Автономная система горячего водоснабжения Советский патент 1992 года по МПК F24D17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в промышленных и бытовых системах горячего водоснабжения с несколькими источниками теплоты.

Известна система горячего водоснабжения, содержащая бак-аккумулятор, линию подпиточной водопроводной воды от

магистрального трубопровода, подключенного параллельно через распределител эные сети холодной, теплой и горячей воды и соответствующие водоразборные стояки к водоразборной и смесительно-водоразборной арматуре, причем распределительная се .ь горячей воды снабжена включенными последовательно по ходу потока нагревателями первой и второй ступени, в которых

сетевая вода из тепловой сети подогревает холодную водопроводную .

К недостаткам дайной системы горячего водоснабжения относится слив в канализацию тепловой и холодной воды после использования у потребителя, что приводит к большим затратам на магистральные сети, перерасходу особенно ценной питьевой водопроводной воды, а также к перерасходу энергии.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, водоразборные краны холодной и горячей воды, низкопотенциальный источник теплоты, подключенный к испарителю теплового насоса, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода, сливной трубопровод, насосы 2.

В данной системе горячего водоснабжения питьевая вода и горячая вода после использования у потребителя сливаются в канализацию, что приводит к большим затратам на магистральные сети, перерасходу питьевой воды, а также к перерасходу энергии,Кроме того, в качестве низкопотенциального источника используется навозохранилище, что существенно ограничивает область применения данной системы горячего водоснабжения.

Целью изобретения является уменьшение затрат на магистральные сети путем использования теплоты сливной воды.

Поставленная цель достигается тем, что автономная система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды соответственно, тепловой насос с испарителем и конденсатором, линию подпиточной воды от магистральною трубопровода и сливной трубопровод, согласно изобретению дополнительно содержит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и химподготовительнумп установку, выход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственно линии напева и ох- лаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды, линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трехходовым краном, выходные штуцера которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем

один - непосредственно, а другой через дополнительную теплообменную поверхность испарителя, бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе горячей воды после бака-аккуулятора дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды.

При одновременном использовании си0 стемы горячего водоснабжения и системы вентиляции для повышения температуры горячей воды система горячего водоснабжения содержит дополнительный тепловой насос, испаритель которого расположен в

5 штольне вытяжного воздуха, а конденсатор - на трубопроводе горячей воды.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы горячего водоснабжения, Автономная система горячего водо0 снабжения содержит местные системы горячего водоснабжения и холодной воды. В сое га ь местной системы горячего водоснабжения с циркуляционным контуром входит бак-аккумулятор 1 юрячей воды с уровне5 мером, в нижнюю часть которого вмонтирован доводчик температуры 2, а на его входном патрубке установлен вентиль 3, уп равляемый уровнемером, размещенным в баке-аккумуляторе 1 горячей воды. На пода0 ющем стояке 4 циркуляционного контура размещены последовательно по ходу потока циркуляционный насос 5 и пиковый подогреватель б, который расположен перед трубопроводами 7 с водоразборными крг,5 нами горячей воды 8. Подающий стояк 4 через воздушный кран 9 сообщается с атмосферой. На обратном стояке 10 циркуляционного контура размещен обрагньп клапан 11. В состав местной системы холод0 ной воды с циркуляционным контуром входит бак-аккумулятор 12 холодной воды с установленным в нем уровнемером. На подающем стояке 13 циркуляционного контура размеа;ен циркуляционный насос 14. К

5 обратному стояку подключены трубопроводы 15 с водоразборными кранами 16 холодной ооды, а перед баком-аккумулятором 12 на обратном стояке установлен обратный клапан 17. Подающий стояк 13 через воз0 душный кран 18 сообщается с атмосферой Водоразборные краны горячей 8 и холод,юй 16 воды подключены к смесителям 19, из которых смесь холодной и горячей воды подается к абоненту, а использованная вода

5 через приемники слива 20(раковины, ззнны и т.д.) поступает в сливной трубопровод 21. На сливном трубопроводе 21 последовательно по ходу потока размешены отстойник 22 с уровнемером, на сливном патрубке которого установлен регулируемый вентиль

23,управляемый от уровнемера, фильтры

24,бак-аккумулятор 25 с уровнемером, насос 26, регулируемый вентиль 27, управляемый от уровнемера бака-аккумулятора 25, химводоподготовительная установка 28. На сливном трубопроводе перед фильтрами и за ними, а также между баком-аккумулятором и насосом 26 установлены запорные вентили 29. Сливной трубопровод 21 после химподготовительной установки 28 разветвлен на два трубопровода, один из которых подсоединен к входу испарителя 30 теплового насоса с греющей стороны, выходной трубопровод 31 из которого соединен с распределительной сетью 32 холодной воды, а другой трубопровод 33 подсоединен к входу конденсатора 34 с нагреваемой стороны. Выходной трубопровод конденсатора 34 теплового насоса подключен к входу конденсатора 35 теплонасосной установки с нагреваемой стороны, в состав которой, кроме конденсатора 35, входит испаритель 36, установленный в вытяжном воздуховоде вентиляционной системы, компрессор 37 с приводом и дроссельный вентиль 38. Выходной трубопровод конденсатора 35 подсоединен к распределительной сети горячего водоснабжения 39. На сливном трубопроводе 91 между химподготовительной установкой 29 и разветвлением размещен регулятор температуры 40 с трехходовым краном, один из выходных штуцеров которого подключен к распределительной сети 32 холодной воды. На разветвлении трубопроводов установлены вентили 41 и 42, позволяющие изменять соотношение потоков воды, направляемой в распределительные сети горячей 39 и холодной 32 воды. Между сетями 39 и 32 уста- новлена перемычка 43, на которой размещен насос 4 и регулятор температуры 45 с температурным датчиком, установленным на распределительной сети 39 горячей воды. В испарителе 30 теплового насоса установлена теплообменная поверхность 46, а на линии подпиточной воды установлены последовательно по ходу движения потока регулируемый вентиль 47 и регулятор температуры 48 с трехходовым краном, один из выходных штуцеров которого подключен с помощью трубопровода 49 непосредственно к выходному трубопроводу 31 испарителя 30 через обратный клапан 50, а другой выходной штуцер через обратный клапан 51 подключен к выходному трубопроводу 31 испарителя 30 через установленную в нем теплообменную поверхность 46. К распределительной сети 32 холодной воды подключен вентиль 52, управляемый уровнемером, установленным в баке-акку-.

муляторе 12 холодной воды. Все трубопроводы и аппараты системы теплоизолированы (на схеме не показано), а в состав теплового насоса, кроме испарителя 30 и конденсатора 34, входят компрессор 53 с приводом и дроссельный вентиль 54.

Система горячего водоснабжения работает следующим образом.

В периоды водоразбора горячая и хо- 0 лодная вода из баков-аккумуляторов горячей 1 и холодной 12 воды с помощью насосов 5 и 14 соответственно подается через краны горячей 8 и холодной 16 воды в смесители 19, а после использования слива- 5 ется через приемники слива 20 (раковины, ванны и т.д.) в сливной трубопровод 21. По мере движения по сливному трубопроводу

21вода проходит последовательно две стадии очистки: предварительную от механиче0 ских примесей и основную, включающую химическую, биологическую и другие виды обработки воды. Для предварительной очистки сливной воды используется отстойник

22и фильтр 24. При накоплении отстоя в 5 отстойнике 22 до заданного уровня по сигналу от уровнемера открывается вентиль 23 и отстой сливается в канализацию. Тонкая очистка сливной от механических г - месей осуществляется в фильтрах 24, кото0 рые периоически поочередно промываются. После предварительной очистки вода сливается в бак-аккумулятор 25 с размещенным в нем уровнемером. Насос 26 может включаться в работу как по сигналу уровнемера

5 при достижении верхнего уровня сливной воды в баке-аккумуляторе 25, который одновременно с включением насоса 26 открывает регулируемый вентиль 27 и включает привод компрессора 53 теплового насоса,

0 так и по команде оператора в период ночного провала нагрузки. При включении насоса 26 и теплового насоса вода из бака-;аккуму- лятора 25 поступает в химводоподготови- тельную установку 28, где она проходит

5 химическую, биологическую и другие виды обработки. Часть потока очищенной и обработанной воды охлаждается в испарителе 30 до температуры 4-5°С, а другая ее часть нагревается в конденсаторе 34 теплового

0 насоса и затем дополнительно подогревается в конденсаторе 35 теплонасосной установки. Нагретая и охлажденная вода после теплового насоса и конденсатора 35 теплонасосной установки поступает в распреде5 лительные сети горячей 39 и холодной 32 воды, откуда она подается в местные системы горячего водоснабжения и холодной воды. В испаритель 36 теплонасосной установки по воздуховоду подается вытяжной воздух из отапливаемого помещения

или из системы вентиляции, который используется в данной схеме в качестве низ- копотепциального источника В зависимости от температуры воды в баке- аккумуляторе 25 она после химводоподгото- вительной установки 28 направляется либо в распределительную сеть 32 холодной воды, либо в испаритель 30 и конденсатор 34 теплового насоса Переключение потоков воды в указанных направлениях осуществляется регулируемым трехходовым краном 40 с датчиком температуры, установленным в баке-аккумуляторе 25, Если температура воды после конденсатора 35 теплонзсосной установки ниже заданного значения до; реп ее производится доводчиком темпсртгурч 2, установленным в. Ьаке-аккум/ляторе го- рячой воды. В качестве доводчика температуры могут использоваться либо электрический nai рева гель либо нагреватель, в котором используется гсгыогэ сгте вой воды из подающей линии тепловой сети Для подогрева горячей воды может также использоваться пиковый подогреватель 6 когда абоненту в течение непродолжительного времени требуется чо/ja с повышенной температурой В случае хе, когда температура воды после конденсатора 34 тепловою насоса или конденсатора 35 теплонасоснои установки выше заданного значения, по сигналу температурного датчика, установленного на распределительной сети 39 горччсй воды, открывается вентиль регулятора температуры 45 и включается насос 41, В результате холодная вода из распределительной сети холодной воды подмеа.ивает- ся к горячей, снижая ее температуру до зада иного значения Если вода в бакс-аккумулятор 1 горячей воды достигает верхнего уровня, по сигналу уоовнемеоа закрывается вентиль 3 и выключается ел- ловой насос При достижении верхнего уровня воды в баке-аккумуляторе 12 холодной воды по cm налу уровнемера отрывается вентиль 52 через который излиисх холодной воды сличается в канализацию В случае снижения уровня воды в баке-я1- -у- муляторе 12 холодной воды до нижней отметки, по сигналу уровнемере он оывается вентиль 47 на линии подпиточиои води, to ли при этом уровень воды в бг -аккумуляторе 25 ниже нижнего ypoBi- -i Для использования теплоты подпиточной воды в испаритель 30 теплового насоса вмонтирована топлообмонная поверхность 46, через которую пропускается подпиточная вода при темпертгуре, превышающей нижний допустимый предел. Если температура под- питочной воды равнл или меньше нижнего предела, подпиточнач вода поступает в систему, минуя теплообменную поверхность 46 Переключение потоков подпиточной воды осуществляется с помощью регулятора температуры 48 с трехходовым краном. Регулируемый по температуре трехходовой клапан (не показан), установленный на выходном патрубке отстойника 22, в зависимости от температуры сливной воды направляет ее либо в бак теплового слива

25, либо в дополнительный бак сливной воды (не показан). В дополнительный бак вода поступает, если ее температура равна или ниже 5°С, и затем может использоваться в сливных бачках санузлов, Это позволяет

экономить питьевую водопроводную воду

Автономная комбинированная система горячего водоснабжения позволяет использовать сливную воду как в качестве низкопотенциального источника теплоты, так и повгор о после соответствующей очистки и обробо ки в качестве горячей и холодной еоды в системе горячего водоснабжения с возможностью регулирования температуры

горячей воды на водоразборе, что позволяет экономить не только энергию, но также и питьевую водопроводную воду со значительным снижением затрат на магистральные сети Кооме этого, существенно

расширяется область применения такой системы, так как она не связана с внешним ьизкопотенциальным источником теплоты. В предложенной системе горячего водоснабжения используется также теплота вытяжного воздуха вентиляционной системы и теплота подпиточной воды, если ее ратура выше 4-5°С, что существенно повышает экономичность данной системы Достоинством этой системы является также

и то, что она не загрязняет окружающую срезу тепловыми выбросами неточными водами.

Формула изобретения 1 Автономная система горячего водоснабжения, содержащая бакиаккмуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах f орячей и холодной воды со- .лгвегстврнно. тепловой насос с испарите- . ЛРМ и конденсатором, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода и сливной трубопровод, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения затрат на магистральные сети путем использования теп- 5 лоты сливной воды, си стема дополнительно содержит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной йоды и химводоподготовительную установку, выход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственно линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды, линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трехходовым краном, выходные штуцеры которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем один - непосредственно, а другой - через дополнительную теплообменную поверхность испарителя, бак-аккумулятор горячей воды

Г615

ИЧСГЙФ(

0

снабжен вмонтированным в него доводчиком воды, после бака-аккумулятора дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды.

2. Система поп, 1,отличающаяся тем, что, с целью повышения температуры горячей воды при одновременном использовании системы горячего водоснабжения и системы вентиляции, система горячего водоснабжения содержит дополнительный тепловой насос, испаритель которого расположен в потоке вытяжного воздуха, а конденсатор - на трубопроводе горячей воды.

36

Использование: в промышленных и бытовых системах теплоснабжения. Сущность изобретения: уменьшение затрат на магистральные сети в автономной системе горячего водоснабжения, содержащей баки-аккумуляторы (БА) горячей и холодной воды, тепловой насос с испарителем (И) и конденсатором (К), линию подпиточной воды от ма- гистрального трубопровода и сливной трубопровод, достигается дополнительной установкой на сливном трубопроводе отстойника и соединенных с его выходом и последовательно расположенных фильтра, БА сливной воды и химподготовительной установки, выход которой одновременно подключен к входам К и И теплового насоса, соответственно линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды. Линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трехходовым краном, выходные штуцера которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем один - непосредственно, а другой через дополнительную теплообменную поверхность И теплового насоса. 5А горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе горячей воды после БА горячей воды дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды. При одновременном использовании системы горячего водоснабжения и системы вентиляции для повышения температуры горячей воды система горячего водоснабжения содержит дополнительный тепловой насос, И которого расположен в штольне вытяжного воздуха, а К - на трубопроводе горячей воды. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. XI X ю ел со