UA130062U

UA130062U - THERMAL GENERATION MODULE FOR A GARDEN

Info

Publication number: UA130062U
Application number: UAU201805221U
Authority: UA
Inventors: Віктор Казимирович Корженевський
Original assignee: Віктор Казимирович Корженевський
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2018-11-26

Abstract

Теплогенеруючий модуль для садиби включає основний водонагрівач у вигляді твердопаливного котла і додатковий водонагрівач, а також розширювальний бак, циркуляційний насос, трубопровідну обв'язку, запірну і регулюючу арматуру та систему контролю і управління модулем. Він оснащений водяним теплоакумулятором. Додатковий водонагрівач виконаний у вигляді електричного котла, підключеного до електричної мережі через багатотарифний лічильник. Система контролю і управління модулем оснащена блоком вибору ефективного режиму роботи модуля.The heat generating module for the farmstead includes a main solid water boiler in the form of a solid fuel boiler and an additional water heater, as well as an expansion tank, circulation pump, piping, shut-off and control valves, and a system of control and control of the module. It is equipped with a water heat accumulator. The additional water heater is made in the form of an electric boiler connected to the electrical network through a multi-tariff counter. The module control and control system is equipped with a module for selecting the effective mode of operation of the module.

Description

Запропонована корисна модель належить до теплоенергетики, а більш конкретно вона стосується конструкції засобів опалення та гарячого водопостачання об'єктів нерухомості, не підключених до центральних систем опалення, насамперед житлових будинків котеджного типу, тобто садиб.The proposed useful model belongs to thermal power engineering, and more specifically, it concerns the design of heating and hot water supply of real estate objects that are not connected to central heating systems, primarily cottage-type residential buildings, that is, estates.

Відомо, що забрудненість повітря в містах, підвищений рівень шуму, електромагнітний смог та інші шкідливі фактори змушують частину населення перебиратися з густозаселених міських районів у більш спокійні, екологічно чисті приміські зони. Зростання популярності житлових будинків котеджного типу, зведених у приміській зоні, пояснюється також і можливістю сучасного інженерного забезпечення оселі з комфортабельністю, яка навіть перевищує рівень міської квартири. Сучасні садиби оснащаються не тільки традиційною системою опалення, але і системами гарячого водопостачання та вентиляції, і тому потребують потужного джерела тепла.It is known that air pollution in cities, increased noise level, electromagnetic smog and other harmful factors force part of the population to move from densely populated urban areas to calmer, ecologically clean suburban areas. The growing popularity of cottage-type residential buildings built in the suburban area is also explained by the possibility of modern engineering to provide housing with comfort that even exceeds the level of a city apartment. Modern homesteads are equipped not only with a traditional heating system, but also with hot water supply and ventilation systems, and therefore need a powerful heat source.

Основу будь-якої автономної системи теплозабезпечення об'єкту нерухомості, тобто системи опалення, ГВП, вентиляції, обігріву басейну та ін., є генератор тепла, у якості якого традиційно використовувався твердопаливний котел. Широка газифікація населених пунктів, яка відбувалася у минулі роки, привела до переходу більшості садиб на газові котли в системах теплопостачання. Однак високі ціни на газ та постійне їх підвищення стали серйозним стимулом для все більшого повернення до твердопаливних котлів, або комбінованих системи теплозабезпечення.The basis of any autonomous heat supply system for a real estate object, i.e. heating, domestic hot water, ventilation, pool heating, etc., is a heat generator, which traditionally used a solid fuel boiler. Widespread gasification of settlements, which took place in past years, led to the transition of most estates to gas boilers in heat supply systems. However, high gas prices and their constant increase have become a serious incentive for an increasing return to solid fuel boilers, or combined heat supply systems.

Відомо, що твердопаливні котли не дорогі та мають просту конструкцію, а головне вони використовують дешеве і доступне тверде паливо місцевого виробництва. Вони дозволяють легко вирішувати проблеми теплопостачання і гарячого водопостачання об'єктів, які не підключені до центральних систем опалення, або віддалені від газових магістралей. Особливо привабливими для споживачів стали сучасні котли довгого горіння та котли на пелетах, хоча вони теж створюють багато проблем.It is known that solid fuel boilers are not expensive and have a simple design, and most importantly, they use cheap and available locally produced solid fuel. They allow you to easily solve the problems of heat supply and hot water supply of objects that are not connected to central heating systems or are remote from gas mains. Modern long-burning boilers and pellet boilers have become especially attractive to consumers, although they also create many problems.

З рівня техніки відомі автономні системи теплозабезпечення окремих будівель на основі теплогенеруючих модулів, які поєднують у собі твердопаливний та газовий котел. Такий вид модулів на даний час став найпоширенішим. Це пояснюється тим, що під час масової газифікації населених пунктів України у вже існуючих автономних системах теплозабезпечення до традиційних твердопаливних котлів стали додавати газові котли, створюючи тим самим комбіновані модулі. В цей період при новому будівництві в системах теплозабезпечення використовувалися тільки газові котли. Останнім часом в умовах високих цін на газ автономні системи теплозабезпечення, які основані на газових котлах, стали додатково оснащати твердопаливними котлами, тобто створювати комбіновані модулі. В технічній літературі та рекламних матеріалах описані різні варіанти конструкцій комбінованих теплогенеруючих модулів |11, (21, ІЗ), які включають твердопаливні та газові котли.Autonomous heat supply systems for individual buildings based on heat-generating modules that combine a solid fuel and gas boiler are known from the state of the art. This type of modules has become the most common at the moment. This is explained by the fact that during the mass gasification of Ukrainian settlements, gas boilers began to be added to traditional solid fuel boilers in already existing autonomous heat supply systems, thereby creating combined modules. During this period, only gas boilers were used in the heat supply systems during new construction. Recently, in conditions of high gas prices, autonomous heat supply systems, which are based on gas boilers, began to be additionally equipped with solid fuel boilers, that is, to create combined modules. In the technical literature and advertising materials, various designs of combined heat-generating modules |11, (21, IZ) are described, which include solid fuel and gas boilers.

Найближчим до запропонованої корисної моделі серед відомих за технічною суттю та досягнутим результатом, є теплогенеруючий модуль |4|, що складається із двох котлів на різних видах палива. При цьому, один з котлів є газовим котлом, зручним у експлуатації, але витратний, бо працює на дорогому природному газі, а другий котел є твердопаливним, який працює на дешевому паливі, але менш зручний, бо вимагає постійного контролю та періодичної подачі палива. При експлуатації модуля твердопаливний котел використовується у якості основного, а газовий є додатковим і включається в роботу по мірі потреби. У контур твердопаливного котла вбудовано розширювальний бачок, з'єднаний з атмосферою, що дає можливість воді розширюватися без підвищення тису в трубах. Модуль обладнаний автоматизованою системою керування, яка підтримує визначену температуру та тиск в системі опалення, та включає або виключає газовий котел, чим не дає воді охолонути, коли паливо у твердопаливному котлі вигоріло.The heat-generating module |4|, consisting of two boilers on different types of fuel, is the closest to the proposed useful model among those known in terms of technical essence and the achieved result. At the same time, one of the boilers is a gas boiler, which is easy to operate, but expensive, because it runs on expensive natural gas, and the second boiler is a solid fuel boiler, which runs on cheap fuel, but is less convenient, because it requires constant monitoring and periodic fuel supply. During the operation of the module, the solid fuel boiler is used as the main one, and the gas boiler is additional and is included in the operation as needed. An expansion tank connected to the atmosphere is built into the circuit of the solid fuel boiler, which allows the water to expand without increasing the pressure in the pipes. The module is equipped with an automated control system that maintains the specified temperature and pressure in the heating system, and turns on or off the gas boiler, which prevents the water from cooling when the fuel in the solid fuel boiler has burned out.

Недоліком описаного теплогенеруючого модуля є те, що він може використовуватися в оселях, розташованих поблизу газових магістралей. Газовий котел у складі модуля при сучасних цінах на газ стає невигідним і крім всього підвищує вимоги до приміщення, в якому він змонтований, бо при одночасній роботи з твердопаливним колом виростає потреба у повітрі, яку може забезпечити потужна система вентиляції.The disadvantage of the described heat-generating module is that it can be used in homes located near gas mains. A gas boiler as part of a module becomes unprofitable at modern gas prices and, in addition, increases the requirements for the room in which it is installed, because when working with a solid fuel circuit simultaneously, the need for air increases, which can be provided by a powerful ventilation system.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого теплогенеруючого модуля шляхом розширення функціональних можливостей за рахунок заміни газового котла на електричний та оснащення засобом накопичення тепла.The useful model is based on the task of improving the well-known heat-generating module by expanding its functionality by replacing the gas boiler with an electric one and equipping it with a heat storage device.

Поставлена задача вирішується тим, що у теплогенеруючому модулі для садиби, який включає основний водонагрівач у вигляді твердопаливного котла і додатковий водонагрівач, а також розширювальний бак, циркуляційний насос, трубопровідну обв'язку, запірну і регулюючу 60 арматуру та систему контролю і управління модулем, згідно з корисною моделлю, модуль оснащений водяним теплоакумулятором, а додатковий водонагрівач виконаний у вигляді електричного котла, підключеного до електричної мережі через багатотарифний лічильник.The task is solved by the fact that in the heat-generating module for the homestead, which includes the main water heater in the form of a solid-fuel boiler and an additional water heater, as well as an expansion tank, a circulation pump, a pipeline, a shut-off and regulating valve and a control and management system of the module, according to with a useful model, the module is equipped with a water heat accumulator, and the additional water heater is made in the form of an electric boiler connected to the electric network through a multi-tariff meter.

При цьому систему контролю і управління модулем доцільно оснастити блоком вибору ефективного режиму роботи модуля.At the same time, it is advisable to equip the control and management system of the module with a unit for selecting the effective mode of operation of the module.

Технічним результатом від запропонованих удосконалень є можливість генерування та накопичення тепла при пільговому тарифі на електроенергію та використання його протягом всієї доби для можливості доведення температури води до необхідного рівня, а також використання більш доступного та зручного джерела енергії.The technical result of the proposed improvements is the possibility of generating and accumulating heat at a preferential electricity tariff and using it throughout the day for the possibility of bringing the water temperature to the required level, as well as using a more affordable and convenient energy source.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями:The essence of the useful model is explained by the drawings:

На Фіг. 1 зображена гідравлічна схема запропонованого теплогенеруючого модуля.In Fig. 1 shows the hydraulic diagram of the proposed heat generating module.

На Фіг 2 зображено варіант виконання гідравлічної схеми запропонованого теплогенеруючого модуля.Fig. 2 shows a version of the hydraulic scheme of the proposed heat-generating module.

Запропонований теплогенеруючий модуль для садиби включає основний водонагрівач у вигляді твердопаливного котла 1 і додатковий водонагрівач у вигляді електричного котла 2.The proposed heat generating module for the homestead includes a main water heater in the form of a solid fuel boiler 1 and an additional water heater in the form of an electric boiler 2.

Модуль оснащений водяним теплоакумулятором 3, розширювальним баком 4, циркуляційними насосами 5 та 6, а також з'єднувальними трубопроводами, запірною і регулюючою арматурою та системою контролю і управління модулем. Електричний котел підключений до електричної мережі через багатотарифний лічильник. Обидва водонагрівачі модуля, тобто твердопаливний котел та електричний котел, підключені до теплоакумулятора і кожен з них разом із відповідним циркуляційним насосом утворює окремий циркуляційний контур. До теплоакумулятора через циркуляційний насос 7 підключені споживачі тепла, якими є система опалення, система гарячого водопостачання, система вентиляції. Для живлення водою модуль оснащений засобом підготовки води 8, найдоцільніше це однобалонна система хімічного водоочищення з сорбційнофільтруючою сумішшю по патенту ША Мо 112581. При цьому систему гарячого водопостачання доцільно підключити до теплоакумулятора за допомогою теплообмінника у вигляді змійовика 9, розміщеного в робочому просторі теплоакумулятора. Зазначені водонагрівачі модуля та теплоакумулятор оснащені датчиками контролю температури вхідної та вихідної води. Крім цього модуль оснащений датчиком температури атмосферного повітря та датчиками температури вихідної та зворотної води. Всі зазначені датчики підключені до системиThe module is equipped with a water heat accumulator 3, an expansion tank 4, circulation pumps 5 and 6, as well as connecting pipelines, shut-off and regulating valves, and a module control and management system. The electric boiler is connected to the electric network through a multi-tariff meter. Both water heaters of the module, that is, the solid fuel boiler and the electric boiler, are connected to the heat accumulator and each of them together with the corresponding circulation pump forms a separate circulation circuit. Heat consumers, which are the heating system, the hot water supply system, and the ventilation system, are connected to the heat accumulator through the circulation pump 7. For water supply, the module is equipped with a means of preparing water 8, the most expedient is a single-cylinder chemical water purification system with a sorption-filtering mixture according to the patent of the Shaa Mo 112581. At the same time, it is advisable to connect the hot water supply system to the heat accumulator using a heat exchanger in the form of a coil 9, placed in the working space of the heat accumulator. The specified water heaters of the module and the heat accumulator are equipped with sensors for monitoring the temperature of the incoming and outgoing water. In addition, the module is equipped with an atmospheric air temperature sensor and flow and return water temperature sensors. All the specified sensors are connected to the system

Зо контролю та керування модулем. Система контролю і управління модулем оснащена блоком вибору ефективного режиму його роботи, виходячи з умови мінімізації витрат на генерацію тепла.From control and management of the module. The control and management system of the module is equipped with a unit for selecting the effective mode of its operation, based on the condition of minimizing heat generation costs.

В процесі роботи запропонованого теплогенеруючого модуля вода із мережі водопостачання проходить через однобалонну систему хімічного водоочищення 8 і надходить у робочий простір теплоакумулятора 3. У загальному вигляді тепло у запропонованому модулі генерується нагрівачами води, тобто твердопаливним котлом 1 та електричним котлом 2 та накопичується в теплоакумуляторі 3, а циркуляція цієї води забезпечується циркуляційними насосами 5 та 6. Від теплоакумулятора за потребою нагріта вода циркуляційними насосами 7 подається до споживачів тепла, якими є система опалення, система вентиляції, система ГВП та будь-які інші. При цьому нагріта вода для подачі споживачам по першому варіанту виконання модуля відбирається безпосередньо із робочого простору теплоакумулятора (Див. фіг. 1), а по другому варіанту (Див. фіг. 2) для живлення системи ГВП вода нагрівається у змійовику 9, розміщеному в робочому об'ємі теплоакумулятора.During the operation of the proposed heat-generating module, water from the water supply network passes through a single-cylinder chemical water purification system 8 and enters the working space of the heat accumulator 3. In general, the heat in the proposed module is generated by water heaters, i.e. solid fuel boiler 1 and electric boiler 2 and is accumulated in the heat accumulator 3, and the circulation of this water is provided by circulation pumps 5 and 6. Water heated from the heat accumulator as needed is supplied by circulation pumps 7 to heat consumers, which are the heating system, the ventilation system, the domestic hot water system, and any others. At the same time, heated water for supply to consumers according to the first version of the module is taken directly from the working space of the heat accumulator (see Fig. 1), and according to the second version (see Fig. 2) for powering the hot water system, the water is heated in the coil 9, located in the working the volume of the heat accumulator.

Виходячи з конкретних потреб споживання тепла та можливостей теплогенераторів, модуль може працювати в режимах: генерування та накопичення тепла; генерування, накопичення і видачі тепла споживачам; тільки видачі тепла споживачам. В режимі генерування та накопичення все тепло, яке генерується забезпечує тільки нарощування температури води в теплоакумуляторі і не витрачається. В такому режимі (генерування та накопичення тепла) слід використовувати електричний котел при дії пільгового "нічного" тарифу на електроенергію, чим забезпечити повне використання можливості пільгового тарифу. При цьому він може працювати автономно або паралельно з твердопаливним котлом. У більшості випадків електричний котел в оселі буде працювати автономно, бо твердопаливний котел у нічні часи нікому обслуговувати (поповнювати запас палива, яке вигоріло). Працюючи паралельно з твердопаливним електричний котел дає змогу нагрівати воду до високих температур, чим забезпечити можливість накопичити велику кількість енергії та використовувати її в системі високотемпературного опалення та гарячого водопостачання. В режимі генерування, накопичення і видачі тепла вода, нагріта електричним котлом або одночасно твердопаливним котлом і електричним котлом, подається в теплоакумулятор і одночасно відбирається з нього та видається споживачам. Коли в теплоакумуляторі температура води досягає максимальної, то бо генерація тепла припиняється і модуль працює в режимі тільки видача тепла. В зимовий період при сильних морозах потреба в теплі суттєво зростає, тому паралельно з електричним котлом включається в роботу і твердопаливний котел. Він може при необхідності працювати цілодобово, підтримуючи температурний режим в теплоакумуляторі на заданому рівні. При цьому твердопаливний котел виключає можливість виникнення проблем з теплопостачанням оселі, до яких можуть привести відключення подачі електроенергії при аваріях в електричних мережах, оскільки саме в зимовий період аварійні відключення електроенергії частішають.Based on the specific needs of heat consumption and the capabilities of heat generators, the module can operate in the following modes: heat generation and storage; generation, accumulation and delivery of heat to consumers; only providing heat to consumers. In the mode of generation and accumulation, all the heat that is generated ensures only the increase of the temperature of the water in the heat accumulator and is not consumed. In this mode (generation and accumulation of heat), an electric boiler should be used under the effect of a preferential "night" tariff for electricity, which ensures full use of the possibility of a preferential tariff. At the same time, it can work autonomously or in parallel with a solid fuel boiler. In most cases, the electric boiler in the house will work autonomously, because no one will service the solid fuel boiler at night (replenish the supply of fuel that has burned out). Working in parallel with a solid fuel electric boiler, it is possible to heat water to high temperatures, which provides the opportunity to accumulate a large amount of energy and use it in the system of high-temperature heating and hot water supply. In the mode of generation, accumulation and release of heat, water heated by an electric boiler or simultaneously by a solid fuel boiler and an electric boiler is supplied to the heat accumulator and simultaneously withdrawn from it and issued to consumers. When the water temperature in the heat accumulator reaches the maximum, the heat generation stops and the module works in the mode of heat output only. In the winter period, during severe frosts, the need for heat increases significantly, therefore, in parallel with the electric boiler, a solid fuel boiler is also included in the work. If necessary, it can work around the clock, maintaining the temperature regime in the heat accumulator at a given level. At the same time, the solid fuel boiler eliminates the possibility of problems with the heating supply of the home, which can lead to power outages in the event of accidents in the electrical networks, since emergency power outages are more frequent in the winter period.

Контроль та керування роботою всіх компонентів теплогенеруючого модуля здійснюється автоматизованою системою, до якої надходять дані від датчиків, встановлених у всіх функціонально важливих точках модуля. На основі отриманих даних виробляються команди на вмикання/вимикання тих чи інших робочих органів. При цьому блок вибору найефективнішого режиму у складі зазначеної автоматизованої системи забезпечує режим роботи модуля з мінімальними витратами на генерацію тепла. Виходячи із конкретних умов, модуль може працювати у режимі, коли основним генератором тепла є твердопаливний котел, а електричний котел є допоміжним, або у режимі, коли основним генератором тепла є електричний котел, а твердопаливний котел є допоміжним.Control and management of the operation of all components of the heat-generating module is carried out by an automated system, which receives data from sensors installed at all functionally important points of the module. On the basis of the received data, commands are made to turn on/off certain working bodies. At the same time, the unit for selecting the most efficient mode as part of the specified automated system ensures the mode of operation of the module with minimal costs for heat generation. Based on specific conditions, the module can work in the mode when the main heat generator is a solid fuel boiler and the electric boiler is auxiliary, or in the mode when the main heat generator is an electric boiler and the solid fuel boiler is auxiliary.

Запропонований теплогенеруючий модуль зберігає в собі позитивні якості прототипу, але переважає його за рядом показників. Запропоновані удосконалення дозволяють знизити витрати на теплопостачання садиби за рахунок використання можливостей пільгового "нічного" тарифу на електроенергію та вибирати найвигідніший режим роботи модуля шляхом комбінації теплогенераторів різних типів. Крім цього модуль має змогу швидко відновлювати загальну теплову потужність модуля до необхідного рівня, поки твердопаливний котел вийде на номінальний режим в умовах низьких температур. В результаті запропонованих удосконалень теплогенеруючий модуль використовує електроенергію, тому може використовуватися у не газифікованих населених пунктах.The proposed heat-generating module retains the positive qualities of the prototype, but surpasses it in a number of indicators. The proposed improvements make it possible to reduce the cost of heat supply to the homestead by using the opportunities of the preferential "night" tariff for electricity and to choose the most profitable mode of operation of the module by combining heat generators of different types. In addition, the module is able to quickly restore the total thermal power of the module to the required level, while the solid fuel boiler reaches the nominal mode in conditions of low temperatures. As a result of the proposed improvements, the heat-generating module uses electricity, so it can be used in non-gasified settlements.

Джерела інформації: 1. Інформаційний ресурс Інтернет за адресою: ПпИрз//ріоа.іп-лча-сот/Котрбіпігомаптауа- вівіїеєта-оїюорієпіма-5-дагомут-і-ммегдоїоріїмпут-Коїогп. 2. Інформаційний ресурс Інтернет за адресою: пір//паргида.сот/ іпдех.рпр75. 3. Інформаційний ресурс Інтернет за адресою: Ппирз/Лепто-ігаде.сот. ца/ла 235954-Как- роаКіуйспії-їмегаоїоріїмпуї. літі. 4. Інформаційний ресурс Інтернет за адресою: НЕр//розігтоу-зат. сот/оїорієпіе-дуитуа-Sources of information: 1. Internet information resource at the address: ПпИрз//риоа.ип-лча-сот/Котрбипигомаптауа-вивииета-оиюориепима-5-dagomut-i-mmegdoioriimput-Koiogp. 2. Internet information resource at the address: pir//parhyda.sot/ipdeh.rpr75. 3. Internet information resource at the address: Ppyrz/Lepto-igade.sot. tsa/la 235954-KakroaKiuyspii-imegaoioriimpui. the summer 4. Internet information resource at the address: NEr//rozhitou-zat. sot/oioriepie-duitua-

КоМаті.піті - Прототип.KoMati.piti - Prototype.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. Heat-generating module for the homestead, which includes the main water heater in the form of a solid-fuel boiler and an additional water heater, as well as an expansion tank, a circulation pump, a pipeline, a shut-off and regulating valve, and a control and management system for the module, which is distinguished by the fact that it equipped with a water heat accumulator, and the additional water heater is made in the form of an electric boiler connected to the electric network through a multi-tariff meter.

2. A heat-generating module for a homestead according to claim 1, which is characterized by the fact that the control and management system of the module is equipped with a block for selecting the effective mode of operation of the module. pe i To consumers nn NI KOMI i she : SHE ng. 1