RU75011U1

RU75011U1 - HEAT SUPPLY SYSTEM BASED ON THE HEAT BATTERY

Info

Publication number: RU75011U1
Application number: RU2008114964/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Дмитриевич Кикиш (UA); Борис Дмитриевич Кикиш; Станислав Евгеньевич Лесников (UA); Станислав Евгеньевич Лесников
Original assignee: Борис Дмитриевич Кикиш
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2008-07-20

Abstract

1. Система теплоснабжения на основе теплоаккумулятора, имеющая по меньшей мере один проточный теплоизолированный бак, который заполнен жидким теплоносителем и служит теплоаккумулятором, по меньшей мере один нагреватель указанного теплоносителя, связанный с указанным баком, питающий трубопровод, у которого входной конец подключен к верхней части указанного бака, а выходной конец предназначен для подключения на вход системы-потребителя тепла, циркуляционный насос, встроенный между указанным баком и указанным выходным концом указанного питающего трубопровода, возвратный трубопровод, у которого входной конец предназначен для подключения к выходу из упомянутой системы-потребителя тепла, а выходной конец подключен к придонной части указанного бака, запорно-регулирующие элементы, которые установлены соответственно на входе в указанный питающий трубопровод из указанного бака и на выходе из указанного возвратного трубопровода в указанный бак, по меньшей мере два датчика температуры жидкого теплоносителя, которые установлены соответственно в верхней части указанного бака и на указанном питающем трубопроводе перед входом в указанный циркуляционный насос или на выходе из него, и по меньшей мере одноконтурный регулируемый смеситель относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного бака, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного возвратного трубопровода.2. Система по п.1, в которой одноконтурный регулируемый смеситель имеет расположенные внутри указанного бака гибкие патрубки на входном конце питающего трубопровода и на выходном конце возвратного тр1. A heat supply system based on a heat accumulator, having at least one flow-through heat-insulated tank, which is filled with liquid heat carrier and serves as a heat accumulator, at least one heater of said heat carrier, connected with said tank, a supply pipe, in which an inlet end is connected to the upper part of said tank, and the output end is designed to connect to the input of the heat consumer system, a circulation pump built in between the specified tank and the specified output end of the specified a supply pipe, a return pipe in which the inlet end is designed to be connected to the outlet of said heat consuming system, and the outlet end is connected to the bottom of said tank, shut-off and control elements that are respectively installed at the inlet to said supply pipe from said tank and at the outlet of the specified return pipe to the specified tank, at least two temperature sensors for the liquid coolant, which are installed respectively in the upper part of the specified ba and and on said supply line in front of said circulating pump or at the outlet thereof, and at least single-circuit steering mixer relatively hot heat transfer liquid withdrawn from said tank, and a relatively cold heat transfer fluid from said return bleed truboprovoda.2. The system according to claim 1, in which the single-circuit adjustable mixer has flexible pipes located inside the specified tank at the inlet end of the supply pipe and at the outlet end of the return pipe

Description

Полезная модель относится к структуре систем теплоснабжения на основе жидкостных теплоаккумуляторов, которые оснащены (предпочтительно, но не обязательно электрическими) нагревателями. Такие системы предназначены:The utility model relates to the structure of heat supply systems based on liquid heat accumulators that are equipped with (preferably, but not necessarily electric) heaters. Such systems are intended:

для отопления и/или горячего водоснабжения преимущественно отдельно стоящих жилых и общественных зданий и производственных помещений;for heating and / or hot water supply mainly of detached residential and public buildings and industrial premises;

для относительно низкотемпературного нагрева разнообразных технологических жидкостей, в частности, растворов красителей и промывных сред во время крашения текстильных материалов, растворов для декапирования поверхностей метизов и т.п.for relatively low-temperature heating of a variety of process fluids, in particular, dye solutions and washing media during dyeing of textile materials, solutions for the decapitation of hardware surfaces, etc.

Уровень техникиState of the art

Общеизвестно, что в промышленно развитых странах потребление энергии в дневное время, когда работает большинство предприятий и общественный транспорт, существенно превышает ее потребление ночью. Это различие заметно как в отношении электроэнергии, так и в отношении углеводородных энергоносителей (в особенности, природного газа и сжиженного нефтяного газа).It is well known that in industrialized countries, energy consumption in the daytime, when most enterprises and public transport operate, significantly exceeds its consumption at night. This difference is noticeable both in relation to electricity and in relation to hydrocarbon energy carriers (in particular, natural gas and liquefied petroleum gas).

Поэтому уже давно были созданы автономные системы теплоснабжения на основе жидкостных (не обязательно водяных) теплоаккумуляторов, которые оснащены нагревателями, трубопроводной обвязкой и подходящими запорно-регулирующими элементами (в частности, кранами или вентилями).Therefore, autonomous heat supply systems based on liquid (not necessarily water) heat accumulators that are equipped with heaters, piping and suitable locking and regulating elements (in particular, taps or valves) have long been created.

Эти системы позволяют запасать тепло ночью, а расходовать его в остальное время, что особенно выгодно в странах с развитой тепловой и/или атомной электроэнергетикой, в которых ночной тариф на электроэнергию существенно ниже дневного тарифа.These systems allow you to store heat at night, and spend it the rest of the time, which is especially beneficial in countries with developed thermal and / or nuclear electricity, in which the night electricity tariff is significantly lower than the daily tariff.

Очевидно, что указанные системы теплоснабжения должны быть как можно более надежными и обеспечивать экономичное накопление и расходование тепла.It is obvious that these heat supply systems should be as reliable as possible and ensure economical accumulation and consumption of heat.

Часть этих требований легко выполнима при использовании резистивных электрических нагревателей (см., например: "Политехнический словарь". - М.: "Советская Энциклопедия", 1976, статья "Электрический нагрев", с.575) или общедоступных на рынке устройств для низкотемпературного каталитического сжигания природного газа.Some of these requirements are easily fulfilled when using resistive electric heaters (see, for example: Polytechnical Dictionary. - M .: Sovetskaya Encyclopedia, 1976, article "Electric Heating", p.575) or devices commonly available on the market for low-temperature catalytic burning natural gas.

Действительно, указанные нагреватели имеют почти 100% кпд, что - при условии надежной теплоизоляции теплоаккумулятора и трубопроводной обвязки - обеспечивает эффективное накопление и сохранение тепла.Indeed, these heaters have almost 100% efficiency, which, provided that the heat accumulator and piping are thermally insulated, ensures efficient heat storage and storage.

Известны попытки усовершенствования таких нагревателей путем замены твердых резистивных элементов из дорого нихрома дешевыми жидкими резистивными элементами на основе низко-концентрированных водных растворов общедоступных солей (см., например, патент Украины на полезную модель №23333 или RU №66873 U).There are known attempts to improve such heaters by replacing solid resistive elements from expensive nichrome with cheap liquid resistive elements based on low-concentrated aqueous solutions of commonly available salts (see, for example, Ukrainian patent for utility model No. 23333 or RU No. 66873 U).

Общеизвестны также и высокоэффективные (в том числе, каталитические и погружные) газовые горелки, которые можно использовать в жидкостных теплоаккумуляторах.Well-known and highly efficient (including catalytic and submersible) gas burners that can be used in liquid heat accumulators.

Однако такие паллиативные технические решения слабо влияют на экономичность взятых в целом систем теплоснабжения на основе теплоаккумуляторов.However, such palliative technical solutions have little effect on the cost-effectiveness of heat supply systems based on heat accumulators taken as a whole.

Поэтому производители таких систем оснащают свою продукцию сложными и дорогими средствами управления (см., например: US 6,347,748 В1; WO 2006/109994 А1; WO 2007/101592; US 2007/0187521 A1 и мн. др.).Therefore, manufacturers of such systems equip their products with complex and expensive controls (see, for example: US 6,347,748 B1; WO 2006/109994 A1; WO 2007/101592; US 2007/0187521 A1 and many others).

Из US 1,858,606 (заявленного еще в 1930 г.) известно отопительное и вентиляционное устройство на основе автономного источника тепла, которое наиболее близко к предлагаемой системе теплоснабжения по технической сущности. Оно имеет:From US 1,858,606 (declared back in 1930), a heating and ventilation device based on an autonomous heat source is known, which is closest to the proposed heat supply system by technical nature. It has:

нагреватель в виде водяного радиатора, который установлен в воздуховоде,a heater in the form of a water radiator, which is installed in the duct,

вентилятор для нагнетания воздуха в отапливаемое помещение через указанный воздуховод,a fan for pumping air into the heated room through the specified duct,

смеситель (названный в оригинале «смесительный демпфер») нагретого и атмосферного воздуха иa mixer (named “mixing damper” in the original) of heated and atmospheric air and

автоматизированную систему управления, которая учитывает температуру теплоносителя на входе в нагреватель и температуру воздуха в отапливаемом помещении и обеспечивает с помощью запорно-регулирующих средств управление потоками указанных водяного и воздушного теплоносителей.an automated control system that takes into account the temperature of the coolant at the inlet to the heater and the temperature of the air in the heated room and provides, with the help of shut-off and regulating means, the control of the flows of these water and air coolants.

Смешивание нагретого и атмосферного воздуха в зависимости от температуры внутри отапливаемого помещения позволяет настраивать описанное устройство на работу в широком температурном диапазоне.Mixing heated and atmospheric air depending on the temperature inside the heated room allows you to configure the described device to work in a wide temperature range.

Однако использование воздуха как промежуточного теплоносителя внутри описанного устройства придает ему громоздкость и не позволяет гибко регулировать температуру жидкого теплоносителя на входе по мере исчерпания запаса тепла в теплоаккумуляторе.However, the use of air as an intermediate coolant inside the described device makes it cumbersome and does not allow flexible control of the temperature of the liquid coolant at the inlet as the heat reserve in the heat accumulator is exhausted.

Краткое изложение сущности полезной моделиSummary of utility model essence

В основу полезной модели положена задача создать такую систему теплоснабжения на основе жидкостного теплоаккумулятора со встроенными нагревателями, которая обеспечивала бы гибкое регулирование температуры и расхода жидкого теплоносителя на входе в систему-потребитель тепла по мере исчерпания его запаса в теплоаккумуляторе.The utility model is based on the task of creating such a heat supply system based on a liquid heat accumulator with built-in heaters that would provide flexible control of the temperature and flow rate of the liquid coolant at the entrance to the heat consumer system as its supply in the heat accumulator is exhausted.

Эта задача решена изменением трубопроводной обвязки и размещения запорно-регулирующих элементов. Соответственно, предложенная система теплоснабжения на основе теплоаккумулятора имеет:This problem is solved by changing the piping and placement of locking and regulating elements. Accordingly, the proposed heat supply system based on a heat accumulator has:

по меньшей мере, один проточный теплоизолированный бак, который заполнен жидким теплоносителем и служит теплоаккумулятором,at least one flow-through heat-insulated tank, which is filled with liquid heat carrier and serves as a heat accumulator,

по меньшей мере один нагреватель указанного теплоносителя, связанный с указанным баком,at least one heater of the specified coolant associated with the specified tank,

питающий трубопровод, у которого входной конец подключен к верхней части указанного бака, а выходной конец предназначен для подключения на вход системы-потребителя тепла,a supply pipe, in which the input end is connected to the upper part of the specified tank, and the output end is designed to connect to the input of the heat-consuming system,

циркуляционный насос, встроенный между указанным баком и указанным выходным концом указанного питающего трубопровода, a circulation pump integrated between said tank and said output end of said feed pipe,

возвратный трубопровод, у которого входной конец предназначен для подключения к выходу из упомянутой системы-потребителя тепла, а выходной конец подключен к придонной части указанного бака,a return pipe, in which the inlet end is designed to be connected to the outlet of the heat consuming system, and the outlet end is connected to the bottom of the specified tank,

запорно-регулирующие элементы, которые установлены соответственно на входе в указанный питающий трубопровод из указанного бака и на выходе из указанного возвратного трубопровода в указанный бак,locking and regulating elements that are installed respectively at the entrance to the specified supply pipe from the specified tank and at the exit from the specified return pipe to the specified tank,

по меньшей мере два датчика температуры жидкого теплоносителя, которые установлены соответственно в верхней части указанного бака и на указанном питающем трубопроводе перед входом в указанный циркуляционный насос или на выходе из него, иat least two temperature sensors of the liquid coolant, which are installed respectively in the upper part of the specified tank and on the specified supply pipe before entering or leaving the specified circulation pump, and

по меньшей мере одноконтурный регулируемый смеситель относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного бака, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного возвратного трубопровода.at least a single-circuit adjustable mixer relative to a hot liquid coolant taken from the specified tank, and a relatively cold liquid coolant taken from the specified return pipe.

Введение в конструкцию системы теплоснабжения на основе жидкостного теплоаккумулятора по меньшей мере одноконтурного регулируемого смесителя позволяет поддерживать оптимальную температуру на входе в систему-потребитель тепла путем подпитки ее только таким количеством относительно горячего жидкого теплоносителя, которое реально необходимо для поддержания заданной температуры.Introduction to the design of a heat supply system based on a liquid heat accumulator of at least a single-circuit adjustable mixer allows you to maintain the optimum temperature at the entrance to the heat consumer system by feeding it only with such an amount of relatively hot liquid coolant that is really necessary to maintain the set temperature.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что одноконтурный регулируемый смеситель имеет расположенные внутри указанного бака гибкие патрубки на входном конце питающего трубопровода и на выходном конце возвратного трубопровода и регулируемые приводы их перемещения навстречу один другому или удаления один от другого.The first additional difference is that the single-circuit adjustable mixer has flexible pipes located inside the specified tank at the inlet end of the supply pipe and at the output end of the return pipe and adjustable drives for moving them towards one another or removing one from the other.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что одноконтурный регулируемый смеситель имеет оснащенную запорно-регулирующим элементом трубчатую перемычку между указанным входным концом указанного питающего трубопровода и указанным выходным концом указанного возвратного трубопровода.The second additional difference is that the single-circuit adjustable mixer has a tubular jumper equipped with a locking and regulating element between the specified input end of the specified supply pipe and the specified output end of the specified return pipe.

Каждое из этих отдельно взятых дополнительных отличий позволяет простыми средствами оптимизировать температуру и расход жидкого теплоносителя на входе в системупотребитель тепла.Each of these separately taken additional differences allows simple means to optimize the temperature and flow rate of the liquid coolant at the entrance to the heat consumer system.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что указанная перемычка выполнена в виде прямого отрезка трубы и установлена перпендикулярно к указанным частям питающего и возвратного трубопроводов. Это позволяет упростить изготовление перемычки.The third additional difference is that the jumper is made in the form of a straight pipe segment and is installed perpendicular to the indicated parts of the supply and return pipelines. This simplifies the manufacture of jumpers.

Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что на разветвлении указанного выходного конца указанного возвратного трубопровода и указанной перемычки установлен трехходовой кран. Это расширяет возможности точного регулирования температуры жидкого теплоносителя на входе в упомянутую систему-потребитель тепла.A fourth additional difference is that a three-way valve is installed at the junction of said output end of said return pipe and said jumper. This extends the ability to accurately control the temperature of the liquid coolant at the entrance to the said heat-consuming system.

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что указанная перемычка выполнена в виде прямого отрезка трубы и установлена наклонно к указанным частям питающего и возвратного трубопроводов.The fifth additional difference is that the specified jumper is made in the form of a straight pipe segment and is installed obliquely to the indicated parts of the supply and return pipelines.

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что указанная перемычка выполнена в виде дугообразного отрезка трубы, у которого входной и выходной участки расположены The sixth additional difference is that the specified jumper is made in the form of an arcuate section of pipe, in which the input and output sections are located

соответственно в возвратном и питающем трубопроводах и направлены навстречу потоку и по потоку.respectively, in the return and supply pipelines and are directed towards the flow and downstream.

Каждое из этих отдельно взятых дополнительных отличий позволяет изменять условия подачи относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного бака, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного возвратного трубопровода.Each of these separately taken additional differences allows you to change the supply conditions for a relatively hot liquid coolant taken from the specified tank, and a relatively cold liquid coolant taken from the specified return pipe.

Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что указанный регулируемый смеситель оснащен двумя контурами смешивания относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного бака, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из указанного возвратного трубопровода, при этом:The seventh additional difference is that the specified adjustable mixer is equipped with two mixing circuits relative to the hot liquid coolant taken from the specified tank, and the relatively cold liquid coolant taken from the specified return pipe, while:

первый контур имеет расположенные внутри указанного бака гибкие патрубки на входном конце питающего трубопровода и на выходном конце возвратного трубопровода и регулируемые приводы их перемещения навстречу один другому или удаления один от другого, а второй контур имеет оснащенную запорно-регулирующим элементом трубчатую перемычку между указанным входным концом указанного питающего трубопровода и указанным выходным концом указанного возвратного трубопровода.the first circuit has flexible pipes located inside the specified tank at the inlet end of the supply pipe and at the output end of the return pipe and adjustable drives for moving them towards one another or moving away from each other, and the second circuit has a tubular jumper equipped with a shut-off-control element between the specified inlet end of the specified the supply pipe and the specified output end of the specified return pipe.

Такой двухконтурный смеситель удобно использовать в автоматизированных системах отопления и/или горячего водоснабжения на основе жидкостных теплоаккумуляторов.Such a double-circuit mixer is conveniently used in automated heating and / or hot water supply systems based on liquid heat accumulators.

Специалисту понятно,The specialist understands

что приведенные далее примеры конструктивной реализации изобретательского замысла никоим образом не ограничивают возможности дальнейшего усовершенствования систем теплоснабжения на основе жидкостных теплоаккумуляторов с использованием обычных знаний специалистов иthat the following examples of constructive implementation of the inventive concept in no way limit the possibility of further improvement of heat supply systems based on liquid heat accumulators using the usual knowledge of specialists and

что объем прав ограничивается только содержанием формулы полезной модели.that the scope of rights is limited only by the content of the utility model formula.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее сущность полезной модели поясняется детальным описанием конструкции и работы системы теплоснабжения со ссылками на чертежи, где изображены на:Further, the essence of the utility model is illustrated by a detailed description of the design and operation of the heat supply system with reference to the drawings, which depict:

фиг.1 - структурная схема системы теплоснабжения на основе жидкостного теплоаккумулятора;figure 1 is a structural diagram of a heat supply system based on a liquid heat accumulator;

фиг.2 - первый вариант расположения наклонной перемычки между питающим и возвратным трубопроводами;figure 2 - the first embodiment of the location of the inclined jumper between the supply and return pipelines;

фиг.3 - второй вариант расположения наклонной перемычки между питающим и возвратным трубопроводами;figure 3 - the second location of the inclined jumper between the supply and return pipelines;

фиг.4 - расположение дугообразной перемычки между питающим и возвратным трубопроводами.figure 4 - the location of the arcuate jumper between the supply and return pipelines.

Наилучшие воплощения изобретательского замыслаThe best embodiment of an inventive concept

Предложенная система теплоснабжения имеет (см. фиг.1):The proposed heating system has (see figure 1):

по меньшей мере один проточный теплоизолированный бак 1, который заполнен жидким теплоносителем (например: водой, антифризом и т.д.) и служит теплоаккумулятором,at least one flow-through heat-insulated tank 1, which is filled with a liquid coolant (for example: water, antifreeze, etc.) and serves as a heat accumulator,

по меньшей мере один нагреватель 2 указанного теплоносителя, связанный с баком (теплоаккумулятором) 1 (а предпочтительно батарея таких нагревателей 2, как правило, встроенных в бак (теплоаккумулятор) 1 и способных работать независимо один от другого),at least one heater 2 of said coolant associated with the tank (heat accumulator) 1 (and preferably a battery of such heaters 2, as a rule, integrated in the tank (heat accumulator) 1 and capable of working independently of one another),

питающий трубопровод 3, у которого входной конец подключен к верхней части бака (теплоаккумулятора) 1, а выходной конец предназначен для подключения на вход системы-потребителя тепла (например, системы водяного отопления жилых или производственных помещений),a supply pipe 3, in which the input end is connected to the upper part of the tank (heat accumulator) 1, and the output end is designed to connect to the input of the heat consumer system (for example, a water heating system of residential or industrial premises),

подходящий циркуляционный (например, центробежный или вихревой) насос 4, встроенный между баком (теплоаккумулятором) 1 и выходным концом питающего трубопровода 2,a suitable circulation (for example, centrifugal or vortex) pump 4, built between the tank (heat accumulator) 1 and the output end of the supply pipe 2,

возвратный трубопровод 5, у которого входной конец предназначен для подключения к выходу из системы-потребителя тепла, а выходной конец подключен к придонной части бака (теплоаккумулятора) 1,return pipe 5, in which the inlet end is designed to connect to the outlet of the heat consumer system, and the outlet end is connected to the bottom of the tank (heat accumulator) 1,

запорно-регулирующие элементы 6 и 7 (например, подходящие вентили или краны), которые установлены соответственно на входе в питающий трубопровод 3 из бака (теплоаккумулятора) 1 и на выходе из возвратного трубопровода 5 в бак (теплоаккумулятор) 1,locking and regulating elements 6 and 7 (for example, suitable valves or taps), which are installed respectively at the inlet to the supply pipe 3 from the tank (heat accumulator) 1 and at the outlet from the return pipe 5 to the tank (heat accumulator) 1,

по меньшей мере два датчика 8 и 9 температуры жидкого теплоносителя, которые установлены соответственно в верхней части бака (теплоаккумулятора) 1 и на питающем трубопроводе 3 (обычно перед входом в циркуляционный насос 4, а иногда на выходе из него), иat least two temperature sensors 8 and 9 of the liquid coolant, which are installed respectively in the upper part of the tank (heat accumulator) 1 and on the supply pipe 3 (usually before entering the circulation pump 4, and sometimes at the exit of it), and

подробно описанный далее по меньшей мере одноконтурный регулируемый смеситель относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из бака (теплоаккумулятора) 1, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из возвратного трубопровода 5.at least a single-circuit adjustable mixer described in detail below with respect to hot liquid coolant taken from the tank (heat accumulator) 1 and relatively cold liquid coolant taken from the return pipe 5.

Специалисту понятно, что питающий и возвратный трубопроводы 3 и 5, циркуляционный насос 4 и иные части системы теплоснабжения с развитыми поверхностями теплообмена также имеют теплоизоляцию, которая на чертеже условно не показана.The specialist understands that the supply and return pipelines 3 and 5, the circulation pump 4 and other parts of the heat supply system with developed heat exchange surfaces also have thermal insulation, which is not conventionally shown in the drawing.

Первый простейший одноконтурный регулируемый смеситель (см. фиг.1) имеет расположенные внутри бака (теплоаккумулятора) 1 гибкие патрубки 10 на входном конце питающего трубопровода 3 и на выходном конце возвратного трубопровода 5 и подходящие регулируемые приводы 11 их перемещения навстречу один другому или удаления один от другого. Эти приводы условно показаны на чертеже двунаправленными стрелками. На практике такими приводами могут служить механизмы управления типа «винт-гайка» с ручным или автоматическим приводом ходовых винтов, гидравлические цилиндры, водонепроницаемые шаговые электродвигатели и т.п.The first simplest single-circuit adjustable mixer (see Fig. 1) has flexible pipes 10 located inside the tank (heat accumulator) 1 at the inlet end of the supply pipe 3 and at the outlet end of the return pipe 5 and suitable adjustable drives 11 for moving them towards one another or removing one from of another. These drives are conventionally shown in the drawing with bidirectional arrows. In practice, such drives can be screw-nut control mechanisms with manual or automatic drive of lead screws, hydraulic cylinders, waterproof stepper motors, etc.

Второй простейший регулируемый одноконтурный смеситель имеет трубчатую перемычку 12 с запорно-регулирующим элементом 13, которая размещена между входным концом питающего трубопровода 3 и выходным концом возвратного трубопровода 5.The second simplest adjustable single-circuit mixer has a tubular jumper 12 with a locking and regulating element 13, which is located between the input end of the supply pipe 3 and the output end of the return pipe 5.

Перемычка 12 обычно выполнена в виде прямого отрезка трубы. Как правило, она установлена перпендикулярно к указанным частям питающего и возвратного трубопроводов The jumper 12 is usually made in the form of a straight pipe segment. As a rule, it is installed perpendicular to the indicated parts of the supply and return pipelines.

3 и 5 (см. фиг.1). Однако возможны и такие случаи, когда прямая перемычка 12 установлена наклонно к указанным частям питающего и возвратного трубопроводов 3 и 5, как это показано на фиг.2 и фиг.3.3 and 5 (see figure 1). However, there are also possible cases where the direct jumper 12 is installed obliquely to the indicated parts of the supply and return pipelines 3 and 5, as shown in FIG. 2 and FIG. 3.

Желательно, чтобы на разветвлении выходного конца возвратного трубопровода 5 и прямой перемычки 12 был установлен трехходовой кран 14.It is desirable that at the branching of the output end of the return pipe 5 and the direct jumper 12 a three-way valve 14 is installed.

И, наконец, перемычка 12 может иметь вид оснащенного запорно-регулирующим элементом 13 дугообразного отрезка трубы, у которого выходной и входной участки ориентированы в питающем и возвратном трубопроводах 3 и 5 соответственно по потоку и навстречу потоку (см. фиг.4).And, finally, the jumper 12 can be in the form of an arcuate section of pipe equipped with a locking and regulating element 13, in which the outlet and inlet sections are oriented in the supply and return pipelines 3 and 5, respectively, upstream and downstream (see Fig. 4).

В некоторых случаях регулируемый смеситель может иметь сразу два описанных выше контура смешивания относительно горячего жидкого теплоносителя, отбираемого из бака (теплоаккумулятора) 1, и относительно холодного жидкого теплоносителя, отбираемого из возвратного трубопровода 5.In some cases, an adjustable mixer may immediately have the two mixing circuits described above for a relatively hot liquid coolant taken from a tank (heat accumulator) 1 and a relatively cold liquid coolant taken from a return pipe 5.

Естественно, что бак (теплоаккумулятор) 1 может иметь -Naturally, the tank (heat accumulator) 1 can have -

произвольную геометрическую форму, которую выбирают с учетом места его установки и удобства доступа персонала для технического обслуживания, иarbitrary geometric shape, which is selected taking into account the place of its installation and ease of access of personnel for maintenance, and

разную емкость, которую определяют с учетом максимально допустимого потребления тепла в период, когда нагреватели 2 отключены.different capacity, which is determined taking into account the maximum allowable heat consumption during the period when the heaters 2 are turned off.

Любой бак (теплоаккумулятор) 1 обычно оснащен:Any tank (heat accumulator) 1 is usually equipped with:

регулятором 15 уровня теплоносителя,coolant level regulator 15,

переливной трубой 16 (по меньшей мере, часть которой может быть изготовлена из прозрачного материала) для сброса избытка жидкого теплоносителя или стравливания давления в баке (теплоаккумуляторе) 1 при случайном перегреве жидкого теплоносителя,overflow pipe 16 (at least part of which can be made of transparent material) to relieve excess liquid coolant or bleed off the pressure in the tank (heat accumulator) 1 in case of accidental overheating of the liquid coolant,

по меньшей мере, одним дополнительным датчиком 17 температуры, в частности, в придонной части бака (теплоаккумулятора) 1 иat least one additional temperature sensor 17, in particular in the bottom of the tank (heat accumulator) 1 and

не показанными на чертеже средствами подачи жидкого теплоносителя при заполнении бака (теплоаккумулятора) 1 или его слива из этого бака 1 (например, для ремонта).not shown on the drawing means of supplying liquid coolant when filling the tank (heat accumulator) 1 or its discharge from this tank 1 (for example, for repair).

Система-потребитель тепла обычно имеет вид замкнутой системы отопления и/или системы нагрева воды для технологических нужд на основе не показанного общеизвестного двухконтурного теплообменника, у которого внутренний (циркуляционный) контур замкнут на бак (теплоаккумулятор) 1, тогда как внешний контур подключен к источнику нагреваемой жидкости, и снабжен по меньшей мере одним раздаточным устройством.The heat consumer system usually takes the form of a closed heating system and / or a water heating system for technological needs on the basis of a well-known double-circuit heat exchanger not shown, in which the internal (circulation) circuit is closed to the tank (heat accumulator) 1, while the external circuit is connected to the source of the heated liquid, and is equipped with at least one dispensing device.

Мощность каждого отдельного нагревателя 2, общее количество нагревателей и их суммарную мощность выбирают:The power of each individual heater 2, the total number of heaters and their total power is selected:

с учетом установленной емкости бака (теплоаккумулятора) 1 и циркуляционного контура системы-потребителя тепла,taking into account the installed capacity of the tank (heat accumulator) 1 and the circulation circuit of the heat consumer system,

времени действия ночного тарифа на выбранный энергоноситель (которое равно максимально допустимому времени нагрева запаса жидкого теплоносителя) иthe duration of the night tariff for the selected energy carrier (which is equal to the maximum allowable time for heating the stock of liquid coolant) and

коэффициента запаса мощности, выбираемого, как правило, в интервале 1,5-3,0 (и более) с учетом минимально допустимого времени вывода системы теплоснабжения на power headroom coefficient, chosen, as a rule, in the range of 1.5-3.0 (or more) taking into account the minimum allowable time for the heat supply system to

рабочий режим и вероятности отказа используемых нагревателей.operating mode and failure probability of the used heaters.

Естественно также, что предложенная система теплоснабжения может быть оснащена общедоступными средствами автоматического управления.It is also natural that the proposed heat supply system can be equipped with generally available means of automatic control.

Описанная система теплоснабжения работает следующим образом.The described heating system operates as follows.

На подготовительном этапе бак (теплоаккумулятор) 1 при закрытых кранах 6 и 7 заполняют выбранным жидким теплоносителем до начального уровня, который задают регулятором 15. Далее -At the preparatory stage, the tank (heat accumulator) 1 with closed valves 6 and 7 is filled with the selected liquid coolant to the initial level, which is set by the regulator 15. Next -

гибкие патрубки 10 (если они использованы) обычно отводят один от другого с помощью приводов 11, и/или открывают запорно-регулирующий элемент 13 на трубчатой перемычке 12 и выставляют трехходовой кран 14 в положение «полностью открыто» (если эти элементы использованы),flexible pipes 10 (if used) are usually diverted from each other by means of actuators 11, and / or open the locking and regulating element 13 on the tubular jumper 12 and set the three-way valve 14 to the “fully open” position (if these elements are used),

включают циркуляционный насос 4, плавно открывают запорно-регулирующие элементы 6 и 7 и продолжают заливать выбранный жидкий теплоноситель до заполнения всего циркуляционного контура (включая систему-потребитель тепла) и стабилизации его уровня в баке (теплоаккумуляторе) 1.turn on the circulation pump 4, smoothly open the locking and regulating elements 6 and 7 and continue to fill in the selected liquid coolant until the entire circulation circuit (including the heat consumer system) is filled and its level in the tank (heat accumulator) 1 is stabilized.

Воздух из заполняемой системы стравливают общеизвестным путем.Air from the filled system is vented in a well-known manner.

Возможны два основных варианта взаимодействия бака (теплоаккумулятора) 1 с системой-потребителем тепла.There are two main options for the interaction of the tank (heat accumulator) 1 with the heat-consuming system.

Первый вариант предусматривает разделение процессов накопления тепла в баке (теплоаккумуляторе) 1 (в это время запорно-регулирующие элементы 6 и 7 закрыты и циркуляционный насос 4 выключен), и расходования накопленного тепла (в это время запорно-регулирующие элементы 6 и 7 по меньшей мере частично открыты и циркуляционный насос 4 включен). Это характерно для теплового запуска предложенной системы и для случаев, когда она обеспечивает теплоснабжение потребителей только в дневное время.The first option provides for the separation of the processes of heat accumulation in the tank (heat accumulator) 1 (at this time the shut-off control elements 6 and 7 are closed and the circulation pump 4 is turned off), and the expenditure of stored heat (at this time the shut-off control elements 6 and 7 at least partially open and circulation pump 4 is on). This is typical for the thermal start of the proposed system and for cases when it provides heat supply to consumers only in the daytime.

В этом варианте сначала включают все наличные нагреватели 2 на максимальную мощность и нагревают жидкий теплоноситель в баке (теплоаккумуляторе) 1 до заданной температуры, а затем включают циркуляционный насос 4, по меньшей мере частично открывают запорно-регулирующие элементы 6 и 7 и подают жидкий теплоноситель в систему-потребитель тепла. Понятно, что на момент завершения накопления тепла температура внутри бака (теплоаккумулятора) 1 практически одинакова вследствие конвективного теплообмена между верхними и придонными слоями жидкого теплоносителя и что по мере расходования запаса тепла это температурное равновесие будет нарушаться.In this embodiment, first turn on all available heaters 2 at maximum power and heat the liquid coolant in the tank (heat accumulator) 1 to a predetermined temperature, and then turn on the circulation pump 4, at least partially open the shut-off and control elements 6 and 7 and supply the coolant to heat consumer system. It is clear that at the time of completion of heat accumulation, the temperature inside the tank (heat accumulator) 1 is almost the same due to convective heat transfer between the upper and bottom layers of the liquid coolant and that this temperature equilibrium will be violated as the heat supply is consumed.

Второй вариант предусматривает одновременное пополнения запаса тепла в баке (теплоаккумуляторе) 1 и расходование тепла (преимущественно на нужды отопления).The second option provides for the simultaneous replenishment of the heat supply in the tank (heat accumulator) 1 and the consumption of heat (mainly for heating).

В этом варианте, который реализуется только в течение отопительного сезона и только в ночное время, одновременно работают нагреватели 2 (как правило, на часть своей мощности) и циркуляционный насос 4, а запорно-регулирующие элементы 6 и 7 частично открыты. Понятно, что во время работы в таком режиме температура верхнего слоя In this version, which is realized only during the heating season and only at night, heaters 2 (usually at a fraction of their capacity) and circulation pump 4 are simultaneously operating, and the shut-off and regulating elements 6 and 7 are partially open. It is clear that during operation in this mode, the temperature of the upper layer

жидкого теплоносителя в баке (теплоаккумуляторе) 1 превышает температуру в придонном слое такого теплоносителя и что это различие усиливается в дневное время.the liquid coolant in the tank (heat accumulator) 1 exceeds the temperature in the bottom layer of such a coolant and that this difference is amplified in the daytime.

Гибкое регулирование температуры и расхода жидкого теплоносителя на входе в систему-потребитель тепла по мере исчерпания его запаса в баке (теплоаккумуляторе) 1 обеспечивают по-разному в зависимости от того, какой именно одноконтурный или двухконтурный регулируемый смеситель использован.Flexible regulation of the temperature and flow rate of the liquid coolant at the inlet to the heat consumer system as its supply in the tank (heat accumulator) 1 is exhausted is provided differently depending on which single-circuit or dual-circuit adjustable mixer is used.

В первом простейшем случае такое регулирование обеспечивают только с помощью гибких патрубков 10 и запорно-регулирующих элементов 6 и 7 с учетом показаний датчиков 8 и 9 температуры. Соответственно, вначале гибкий патрубок 10 на входе в питающий трубопровод 3 изгибают и опускают в крайнее нижнее положение, а гибкий патрубок 10 на выходе из возвратного трубопровода 5 выпрямляют и также опускают в крайнее нижнее положение. Далее, по мере падения температуры в питающем трубопроводе 3, гибкий патрубок 10 на входе в этот трубопровод выпрямляют, а гибкий патрубок 10 на выходе из возвратного трубопровода 5 изгибают и поднимают. В отдельных случаях оба патрубка 10 могут быть изогнуты так, чтобы их торцы были расположены напротив один другого, как это показано на фиг.1 (в частности, дополнительной тонкой штриховой линией). При этом расход рециркулирующего жидкого теплоносителя в начальный период устанавливают с помощью запорно-регулирующих элементов 6 и 7 на минимально допустимом уровне, а по мере падения температуры в питающем трубопроводе 3 увеличивают.In the first simplest case, such regulation is provided only by means of flexible nozzles 10 and locking-regulating elements 6 and 7, taking into account the readings of temperature sensors 8 and 9. Accordingly, at first, the flexible pipe 10 at the entrance to the supply pipe 3 is bent and lowered to the lowermost position, and the flexible pipe 10 at the outlet of the return pipe 5 is straightened and also lowered to the lowermost position. Further, as the temperature drops in the supply pipe 3, the flexible pipe 10 at the entrance to this pipe is straightened, and the flexible pipe 10 at the outlet of the return pipe 5 is bent and lifted. In some cases, both nozzles 10 can be bent so that their ends are opposite each other, as shown in figure 1 (in particular, an additional thin dashed line). At the same time, the flow rate of the recirculating liquid coolant in the initial period is set using the shut-off and regulating elements 6 and 7 at the minimum acceptable level, and as the temperature drops in the supply pipe 3, increase.

Датчик 17 температуры в придонном слое жидкого теплоносителя (если он использован) позволяет более точно определять остаточный запас тепла в баке (теплоаккумуляторе) 1 и регулировать взаиморасположение гибких патрубков 10 и проходное сечение запорно-регулирующих элементов 6 и 7.The temperature sensor 17 in the bottom layer of the liquid coolant (if used) allows you to more accurately determine the residual heat in the tank (heat accumulator) 1 and to adjust the relative position of the flexible pipes 10 and the bore of the locking and regulating elements 6 and 7.

В другом простейшем случае гибкое регулирование температуры и расхода жидкого теплоносителя на входе в систему-потребитель тепла обеспечивают только с помощью перемычки 12 и запорно-регулирующих элементов 6, 7 и 13 с учетом показаний датчиков 8 и 9 температуры. Соответственно, вначале открывают только запорно-регулирующие элементы 6, 7, а затем с учетом требуемой температуры в питающем трубопроводе 3 регулируют проходные сечения этих элементов 6 и 7 и запорно-регулирующего элемента 13 на перемычке 12 таким образом, чтобы оптимизировать расход жидкого теплоносителя, рециркулирующего через бак (теплоаккумулятор) 1.In another simplest case, flexible regulation of the temperature and flow rate of the liquid coolant at the inlet to the heat consumer system is provided only with a jumper 12 and shut-off and regulating elements 6, 7 and 13, taking into account the readings of temperature sensors 8 and 9. Accordingly, at the beginning, only the locking and regulating elements 6, 7 are opened, and then, taking into account the required temperature in the supply pipe 3, the flow areas of these elements 6 and 7 and the locking and regulating element 13 on the jumper 12 are controlled in such a way as to optimize the flow rate of the heat-transfer fluid recirculating through the tank (heat accumulator) 1.

Перемычка 12, которая согласно фиг.2 имеет выходной верхний конец, изогнутый по потоку в питающем трубопроводе 3, облегчает эжекцию относительно горячего жидкого теплоносителя из бака (теплоаккумулятора) 1.The jumper 12, which according to figure 2 has an output upper end, curved upstream in the supply pipe 3, facilitates the ejection of a relatively hot liquid coolant from the tank (heat accumulator) 1.

Перемычка 12, которая согласно фиг.3 имеет входной нижний конец, изогнутый навстречу потоку в возвратном трубопроводе 5, облегчает перетекание относительно холодного жидкого теплоносителя из этого трубопровода 5 в питающий трубопровод 3.The jumper 12, which according to figure 3 has an inlet lower end, bent towards the flow in the return pipe 5, facilitates the flow of relatively cold liquid coolant from this pipe 5 into the supply pipe 3.

Перемычка 12, которая согласно фиг.4 имеет вид дугообразного отрезка трубы, одновременно облегчает эжекцию относительно горячего жидкого теплоносителя из бака (теплоаккумулятора) 1 и перетекание относительно холодного жидкого теплоносителя из возвратного The jumper 12, which according to figure 4 has the form of an arcuate segment of the pipe, simultaneously facilitates the ejection of a relatively hot liquid coolant from the tank (heat accumulator) 1 and the flow of a relatively cold liquid coolant from the return

трубопровода 5 в питающий трубопровод 3.pipeline 5 to the supply pipe 3.

Применение трехходового крана 14 и датчика 17 температуры дополнительно способствует такой оптимизации.The use of a three-way valve 14 and a temperature sensor 17 further contributes to this optimization.

Использование обоих указанных контуров для подпитки системы-потребителя тепла только таким количеством относительно горячего жидкого теплоносителя, которое реально необходимо для поддержания заданной температуры, еще более расширяет возможности гибкого регулирования работы предложенной системы теплоснабжения.The use of both of these circuits to feed the heat-consuming system only with such an amount of relatively hot liquid coolant that is really necessary to maintain the set temperature further expands the possibilities of flexible regulation of the operation of the proposed heat supply system.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенная система теплоснабжения на основе жидкостного теплоаккумулятора может быть легко изготовлена из доступных на рынке материалов и комплектующих изделий. Она удобна в эксплуатации даже при ручном управлении.The proposed heat supply system based on a liquid heat accumulator can be easily made from materials and components available on the market. It is convenient to operate even with manual operation.

Практическое применение такой системы обеспечивает гибкое регулирование температуры и расхода относительно горячего жидкого теплоносителя на входе в систему-потребитель тепла по мере исчерпания его запаса в теплоаккумуляторе.The practical application of such a system provides flexible control of temperature and flow rate relative to the hot liquid coolant at the entrance to the heat consumer system as its supply in the heat accumulator is exhausted.

Claims

1. A heat supply system based on a heat accumulator, having at least one flow-through heat-insulated tank, which is filled with liquid heat carrier and serves as a heat accumulator, at least one heater of said heat carrier, connected with said tank, a supply pipe, in which an inlet end is connected to the upper part of said tank, and the output end is designed to connect to the input of the heat consumer system, a circulation pump built in between the specified tank and the specified output end of the specified a supply pipe, a return pipe in which the inlet end is designed to be connected to the outlet of said heat consuming system, and the outlet end is connected to the bottom of said tank, shut-off and control elements that are respectively installed at the inlet to said supply pipe from said tank and at the outlet of the specified return pipe to the specified tank, at least two temperature sensors for the liquid coolant, which are installed respectively in the upper part of the specified ba and and on said supply line in front of said circulating pump or at the outlet thereof, and at least single-circuit steering mixer relatively hot heat transfer liquid withdrawn from said tank, and a relatively cold heat transfer fluid withdrawn from said return line.

2. The system according to claim 1, in which the single-circuit adjustable mixer has flexible pipes located inside the specified tank at the inlet end of the supply pipe and at the output end of the return pipe and adjustable drives for moving them towards one another or removing one from the other.

3. The system according to claim 1, in which the single-circuit adjustable mixer has a tubular jumper equipped with a locking and regulating element between the specified input end of the specified supply pipe and the specified output end of the specified return pipe.

4. The system according to claim 3, in which the specified jumper is made in the form of a straight pipe segment and is installed perpendicular to the indicated parts of the supply and return pipelines.

5. The system according to claim 4, in which at the branch of the specified output end of the specified return pipe and the specified jumpers installed three-way valve.

6. The system according to claim 3, in which the specified jumper is made in the form of a straight pipe segment and is installed obliquely to the indicated parts of the supply and return pipelines.

7. The system according to claim 3, in which the specified jumper is made in the form of an arcuate segment of pipe, in which the inlet and outlet sections are located respectively in the return and supply pipelines and are directed towards the flow and downstream.

8. The system according to claim 1, in which the specified adjustable mixer is equipped with two mixing circuits relative to the hot liquid coolant taken from the specified tank, and the relatively cold liquid coolant taken from the specified return pipe, the first circuit has flexible pipes located inside the specified tank at the input end of the supply pipe and at the output end of the return pipe and adjustable drives for moving them towards one another or removing one from the other, and the second second circuit has a shut-equipped tubular regulating element jumper between said input end of said supply conduit and said outlet end of said return conduit.