен с ними и выполнен в первой соединительной трубе, по которой протекает теплоноситель.

5. Устройство по п.4, в котором обратная труба для теплофикационной воды, через которую после теплообмена в потребителе тепла протекает обратная горячая вода, соединена с первой соединительной трубой.

6. Устройство по п.3, в котором клапан для регулирования расхода теплофикационной воды предусмотрен в обратной трубе для теплофикационной воды, по которой после теплообмена в потребителе тепла возвращается горячая вода.

7. Устройство по п.3, в котором:

в клапане для регулирования расхода теплофикационной воды установлена максимальная степень открытия для протекания теплоносителя с максимальным расходом и

степень открытия клапана для регулирования расхода теплофикационной воды регулируется для соответствия нагрузке нагрева в диапазоне максимальной степени открытия.

8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик обнаружения утечки, выполненный с возможностью обнаружения утечки воды из контура, по которому протекает теплоноситель, прямоточная вода или горячая вода.

9. Устройство по п.8, в котором при обнаружении утечки воды датчиком обнаружения утечки контроллер выполнен с возможностью закрытия клапана для регулирования расхода, выполненного с возможностью регулирования расхода теплоносителя.

10. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

подающую трубу источника тепла, по которой подается теплоноситель от источника тепла; и

первую трубу для подачи теплоносителя и вторую трубу для подачи теплоносителя, которая ответвляется от подающей трубы источника тепла к потребителю тепла и первому теплообменнику.