Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети Российский патент 2024 года по МПК F24D3/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для передачи тепловой энергии. Технический результат - создание надежного, конкурентоспособного способа передачи тепловой энергии с наименьшими технологическими потерями тепла во время передач.

Известна система теплоснабжения, содержащая источник теплоты, включенный с подающим и обратным трубопроводами тепловой сети, подключенными к теплообменнику через сетевой насос, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, и систему теплопотребления с разводящими подающим и обратным трубопроводами, присоединенными к тепловой сети по независимой схеме через теплообменник, самовозбуждаемый генератор гидравлического удара установлен в подающий или обратный трубопровод тепловой сети, а импульсный нагнетатель по одну сторону эластичной диафрагмы гидравлически связан с подающим или обратным трубопроводом тепловой сети и со второй ее стороны последовательно через обратные клапаны входа и выхода включен в разводящий подающий или обратный трубопровод системы теплопотребления (RU 98060, МПК F24D 3/00, опубл. 27.09.2010).

Среди недостатков известной системы теплоснабжения следует отметить, что она не предназначена для работы с зависимым присоединением абонентов к тепловой сети. Кроме того, работа насоса в контуре тепловой сети в условиях периодических гидравлических ударов, создаваемых самовозбуждаемым генератором гидравлического удара, характеризуется относительно низкой надежностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является система теплоснабжения, включающая источник, соединенный с подающим и обратным трубопроводами, сетевой насос, установленный на обратном трубопроводе, двухзонную систему теплопотребления и, ударный узел с электродвигателем, установленный на подающем трубопроводе обратный клапан, установленный на подающем трубопроводе второй зоны системы теплопотребления, два гидравлических аккумулятора, включенные в первую и вторую зону системы теплопотребления, отличающаяся тем, что вторая зона теплопотребления соединена с источником по одному реверсивному трубопроводу, ударный узел оснащен электроприводом, присутствуют два трехходовых крана, которые периодически обеспечивают соединение сетевого насоса с двумя гидравлическими аккумуляторами, кроме того, на выходе сетевого насоса установлен обратный клапан, а для заполнения схемы предусмотрен входной вентиль. (RU 2771202, МПК F24D 3/02, опубл. 28.04.2022).

Среди недостатков данной системы, стоит отметить относительно невысокий расход через систему теплопотребления, наличие циркуляционного насоса внутри системы теплоснабжения, и как следствие дополнительные затраты электроэнергии на привод, а так же зависимое присоединение систем теплопотребления.

Задача изобретения заключается в создании надежного и экономичного устройства для передачи тепловой энергии, а также исключение из схемы теплоснабжения сетевого насоса с сохранением возможности организации пульсирующей циркуляции теплоносителя.

Технический результат достигается путем трансформации напора из тепловой сети в контур отопления (исключения электрических затрат на привод насоса), улучшения теплопередачи в теплопередающем оборудовании при пульсациях расхода теплоносителя, повышения надежности системы отопления при независимом подключении зон теплоснабжения.

Сущность изобретения заключается в том, что система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети, включающая источник в виде тепловой сети, соединенный через рабочую камеру мембранного насоса, подающий и обратный трубопроводы, соединительный трубопровод, электромагнитные клапаны, регулятор с греющей частью теплообменника, а его нагреваемая часть параллельно подключена к насосной камере мембранного насоса через нагнетательный и всасывающий обратные клапана, нагнетательный и всасывающий трубопроводы, первую и вторую зоны теплоснабжения, первый и второй соединительный трубопроводы, дополнительно к первому соединительному трубопроводу врезан спускной вентиль и гидроаккумулятор с вентилем для закачки воздуха, на втором соединительном трубопроводе врезан входной вентиль и датчик температуры охлажденного теплоносителя, который электрически связан с регулятором, при этом электромагнитные клапаны электрически соединены с конечным переключателем, контактируемым механически со штоком, который жестко соединен с мембраной, мембранного насоса, а регулятор электрически связан еще и с датчиком температуры наружного воздуха.

На чертеже предоставлена схема системы теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети.

Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети содержит источник 1 (тепловая сеть), соединенный через рабочую камеру 2 мембранного насоса 3, подающий 4 и обратный 5 трубопроводы, соединительный трубопровод 6, электромагнитные клапаны 7,8, регулятор 9 с греющей частью 10 теплообменника 11, а его нагреваемая часть 12 параллельно подключена к насосной камере 13 мембранного насоса 3 через нагнетательный 14 и всасывающий 15 обратные клапана, нагнетательный 16 и всасывающий 17 трубопроводы, первую 18 и вторую 19 зоны теплоснабжения, первый 20 и второй 21 соединительный трубопроводы, дополнительно к первому соединительному трубопроводу 20 врезан спускной вентиль 22 и гидроаккумулятор 23 с вентилем для закачки воздуха 24, на втором соединительном трубопроводе 21 врезан входной вентиль 25 и датчик температуры охлажденного теплоносителя 26, который электрически связан с регулятором 9, при этом электромагнитные клапаны 7 и 8 электрически соединены с конечным переключателем 27, контактируемым механически со штоком 28, который жестко соединен с мембраной 29, мембранного насоса 3, а регулятор 9 электрически связан еще и с датчиком температуры наружного воздуха 30.

Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети работает следующим образом. Предварительно контур системы отопления заполняется теплоносителем из обратного трубопровода через входной вентиль 25 до полного удаления из нее воздуха через выходной вентиль 22 и создания в контуре давления, равного давлению в обратном трубопроводе тепловой сети, при этом диафрагма 29 мембранного насоса 3 занимает крайнее левое положение. Далее открывается электромагнитный клапан 7 и горячий теплоноситель из тепловой сети 1 через подающий трубопровод 4, регулятор 9, открытый электромагнитный клапан 7 заполняет рабочую камеру 2 перемещая мембрану 29 слева направо под действием давления в подающем трубопроводе 4 тепловой сети. При этом охлажденный теплоноситель, находящийся в насосной камере 13 будет вытесняться через нагнетательный обратный клапан 14, нагнетательный трубопровод 16, вторую зону теплоснабжения 19, второй соединительный трубопровод 21, нагреваемую часть 12, теплообменника 11, а далее через первый соединительный трубопровод 20 в гидроаккумулятор 23, давление в котором в конце данного периода повысится примерно на 70% от давления в подающем трубопроводе 4. При достижении мембраной 29 крайнего правого положения конечный выключатель 27 переключиться в результате чего впускной электромагнитный клапан 7 закроется, а выпускной электромагнитный клапан 8 откроется и горячий теплоноситель из рабочей камеры 2 через открытый выпускной электромагнитный клапан 8 за счет разности давления в гидроаккумуляторе 23 и обратном трубопроводе тепловой сети 6 будет вытесняться мембраной 29 через греющую часть 10 теплообменника 11, обратный трубопровод 5 в тепловую сеть 1. При этом горячий теплоноситель проходя греющую часть 10 теплообменника 11 будет отдавать тепло теплоносителю движущемуся в нагреваемой части 12. Одновременно при перемещении мембраны 29 влево, подогретый теплоноситель из гидроаккумулятора 23 через первый соединительный трубопровод 20, первую зону теплоснабжения 18, всасывающий трубопровод 17, всасывающий обратный клапан 15 будет заполнять насосную камеру 13 мембранного насоса 3. При этом подогретый теплоноситель при прохождении первой зоны теплоснабжения 18 будет отдавать тепло окружающему воздуху помещения. При достижении мембраной 29 крайнего левого положения конечный выключатель 27 переключиться в результате чего впускной электромагнитный клапан 7 откроется, а выпускной электромагнитный клапан 8 закроется и горячий теплоноситель из тепловой сети 1 через подающий трубопровод 4, регулятор 9, открытый электромагнитный клапан 7 заполняет рабочую камеру 2 перемещая мембрану 29 слева направо под действием давления в подающем трубопроводе 4 тепловой сети. При этом частично охлажденный теплоноситель, находящийся в насосной камере 13 будет вытесняться через нагнетательный обратный клапан 14, нагнетательный трубопровод 16, вторую зону теплоснабжения 19, второй соединительный трубопровод 21, нагреваемую часть 12, теплообменника 11, а далее через первый соединительный трубопровод 20 в гидроаккумулятор 23. При этом частично охлажденный теплоноситель при прохождении второй зоны теплоснабжения 19 будет отдавать тепло окружающему воздуху помещения. Далее процессы будут повторяться. Регулятор 9 будет осуществлять корректировку расхода теплоносителя при несоответствии температуры горячего теплоносителя, температуре наружного воздуха (графику качественного регулирования) по разности температуры во втором соединительном трубопроводе 21 и температуре наружного воздуха, контролируемого датчиком температуры наружного воздуха 30. Так при завышении температуры горячего теплоносителя в подающем трубопроводе 4, это разница температур будет выше и регулятор 9 прикроет проходное сечение, при занижении температуры горячего теплоносителя в подающем трубопроводе 4, это разница температур будет ниже и регулятор 9 приоткроет проходное сечение.

Эффективность работы данной системы теплоснабжения определяется продолжительностью циклов нагнетания и всасывания мембранного насоса 3, которые зависят от располагаемого напора тепловой сети 1, гидравлического сопротивления контуров системы отопления и начального давления в гидроаккумуляторе 23. Наибольшая эффективность работы данной системы теплоснабжения достигается при периодах работы мембранного насоса от 1,5 секунды до 2 секунд, при этом гидравлическое сопротивление первой и второй зоны теплоснабжения должны быть примерно одинаковыми при соотношении их тепловой нагрузки, как 2:1. То есть мощность второй зоны теплопотребления должна быть не более 50% от первой.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для передачи тепловой энергии. Технический результат - создание надежного, конкурентоспособного способа передачи тепловой энергии с наименьшими технологическими потерями тепла во время передач. Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети, включающая источник в виде тепловой сети, соединенный через рабочую камеру мембранного насоса, подающий и обратный трубопроводы, соединительный трубопровод, электромагнитные клапаны, регулятор с греющей частью теплообменника, а его нагреваемая часть параллельно подключена к насосной камере мембранного насоса через нагнетательный и всасывающий обратные клапана, нагнетательный и всасывающий трубопроводы, первую и вторую зоны теплоснабжения, первый и второй соединительный трубопроводы, дополнительно к первому соединительному трубопроводу врезан спускной вентиль и гидроаккумулятор с вентилем для закачки воздуха, на втором соединительном трубопроводе врезан входной вентиль и датчик температуры охлажденного теплоносителя, который электрически связан с регулятором, при этом электромагнитные клапаны электрически соединены с конечным переключателем, контактируемым механически со штоком, который жестко соединен с мембраной, мембранного насоса, а регулятор электрически связан еще и с датчиком температуры наружного воздуха. Изобретение позволяет, путем трансформации напора из тепловой сети в контур отопления, улучшить теплопередачи в теплопередающем оборудовании при пульсациях расхода теплоносителя, повысить надежность системы отопления при независимом подключении зон теплоснабжения. 1 ил.

Система теплоснабжения с трансформацией напора тепловой сети, включающая источник, соединенный с подающим и обратным трубопроводами, мембранный насос, двухзонную систему теплопотребления, гидравлический аккумулятор, включенный в первую и вторую зону системы теплопотребления, входной вентиль, отличающаяся тем, что источником является тепловая сеть, которая соединена через рабочую камеру мембранного насоса, подающий и обратный трубопроводы, соединительный трубопровод, электромагнитные клапаны, регулятор с греющей частью теплообменника, а его нагреваемая часть параллельно подключена к насосной камере мембранного насоса через нагнетательный и всасывающий обратные клапана, нагнетательный и всасывающий трубопроводы, первую и вторую зоны теплоснабжения, первый и второй соединительный трубопроводы, дополнительно к первому соединительному трубопроводу врезан спускной вентиль и гидроаккумулятор с вентилем для закачки воздуха, на втором соединительном трубопроводе врезан входной вентиль и датчик температуры охлажденного теплоносителя, который электрически связан с регулятором, при этом электромагнитные клапаны электрически соединены с конечным переключателем, контактируемым механически со штоком, который жестко соединен с мембраной, мембранного насоса, а регулятор электрически связан еще и с датчиком температуры наружного воздуха.