HU189301B - Central hot water supply system - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya központi melegvízellátó berendezés, előnyösen lakó- és kommunális épületekben lévő melegvíz fogyasztók ellátására, amely berendezésnek hőtermelője és/vagy hőcserélője és/vagy melegvíztárolója, keringtető szivattyúja és ezeket összekötő csőhálózata, valamint fővezetékekből, alapvezetékekből és felszálló vezetékekből álló elosztó csőhálózata van. A találmány tárgya azzal jellemezhető, hogy a hőtermelő vagy a hőcserélő vagy a melegvíztároló fogyasztói alapvezetékre van csatlakoztatva, melyből legalább egy előremenő felszálló vezeték, valamint ugyancsak legalább egy visszatérő felszálló vezeték ágazik el. A visszatérő felszálló vezetékekhez keringtető visszatérő alapvezeték kapcsolódik, a visszatérő felszálló vezetékek adott esetben átkötések útján előremenő felszálló vezetékekkel vannak kapcsolatban. A visszatérő felszálló vezetékekbe előnyösen áramlástechnikai szerelvény, pl. viszszacsapó szelep és adott esetben áramlásszabályozó szerv, pl. fojtó vagy elzáró szelep van beiktatva. A keringtető visszatérő alapvezetékhez pedig keringtető szivattyú és hőcserélő vagy azt helyettesítő hőtermelő, pl. kazán csatlakozik. iára

Description

A találmány központi melegvízellátó berendezés, előnyösen lakó- és kommunális épületekben lévő melegvíz fogyasztók ellátására, amely berendezésnek hötermelője és/vagy hőcserélője és/vagy melegvíztárolója, keringtető szivattyúja és ezeket összekötő csőhálózata, valamint fővezetékekből, alapvezetékekből és felszálló vezetékekből álló elosztó csőhálózata van.

A lakóépületek és a kommunális létesítmények esetében a legtöbb esetben követelmény az állandó hideg- és melegvízellátás. Az utóbbi annyit jelent, hogy a melegvizet szolgáltató csapokból a nappal és az éjszaka bármely időpontjában késedelem nélkül kell tudni megfelelő hőmérsékletű vizet venni.

Az erre a célra szolgáló ismert megoldás értelmében a melegvíz hálózatán kívül külön keringtető alapvezetéket és felszálló vezetéket is kiépítenek, amely általában az épület legfölső szintjén csatlakozik a fogyasztó hálózathoz. Ez az ún. „keringtető hálózat” a lehűlt vizet juttatja vissza hőcserélőkbe és a melegviztárolókba. A széles körben elterjedt megoldás egyrészt anyag- és munkaigényessége miatt a létesítésekor már gazdaságtalan, másrészt az üzemeltetés során is az, mivel a kiterjedt csőhálózat jelentős hőveszteséget okoz.

A fenti nehézségek részbeni kiküszöbölésére jött létre az az ugyancsak ismert és alkalmazott módszer, amely a 166 983 lajtstromszámú magyar szabadalmi leírásban található meg. Lényege, hogy a keringtetés a felszálló vezetékek között jön létre azáltal, hogy a felszálló vezetékek végpontjai közelében - általában a legfölső szint alatti mennyezet közelében - hidraulikai összeköttetést eredményező „hurkot” létesítenek.

A hurkokkal összekötött felszálló vezetékek külön-külön alapvezetékre csatlakoznak, amelyek csúcsfogyasztáskor vizet szállítanak a fogyasztói pontokhoz. Az ily módon páronként összekötött felszálló vezetékek közül az egyik „előre menő”, míg a másik „visszatérő” vezetékként működik.

Kétségtelen előny, hogy ezzel a kialakítással a keringtető felszálló vezetékeket és az alapvezetékek egy részét - szerelvényeikkel együtt - meg lehet takarítani, ami egyúttal az elmaradó vezetékszakaszok lehülési höveszteségét is kiküszöböli. Előny a fogyasztási pontok egyenletesebb vízellátása is.

Jelentős hátrány azonban, hogy csak teljesen új létesítménynél valósítható meg. Felújításoknál vagy nem használható, vagy pedig csak túlzott anyagi áldozat árán. Ilyenkor ugyanis a teljes alapvezeték-hálózatot bővebbre kell kicserélni, és természetesen a csatlakozásokat is meg kell változtatni. További hátrány, hogy az alapvezetékek átmérőit a méretezési előírások miatt csak korlátozott mértékben szabad csökkenteni, a keringtető visszatérőként is működő második alapvezeték méreteit pedig a keringtető alapvezetékhez viszonyítva meg kell növelni.

Ugyancsak ismeretes az AUTO-TRACE R néven kifejlesztett fütökábelos megoldás, amely a fogyásztól hálózatban lévő víz melegen tartását szolgálja. Ismérve, hogy a csövek fala fű tőkábellal van ellátva, melyre hálózati tápfeszültséget kapcsolnak. A keletkező hő a fűtőkábelt melegíti, melynek villamos ellenállása ezáltal megnövekszik, sőt egy meghatározott hőmérsékleti határértéknél már nem vesz föl több áramot.

Az elgondolás szellemes, hiszen eleve „önszabályozó” azáltal, hogy csupán annyi villamos energiát fogyaszt, amennyi a természetes lehűlés ellensúlyozásához szükséges. Hátrány azonban, hogy csak sajátságos kialakítású és költséges fűtőkábellal lehet megvalósítani. A hőntartás a villamos hálózatból vett energiával történik, ami üzemeltetés szempontjából költségesebb, mint az egyéb hagyományos energiahordozók. Külön gondot okoz a melegvíztárolók forróvízzel való éjszakai feltöltése is.

A találmány célja olyan központi melegvízellátó berendezés kifejlesztése, amely beruházás szempontjából anyagtakarékos, kevés élőmunkával megvalósítható, üzemeltetése pedig a korábbiaknál számottevően kevesebb energiát kíván. A találmány feladata ezen belül olyan melegvízellátó hálózat létrehozása, amelynél a cirkulációs felszálló vezetékek megszüntethetek, és az így létrejövő ún. hurkolt hálózat fogyasztói gerincvezetéke változatlan méretekben megfelel, a keringtető visszatérő vezetékként szolgáló felszálló vezetékek pedig a keringtető alapvezetékhez is csatlakoznak.

A találmányi gondolat több részfelismerés együttese és azok összehangolása. Ezek sorában a legfontosabb az a felismerés, hogy a hurkolt melegvízellátó hálózat nem csupán „második fogyasztó alapvezetékkel”, hanem keringtető alapvezetékkel is megvalósítható, és így a kívánt cél elérésére magát a hagyományosan kialakított fogyasztói alapvezetéket lehet fölhasználni. Része a találmányi gondolatnak az is, hogy csúcsfogyasztás idején a keringtető visszatérő alapvezeték vizet tud szállítani a fogyasztói pontokra, és így tehermentesíti a fogyasztói vezetékhálózatot.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti központi melegvízellátó berendezés előnyösen lakó- és kommunális épületekben lévő melegvízfogyasztók ellátására - amely berendezésnek hőtermelője és/vagy hőcserélője és/vagy melegvíztárolója, keringtető szivattyúja és ezeket összekötő csőhálózata, valamint fővezetékekből, alapvezetékekből és felszálló vezetékekből álló elosztó csőhálózata van - oly módon kialakítva, hogy a melegvíztároló fogyasztói alapvezetékre van csatlakoztatva, melyből legalább egy előre menő felszálló vezeték, valamint ugyancsak legalább egy visszatérő felszálló vezeték ágazik el, a visszatérő felszálló vezetékekhez keringtető visszatérő alapvezeték kapcsolódik, a visszatérő felszálló vezetékek adott esetben átkötések útján előre menő felszálló vezetékekkel vannak kapcsolatban, a visszatérő felszálló vezetékekbe előnyösen áramlástechnikai szerelvény, pl. viszszacsapó szelep és adott esetben áramlásszabályozó

-2189.301 szerv, pl. fojtó vagy elzáró szelep van beiktatva, a keringtető visszatérő alapvezetékhez pedig keringtető szivattyú és hőcserélő vagy azt helyettesítő hőtermelö, pl. kazán csatlakozik.

A találmány szerinti központi melegvízellátó berendezés további ismérve lehet, hogy a keringtető visszatérő alapvezeték fogyasztói átkötésen és adott esetben járulékos belső keringtető vezetéken keresztül a fogyasztói alapvezetékhez, a keringtető visszatérő alapvezeték pedig a melegvíztárolóhoz csatlakozik.

Az előremenő felszálló vezetékek és a visszatérő felszálló vezetékek az átkötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz, a felszálló vezetékek pedig csak a fogyasztói alapvezetékhez csatlakoznak. Az előremenő felszálló vezeték az átkötés és a visszatérő felszálló vezeték egyetlen elzárószerelvénnyel csatlakozik a fogyasztói alapvezetékhez.

A fogyasztói átkötésbe és a hőcserélőbe áramló víz hőmérsékletével vezérelt szabályozó szerelvény van beiktatva. A fogyasztói átkötésbe iktatott szabályozó szerelvény impulzusvezeték útján a hőcserélőhöz hozzárendelt hőmérsékletérzékelővel van összeköttetésben.

A hőcserélőhöz hozzárendelt hőmérsékletérzékelő a hőcserélő és a hidegvíz tápvezeték bekötési pontja között helyezkedik el. A visszatérő felszálló vezetékek közvetlenül és csupán a keringtető viszszatérő vezetékbe vannak bekötve.

A találmány szerinti központi melegvízellátó berendezés az eddig ismert megoldásokkal összehasonlítva egy sor előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Ezek között a legfontosabb az, hogy nem csupán új létesítményeknél, hanem meglévő felújítandó épületek hálózatainál is alkalmazható. Kedvező az is, hogy a csővezetékek átmérői optimálisan választhatók meg, az egyes keringtetési körök hidraulikai egyensúlya pedig a visszatérő alapvezeték hálózatot szolgáltató vezetékek megfelelő méretmegválasztásával automatikusan megvalósul.

A szerkezeti felépítés lehetővé teszi a keringtető hálózat hidraulikai és hőtechnikai beszabályozását, továbbá a keringtető felszálló vezetékek - az ún. cirkulációs vezetékek - kiiktatását, meglévő és már üzemelő berendezéseknél pedig ezek megszüntetését. Ezáltal is csökkenthető a csőlehűlésből származó höveszteség, ami a teljes üzemidőre vonatkoztatva jelentős, mert mintegy 20%-ot tesz ki.

Kedvező az is, hogy nem csupán elvileg van lehetőség arra, hogy a meglévő melegvízellátó hálózatokat energiatakarékosabb hurkolt hálózatokká alakítsuk át, hanem arra is, hogy ezt az átalakítást viszonylag csekély költséggel lehessen megvalósítani. Új létesítmények esetén jelentős az a gazdasági előny is, amely a beruházási költségekben való anyag- és munkabér-megtakarításban nyilványul meg.

A találmányt kiviteli példák kapcsán, rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra a találmány szerinti melegvízellátó berendezés egy lehetséges kiviteli alakja, a

2. ábra egy másik kiviteli változat, a

3. ánra a fogyasztói hálózat gravitációs keringtetési lehetősége, a

4. ábra áramlástechnikai szerelvény nélküli gravitációs hálózat, az

5. ábra egy további ötödik kiviteli alak, a

6. ábra egy hatodik kapcsolás' Irendezés, a

7. ábra szivattyús keringtetés egy lehetséges módj;, a

8. ábra a szivattyús keringtetés egy másik lehetősége, a

9. ábra a szivattyús keringtetés egy harmadik kiviteti alakja.

Az 1. ábrán a melegvízellátó berendezésnek azt az alapvető fölépítését láthatjuk, amelynél a fogyasztói és a keringtető alapvezeték a hagyományos megoldásokéhoz hasonlít. A hálózatból a 12 hidegvíz tápvezetéken keresztül érkező víz fölmelegedése az 1 hőcserélőben történik, ahonnan megnövekedett hőtartalommal továbbítódik a 2 melegvíztárolóba. A 2 melegvíztárolóból a használati melegvíz az 5 fogyasztói alapvezetéken keresztül a 13 fogyasztókhoz jut.

A? előremenő 18 felszálló vezeték és a visszatérő 19 felszálló vezeték a melegvizet az 5 fogyasztói alapvezetékből kapja. Az előremenő 18 felszálló vezeték és a visszatérő 19 felszálló vezeték a keringtetés folyamatossága érdekében a 7 átkötések útján van egymással kapcsolatban.

A melegvíz, cirkulálásáról a 9 keringtető szivatytyú gondoskodik. Hatására az 1 hőcserélőben és/vagy a 2 melegvíztárolóban lévő melegvíz az 5 fogyasztói alapvezetéken a 18 és a 19 felszálló vezetékeken, a 7 átkötésen, valamint a 6 keringtető visszatérő vezetéken áramlik keresztül, majd viszszajut a 9 keringtető szivattyúhoz.

A 6 keringtető visszatérő vezeték és a 2 melegvíztároló közé iktatott 15 belső keringtető vezeték a 2 melegviztároló fölfűtését segíti elő. Ebbe van beiktatva a 14 fojtószelep, amely a keringtető körök áramlástechnikai beállítását szolgálja.

Láthatók az 1. ábrán a 6 keringtető visszatérő vezetékbe és a 12 hidegvíz tápvezetékbe beiktatott 10 visszacsapó szelepek is, amelyek meggátolják, hogy hidegvíz áramolják be az 5 fogyasztói alapvezeték, valamint a 18 és 19 felszálló vezetékek által képviselt hálózatba. Az előremenő 18 felszálló vezetékekbe célszerű a 3 áramlástechnikai szerelvények, pl. visszacsapó szelepek beiktatása, melyek a 18 és 19 felszálló vezetékek rövidre záródását akadályozzák meg. A keringtető hálózat hidraulikai beszabályozása és lezárása a 4 áramlásszabályozó szervekkel történik. A visszatérő 19 felszálló vezetékihez lehet hozzárendelni az ürítővel ellátott 8 lezáró szerelvényeket, amelyek a 18 és 19 felszálló vezetékek ún. szakaszolására alkalmasak. Itt jegyezzük meg, hogy a 3 áramlástechnikai szerelvények, pl. visszacsapó szelepek adott esetben el is

-3189. 301 hagyhatók.

A 2. ábrán olyan kiviteli változatot látunk, amelynél az ún. belső keringtetés a 20 fogyasztói átkötésen, a 16 visszacsapó szelepen, valamint a 6 keringtető visszatérő vezetéken keresztül valósul meg. A 6 keringtető visszatérő vezeték a 23 keringtető bekötő vezetékek útján van a visszatérő 19 felszálló vezetékekkel összeköttetésben.

A 3. ábrán a találmány szerinti berendezésnél gravitációs keringtetés jön létre. Az alkalmazott 9 keringtető szivattyú csupán a 2 melegvíztároló tartalmának höntartását valósítja meg azáltal, hogy a benne lehűlt víz áthalad az 1 hőcserélőn, a 11 primér fűtőközeg vezetékén érkező hőenergia hatására pedig elveszett hőtartalma pótlódik, és úgy jut vissza a 2 melegvíztárolóba.

A gravitációs áramlás az 5 fogyasztói alapvezeték lehűléséből adódik. A legnagyobb nyomás a 18 és 19 felszálló vezetékekben, valamint a 7 átkötésekben jön létre, mivel ezek vannak a 2 melegviztároló fölött a legmagasabb helyzetben. A gravitációs áramlás fenntartásához nincs szükség szivattyúzásra, és így villamos áramot lehet megtakarítani. Emellett, mivel a nagyobb lehűlés nagyobb hatásfokú nyomást eredményez, ezért bizonyos fokú „önszabályozás” valósul meg. Előny az is, hogy kizárható a hidegvíz betörése, csúcsfogyasztáskor pedig a 6 keringtető visszatérő vezeték is részt tud venni a 13 fogyasztó vízellátásában.

A 4. ábrán olyan elrendezést mutatunk be, amelynél a 3 áramlástechnikai szerelvények teljes egészükben megtakaríthatók. A gravitációs hatás a 18 és 19 felszálló vezetékekben, valamint a 7 átkötésekben áramló melegvíz lehűléséből adódó sűrűségváltozás folytán jön létre, és arányos a lehűlés mértékével.

Az 5. ábrán bemutatott kiviteli példa esetében az előbbivel hasonló áramlási körülmények alakulnak ki azzal az eltéréssel, hogy az 5 fogyasztói alapvezeték és a 6 keringtető visszatérő vezeték végponti csatlakozásától távolabb elhelyezkedő előremenő felszálló vezetékekhez már csak részben lehűlt melegvíz jut el, és így ez az elrendezés előnyösen csak olyan hálózatoknál alkalmazható, ahol a 18 és felszálló vezetékek száma csekély.

A 6. ábrán föltüntetett változatnál a 7 átkötésekkel összeköttetésben lévő 18 és 19 felszálló vezetékekhez közös 8 elzáró szerelvény van hozzárendelve. Ebben az esetben csökken az 5 fogyasztói alapvezetékre való rákötések és az elzáró szerelvények száma, ami gazdasági előny. Hátrány azonban, hogy a körvezeték jelleg csak a 7 átkötésekkel öszszekapcsolt 18 és 19 felszálló vezetékek között érvényesül. E kapcsolási el rendezés járulékos előnyének tekinthető, hogy a 9 keringtető szivattyú működtetésekor bizonyos esetekben a közműhálózat nyomását növelni lehet.

A 7. ábrán a szivattyús keringtetésnek egy az 5. ábráéhoz hasonló változata látható. Ennél szivatytyús külső- és belsőköri keringtetés valósul meg.

A 3. ábra a szivattyús keringtetés egy olyan másik lehetőségét szemlélteti, ahol a keringtető hálózat ún. Tichelmann-rendszerben van kialakítva. Ebben az esetben a 18 és 19 felszálló vezetékekben és a hozzájuk tartozó 7 átkötésekben létrejövő áramkörök hossza megközelítőleg azonos, tehát ún. hidraulikai egyensúly valósítható meg.

Ugyancsak szivattyús keringtetésre látunk példát a 9. ábra esetében is. Jellegzetessége, hogy az 5 fogyasztói alapvezeték és a 6 keringtető visszatérő vezeték közé a 20 fogyasztói átkötés is be van iktatva. Az ebben elhelyezett 22 szabályozó szerelvény a 17 impulzus vezeték útján a 21 hőmérsékletérzékelővel van összeköttetésben. Ez az elrendezés alkalmas arra, hogy a 6 keringtető visszatérő vezeték táplálása csúcsfogyasztás idején segédenergia nélkül megvalósuljon. A 12 hidegvíz tápvezetékből érkező hálózati víz úgy jut be a központi melegvízellátó berendezésbe, hogy összekeveredve a 9 keringtető szivattyú által a 6 keringtető visszatérő vezetékbe betáplált melegvízzel lehűti azt. A lehűlés mértékét a 21 hőmérsékletérzékelő jelzi, és így a 20 fogyasztói átkötésbe beiktatott - hőhatásra záró 22 szabályozó szerelvény kinyit, és rátáplál a 6 keringtető visszatérő vezetékre. Az utóbbi ily módon részt vesz a 13 fogyasztók vízellátásáben. A 21 hőmérsékletérzékelő működteti tehát a 22 szabályozó szerelvény, amely szélső esetben lezárja a 20 fogyasztói átkötésen keresztül a 13 fogyasztók irányába haladó melegvíz útját. A 22 szabályozó szerelvény teljes lezárása megközelítőleg a legkisebb fogyasztás esetén következik be.

A találmány szerinti berendezés lakóépületeknél és szociális létesítményeknél egyaránt használható, sőt energiatakarékossági okokból a már meglévő berendezések ilyenné át is alakíthatók.

Claims (9)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Központi melegvízellátó berendezés, előnyösen lakó- és kommunális épületekben lévő melegvíz fogyasztók ellátására, amely berendezésnek hötermelője és/vagy hőcserélője és/vagy melegvíztárolója, keringtető szivattyúja és ezeket összekötő csőhálózata, valamint fővezetékekből, alapvezetékekből és felszálló vezetékekből álló elosztó csőhálózata van, azzal jellemezve, hogy a hőtermelő vagy a hőcserélő vagy a melegvíztároló(2) fogyasztói alapvezetékre^) van csatlakoztatva, melyből legalább egy előremenő felszálló vezetéki 18), valamint ugyancsak legalább egy visszatérő felszálló vezeték(19) ágazik el, a visszatérő felszálló vezetékekhez(19) keringtető visszatérő alapvezeték(ó) kapcsolódik, a visszatérő felszálló vezetékek(19) adott esetben átkötések(7) útján előremenő felszálló vezetékekkel 18) vannak kapcsolatban, a visszatérő felszálló vezetékekben 9) előnyösen áramlástechnikai szerelvényt), pl. visszacsapó szelep és adott esetben áramlásszabályozó szerv(4), pl. fojtó vagy

   189.301 elzáró szelep van beiktatva, a keringtető visszatérő alapvezetékekhez(6) pedig keringtető szivattyú(9) és hőcserélő(l) vagy azt helyettesítő hőtermelő, pl. kazán csatlakozik. 5
2. 2. Az 1. igénypont szerinti központi melegvizeilátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keringtető visszatérő vezeték(6) fogyasztói átkötésen(20) és adott esetben járulékos belső keringtető vezetéken(15) keresztül a fogyasztói alap- 10 vezetékhez(5) csatlakozik.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti központi melegvízellátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keringtető visszatérő vezeték(6) a melegvíztárolóval(2) van összeköttetésben. 15
4. 4. Az 1.-3. igénypontok bármelyike szerinti központi melegvizellátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az előremenő felszálló vezetékek^) és a visszatérő felszálló vezetékek(19) az átkötéseken(7) keresztül kapcsolódnak egymáshoz, 20 a felszálló vezetékek(18,19) pedig csak a fogyasztói alapvezetékhez(S) csatlakoznak.
5. 5. Az 1.-3. igénypontok bármelyike szerinti központi melegvizellátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az előremenő felszálló veze- 25 ték(18) az átkötés(7) és a visszatérő felszálló vezetékije) egyetlen elzárószerelvénnyel(8) csatlakozik a fogyasztói alapvezetékhez(5).
6. 6. Az 2.-5. igénypontok bármelyike szerinti központi melegvízellátó berendezés kiviteli alakja, az- 3Q zal jellemezve, hogy a fogyasztói átkötésbe(20) és a hőcserélőbe( 1) áramló víz hőmérsékletével vezérelt szabályozó szerelvény(22) van beiktatva.
7. 7. A 6. igénypont szerinti központi melegvízellátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy 35 a fogyasztói átkötésbe(20) iktatott szabályozó szerelvényt) impulzusvezeték(17) útján a hőcserélőhöz(l) hozzárendelt hőmérsékletérzékelővel(21) van összeköttetésben.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypontok bármelyike szerinti központi melegvizellátó berendezés kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a hőcserélőhöz(l) hozzárendelt hőmérsékletérzékelő(21) a hőcserélői 1) és a hidegvíz tápvezeték( 12) bekötési pontja(12a) között helyezkedik el. 45
9. 9. Az 1.-8. igénypontok bármelyike szerinti központi melegvízellátó berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a visszatérő felszálló vezetékek( 19) közvetlenül és csupán a keringtető visszatérő vezetékbe(ó) vannak bekötve. -n

   9 db ábra