Однотрубная водяная система теплоснабжения Советский патент 1993 года по МПК F24D3/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах водяного отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий/

Известна однотрубная кольцевая система теплоснабжения, содержащая подпиточ- ный и сетевой насосы, регулятор подпитки, kotел, подающий кольцевой магистральный трубопровод, узлы отбора, от которых рас- хоДятся подающие и обратные распределительные трубопроводы, причем, в узле отбора обратный распределительный трубопровод соединен с подающим магистральным кольцевым трубопроводом после присоединения к нему подающего распределительного трубопровода, задвижку, отопительный прибор, воздушный кран, откачивающий насос.

Эта система не приемлема для современных высоконапорных городских тепловых сетей с температурным графиком, например, 150-70° С из-за невысокой сте- пейи надежности и неэкономичности для тепловых сетей большой протяженностью.

Кроме того, она экономически не применима для открытых систем теплоснабжения.

Известна однотрубная водяная система теплоснабжения с открытым водозабором, содержащая тупиковый магистральный трубопровод с последовательно установленными на нем теплофикационными подогревателем и пиковым котлом, системы отопления, присоединенные к тупиковому магистральному трубопроводу, и аккумулятор горячей воды.

Применение этих систем в современных городах весьма ограничено из-за их неэкономичности, так как в них используется вся сетевая вода используется после отопительных установок для горячего водоснабжения, а в современных городах потребность в горячей воде для бытовых нужд составляет 40-50 % рабочего расхода сетевой воды на отопление. Сливать неиспользованную горячую воду после отопительных установок в канализацию экономичности нерентабельно,

ел

С

S4 Ю ОТ

Ю СО CJ

Цель изобретения - повышение экономичности путем полного использования теплоносителя.

В однотрубной водяной системе теплоснабжения с открытым водозабором, содержащий тупиковый магистральный трубопровод с последовательно установленными на нем теплофикационным подогревателем и пиковым котлом, системы отопления, присоединенные к тупиковому магистральному трубопроводу, и аккумулятор горячей воды, система теплоснабжения выполнена двухступенчатой, в каждой ступени системы отопления присоединены к тупиковому магистральному трубопроводу последовательно, при этом, по ходу теплоносителя системы отопления выполнены по зависимой схеме со смещением, по независимой схеме и зависимой схеме без смещения, между ступенями установлен дополнительный пиковый котел, а аккумулятор горячей воды выполнен с подогревателем и установлен после второй ступени.

На чертеже схематично изображена однотрубная водяная система теплоснабжения.

Система теплоснабжения содержит подпиточный насос 1, теплофикационный подогреватель 2, пиковый котел 3, подающий магистральный трубопровод 4, в который по ходу движения теплоносителя подключены соответственно подающий 5 и обратный 6 распределительные трубопроводы, электрозадвижки 7, регулятор 8 расхода, регулятор 9 температуры, обратный клапан 10, элеватор 11,водоразборный кран 12 горячего водоснабжения, воздушный кран 13, отопительный прибор 14. Отопительный прибор 14, по мере продвижения теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе4, подключается посредством подающего 5 и обратного 6 распределительного трубопровода к магистральному трубопроводу 4 в каждой ступени последовательно и соответственно: а) зависимой схемой со струйным смешением; б) зависимой схемой с насосом смешения; в) независимой схемой; г) зависимой схемой без смешения, а их нормальную работу, кроме того, обеспечивают элеватор 11, откачивающий насос 15, дроссельный регулировочный клапан 16, отопительный подогреватель 17, регулятор 18 подпитки, насос 19, задвижка 20. На подающем магистральном трубопроводе 4 между ступенями I и II установлен сетевой насос 21 ибайпас22 на случай, если после первой ступени системы упадет напор в подающем магистральном трубопроводе 4, который не обеспечит в дальнейшем нормальную работу второй

ступени системы и пиковый котел 23 с бай- пасом 24. Байпас 24 нужен в случае, когда не требуется работа сетевого насоса 21. Байпас 24 задействован в работу, например в летнее время, когда система работает только на горячем подоснабжении. К магистральному подающему трубопроводу 4 отопительные приборы 14 подключаются посредством подающего 5 и обратного 6.рас0 пределительного трубопровода по аналогичным схемам,(см. варианты а), б), в), г) первой ступени). У последнего тупикового потребителя или потребителей (вариант 2) установлен регулятор 25 слива, задействованный по

5 температуре теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 4, аккумулятор горячей воды 26, подпиточный насой 27, регулятор 28, подпитки и теплофикационный подогреватель 29, Подпиточный насос

0 27, кроме того, на включение и отключение можно задействовать по уровню воды в аккумуляторе 26 горячей воды.

Система работает следующим образом. Подпиточный насос 1 подает теплоно5 ситель на теплофикационный подогреватель 2 и пиковый котел 3 и поддерживает рабочее давление воды в системе. В подогревателе 2 и котле 3 теплоноситель нагревается до рабочих параметров, например,

0 по температурному графику 150-60° С и за- тем направляется в подающий магистральный трубопровод 4 откуда поступает по подающему распределительному трубопроводу 5 к потребителю и возвращается от

5 него по обратному распределительному трубопроводу 6. ;..--.

При зависимой схеме присоединения со струйным смешением (вариант а)) теплоноситель по подающему распределительному

0 трубопроводу 5 через электрозадвижку 7, регулятор 8 расхода подается на элеватор 11, где смешивается с обратной водой от отопительных приборов 14 из обратного распределительного трубопровода 6... Для

5 подачи в отопительные приборы 14 температура воды снижается, например, с температурного графика 150-60°С на температурный график 105/95-70° С. На подающем распределительном трубопроводе 5 в

0 самой верхней его части установлен воздушный кран 13 с целью выпуска воздуха при заполнении системы водой. Регулятор расхода 8 применяется в качестве регулятора располагаемого напора, другими слова5 ми, перепада давлений в подающем 5 и обратном 6 распределительных трубопроводах, Давление в трубопроводе 6 ниже минимального, которое приводит к опорожнению системы отопления, поддерживает откачивающий насос 15. Он же обеспечивает циркуляцию в отопительных приборах 14. .При Аварийной остановке откачивающего насо- сэ 15 для предотвращения недопустимого повышения давления в отопительных приборах 14 производится отсоединение последних от подающего магистрального трубопровода 4. Отсоединение по обратному распределительному трубопроводу 6 осуществляется путем установки обратного клапана 10. Отсоединение по подающему распределительному трубопроводу 5 производится регулятором 8 расхода и электрозадвижкой 7, Импульсом на отсоединение служит исчезновение располагаемого напора. Для предотвращения повышения дэв- в отопительных приборах 14 в момент отсоединения, а также на случай неплотности обратного клапана 10, электрозадвижки 7 и регулятора 8 расхода, устанавливают пре- дЬхранительный клапан (на схеме не пока- ) на трубопроводе 6, который срабатывает при давлении несколько меньшем, чем допустимое для нагрева- те|льных приборов 14. Насос 15 вновь возвращает низкопотенциальный теплоноситель в подающий магистраль- Hi 1й трубопровод и после присоединения к н му трубопровода 5 по ходу движения во- дь||. Аварийное отключение в ручном режи- мф осуществляется задвижкой 20. Расчетный расход воды в городских те пловых сетях заметно снижается при присоединении на абонентских вводах ото- пи|тельных приборов 14 и водоразборных крЬнов 12 водоснабжения по принципусвя- зэрного регулирования (варианты а), б).) В этим случае регулятор 9 расхода, установ- лерный на общей подающей линии, поддер- жи|вает постоянный расход воды из подающего распределительного трубопровода 5. Соотношение расходов воды на горячее водоснабжение из подающего рас пределительного трубопровода 5 и обратного распределительного трубопровода 6, Зависящее от температур теплоносителя, устЬнавливается регулятором 9 температуры. В часы большого водозабора на горячее водоснабжения вода берется, в основном, из трубопровода б и очень малое ее количество с высокой температурой берется из трубопровода 5. В часы малого водозабора водз откачивается насосом 15 через обратный клапан 10 и задвижку в магистральный трубопровод 4. Обратный клапан 10 на линии отбора сетевой воды из обратного распределительного трубопровода 6 на горячее водоснабжение необходим для исключения возможности при отсутствии водозабора из крахов 12 прямого перетокэ теплоносителя из пЬдающего распределительного трубопровода 5 в обратный распределительный трубопровод 6. При поступлении воды в отопительные приборы 14, присоединенные подающим 5 и обратным 6 трубопроводами 5 к магистральному подающему трубопроводу 4 зависимой схемой присоединения с насосным подмешиванием обратной воды (вариант б)) необходимый коэффициент подмешивания получают открытием дроссель0 ного регулировочного клапана 16. Подмешивающий и одновременно откачивающий насос 19 создает перепад давления в подающем 5 и обратном 6 распределительных трубопроводах, подвешивает часть

5 обратной воды через дроссельный регулировочный клапан 16 в подающий распределительный трубопровод, что снижает в нем температуру по температурному графику 95/105-70° С и откачивает часть обратной

0 воды в подающий магистральный трубопровод 4 после присоединения к нему подающего распределительного трубопровода 5 по ходу движения воды в подающем магистральном трубопроводе 4. Для стабилизации

5 температурного режима в отопительных приборах 14 достаточно поддерживать постоянным располагаемый напор, чтобы коэффициент подмешивания оказался неизменным, что обеспечивается установ0 кой регулятора 8 расхода на подающем распределительном трубопроводе 5. Аварийная остановка откачивающего насоса 15 опасна вследствие проникновения воды с высокой температурой в нагревательные приборы

5 14, тепловая компенсация которых рассчитана на температуру 105-95° С, а также повышения давления. В этих условиях необходимо отсоединить подающий 5 и обратный 6 трубопроводы от подающего маги0 стрального трубопровода 4. В первом случае отсечка осуществляется с помощью клапана регулятора 8 и электрозэдвижки 7, а во втором - обратным клапаном 10. В случае неисправности этих запорных

5 вентилей на обратном распределительном трубопроводе 6 устанавливают- предохранительный клапан (на схеме не показан). Аварийное отключение в ручном режиме осуществляют задвижками 20.

0 Присоединение водозаборных кранов 12 горячего водоснабжения к отопительным приборам 14 осуществляется по принципу связанного регулирования (вариант а)). Независимое присоединение отопительных

5 приборов 14 (вариант в) применяют в целях повышения надежности их работы при наличии в подающем магистральном трубопроводе 4 температурных графиков 150-60° С. Отопительные приборы 14 присоединяются к подающему 5 и обратному б распределительным трубопроводам с помощью отопительного подогревателя 17. Давление в обратной линии независимого контура поддерживается регулятором подпитки 18. Насос 19 обеспечивает циркуляцию в отопительных приборах 14, Подогреватель 17 и регулятор 9 температуры обеспечивают температуру воды на выходе в независимый контур по температурному графику 105/95- 70° С. В случае аварийного останова насоса 15, который обеспечивает перепад давления на подогревателе 17 по зависимому контуру, полная отсечка подающего 5 и обратного 6 трубопроводов не обязательна. Отопительные приборы 14 и водоразборные краны 12 горячего водоснабжения присоединены к подающему магистральному трубопроводу 4 по принципу несвязанного регулирования. Обе установки работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение поддерживается постоянно с помощью регулятора 9 температуры, установленного на линии подачи сетевой воды из подающего распределительного трубопровода 5 к водоразборным кранам 12 горячего водоснабжения. В подающем магистральном кольцевом трубопроводе 4 после зависимых схем присоединения отопительных приборов 14 со струйным смешением (вариант а)) и насосом смешения (вариант б)), зависимой схемой присоедине-. ния (вариант в)) температура не превышает 115-95° С, поэтому далее отопител.ьные приборы 14 присоединяют к подающему магистральному трубопроводу 4 посредством зависимой схемы без смешения (вариант г)). Постоянный расход сетевой воды по температурным графикам 115-70° С, 95- 70°С, 85-60° С в отопительных приборах 14 осуществляют регулятором 8 расхода. Откачивающий насос 15 обеспечивает циркуляцию воды в отопительных приборах 14 и откачивает отработанную воду в подающий магистральный трубопровод 4. При остановке насоса 15 отсоединение отопительных приборов 14 по подающему трубопроводу 5 осуществляется регулятором 8 и электрозадвижкой 7. . Отсоединение по обратному распределительному трубопроводу 6 производится обратным клапаном 10. В случае неплотности запорных органов 7, 8, 10 для предотвращения повышения давления в отопительных приборах 14 устанавливают на обратном распределительном трубопроводе б предохранительный клапан (на схеме не показан). Аварийное отключение в ручном режиме обеспечивают задвижки 20. Отопительные приборы 14 и водоразборные краны 12 присоединены к подающему магистральному трубопроводу 4 по принципу независимого регулирования. Обе установки работают независимо друг от друга. Расход воды в отопительные приборы 14 не зависит от нагрузки горячего водоснабжения и поддерживается постоянным с помощью регулятора 8 расхода. Расход воды на горячее водоснабжение обеспечивается регулятором температуры 9. Суммарный расход

0 сетевой воды подающего распределительного трубопровода 5 равен сумме расходов воды подающей линии на отопление и горячее водоснабжение. В подающем магистраль-, ном трубопроводе 4 после зависимой

5 схемы присоединения без смешения первой ступени теплоноситель остывает до 60° С. При этом, вероятно ослабление гидравлического режима для дальнейшей транспортировки сетевой воды к потребителям.

0 Поэтому теплоноситель помимо байпасов

22. 24 сетевым насосом 21 подается на пиковый котел 23, где подогревается вновь до параметров температурного графика ISO- 600 С. Байпас.22 работает в случаях, когда

5 для дальнейшей транспортировки теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 4 не требуется работа сетевого насоса 21, например, в летнем режиме работы только на горячее водоснабжение. По0 еле подогрева сетевой воды в пиковом котле

23. она подается в магистральный подающий трубопровод 4, а из него по описанным выше схемам присоединения (варианты а); б), в), г)) в отопительные приборы 14 и к

5 водоразборным кранам 12 горячего водоснабжения новых потребителей второй ступени (вариант г)). На подающем магистральном трубопроводе 4 установлен регулятор слива 25, аккумулятор 26 горячей

0 воды, подпиточный насос 27, регулятор 28 подпитки и теплофикационный подогреватель 29. В периоды малого разбора в системе сетевой воды для нужд горячего водоснабжения вода накапливается в акку5 муляторах 26 горячей воды при открытом регуляторе 25 слива. В период большого водоразбора из кранов 12, когда расход воды на горячее водоснабжение превышает поступление воды в систему на котел 22 по

0 трубопроводу 4, снижается давление у конечных (тупиковых) потребителей. Это вызывает открытие регулятора 25 слива. Включается подпиточный насос 27, который подает воду из аккумулятора 26

5 горячей воды на теплофикационный подогреватель 29 и в систему теплоснабжения. Подпиточный насос 27 подбирается по объему аккумулятора 26 горячей воды, но на несколько порядков меньше производительности сетевого насоса 21. Теплофикационный подогреватель 29 подогревает сетевую воду до параметров по температурному графику, например, 85-60° С, т. к. первый потребитель от подпиточного комплекса работает именно по этому температурному графику.

Предложенная система позволяет умэньшить расход теплоносителя на отоп- и вентиляцию посредством его трехступенчатого нагрева и охлаждение и уравнять расход теплоносителя на отопление и вентиляцию с расходом теплоносите0.

ля на горячее водоснабжение; прокладывать тупиковую тепловую сеть в неограни- ченных направлениях на большие расстояния: накапливать теплоноситель и в часы максимального водоразбора разгружать теплоноситель с рабочими параметрами из аккумуляторов горячей воды обратно в систему, что обеспечивает постоянную и надежную циркуляцию теплоносителя по всей предлагаемой системе, повышает экономичность и эффективность использования теплоносителя и тепловой энергии.

Использование: системы водяного отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Сущность изобретения: система выполнена двуступенчатой, в каждой ступени системы присоединены к тупиковому магистральному трубопроводу 4 последовательно, при этом по ходу теплоносителя системы отопления выполнены по зависимой -схеме без смешения, между ступенями установлен дополнительный пиковый котел 23, а аккумулятор 26 горячей воды выполнен с подогревателем 29 и установлен после.второй ступени. 1 ил.

Формула изобретения Однотрубная водяная система теплоснабжения с открытым водозабором, содержащая тупиковый магистральный трубопровод с последовательно установленными на нем теплофикационным подо- грефатёлем и пиковым котлом, системы отопления, присоединенные к тупиковому магистральному трубопроводу, и аккумулятор горячей воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности пу тем Полного использования теплоносителя,

.« 4

а & 8

/ 7 У toHfo

Ј T-A-frl 7 У Т Т Т

Же/Ч.

система теплоснабжения выполнена дву- ступенчатой, в каждой ступени системы отопления присоединены к тупиковому магистральному трубопроводу последовательно, при этом по ходу теплоносителя системы отопления выполнены по зависимой схеме со смешением, по независимой схеме и зависимой схеме без смешения, между ступенями установлен дополнительный пиковый котел, а аккумулятор горячей воды выполнен с подогревателем и установлен после второй ступени.

а & 8 г