UA134069U - Автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення - Google Patents

Abstract

Автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення включає водонагрівач у вигляді електричного котла, теплоізольований водяний теплоакумулятор, розширювальний бак, циркуляційний насос, трубопровідну обв'язку, запірну і регулюючу арматуру та систему контролю і управління. До вхідного патрубка системи підключено джерело води, а до її вихідного патрубка підключені споживачі гарячої води. Електричний котел підключений до електричної мережі через багатотарифний лічильник та оснащений блоком вибору ефективного режиму його роботи, а вихідний патрубок системи через керований триходовий кран сполучений з її вхідним патрубком.

Description

Автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення.

Запропонована корисна модель належить до комунальної теплоенергетики, а більш конкретно вона стосується конструкції засобів гарячого водопостачання або гарячого водопостачання і опалення об'єктів нерухомості таких як котеджні житлові будинки, виробничі приміщення, торгівельні підприємства, заклади харчування, соціально-культурні, учбові, медичні заклади, які не підключені до центральної мережі опалення і гарячого водопостачання.

Відомо (1, що перебої в постачанні тепла та постійне підвищення тарифів створили умови для все більшого розповсюдження локальних систем опалення, особливо у житловому секторі та в місцях, віддалених від центральних мереж опалення. Разом з цим зростання цін на теплоносії спонукає споживачів тепла удосконалювати системи опалення з метою мінімізації поточних витрат на опалення, а виробників теплогенераторів примушує удосконалювати конструкції генераторів тепла для підвищення їх ККД, безпечності та зручності в експлуатації.

Зростання популярності житлових будинків котеджного типу з сучасними системами опалення та гарячого водопостачання суттєво стимулює попит на автономні системи підігріву води.

Основу будь-якої системи енергозабезпечення об'єкту нерухомості, тобто системи опалення або ГВП є генератор тепла, який для автономних систем виконується, як окремий модуль. На даний час відомо багато типів теплогенераторів, які використовуються відповідно до конкретних вимого споживача, тобто ціни, зручності в експлуатації, витрат на енергоносії та ін. Так наприклад, сонячні батареї або теплові насоси дорогі, але використовують безкоштовне джерело енергії, газові котли зручні в експлуатації, але споживають дорогий газ, твердопаливні котли незручні в експлуатації хоча використовують дешеве паливо, часто місцевого виробництва. Привабливими з погляду на зручність в експлуатації є електричні котли, привабливість яких особливо зросла із введенням почасової тарифікації електроенергії.

Відомо, що споживання гарячої води має нестабільний характер на протязі доби, причому витрати води по годинах відрізняються у шість і більше разів. Це призводить до нестабільної роботи водопідігрівачів і мереж, які за таких умов повинні розраховуватися на максимальні витрати. Це підвищує їх вартість системи, але термін її роботи на максимальній потужності триває тільки частину доби.

Для підвищення стабільності роботи таких систем і зменшення витрат на потужне

Зо обладнання їх оснащують добовими баками-акумуляторами |2), що дає змогу здійснювати генерацію та накопичення тепла в години з низькою потребою в енергії, а витрату її здійснювати при потребі у будь-який час протягом всієї доби. Але тільки застосування добового бака- акумулятора не дозволяє суттєво знизити вартість енергоспоживання при експлуатації автономних систем (енергетичний ККД не перевищує 8-10 95, а ексергетичний - 1 Об).

З рівня техніки відомі системи гарячого водопостачання будівель на основі електричних котлів для підігрівання води. Найближчим до запропонованої корисної моделі серед відомих за технічною суттю та досягнутим результатом є "Індивідуальний тепловий пункт систем опалення і гарячого водопостачання" |З), що включає систему теплообмінників, насосів, запірно- вентильної апаратури і вузла автоматики, а також містить блок генерування теплової енергії і гарячої води у вигляді паралельно підключених електричних котлів різної потужності, з'єднаних через систему клапанів з теплообмінником і датчик температури, підключений до вузла автоматики. При цьому, невелику потребу у гарячій воді забезпечує котел малої потужності, а максимальну потребу забезпечує котел більшої потужності, або обидва разом.

Недоліком описаної індивідуального теплового пункту є його висока ціна, основна частина якої припадає на ціну потужного електрокотла, а також двох паралельних систему трубопровідної обв'язки, клапанів, датчиків температури та засобів керування і автоматики.

Задачею запропонованої корисної моделі є удосконалення відомої корисної моделі шляхом забезпечення можливості використання пільгового тарифу на генерацію тепла, а також спрощення і здешевлення конструкції всієї автономної системи підігріву води.

Поставлена задача вирішується тим, що у відомій автономній системі підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення, яка включає водонагрівач у вигляді електричного котла, теплоїзольовану накопичувальну місткість, розширювальний бак, циркуляційний насос, трубопровідну обв'язку, запірну і регулюючу арматуру та систему контролю і управління, при цьому до вхідного патрубка системи підключено джерело води, а до її вихідного патрубка підключені споживачі гарячої води, запропоновано електричний котел, підключений до електричної мережі через багатотарифний лічильник та оснащений блоком вибору ефективного режиму його роботи, а вихідний патрубок системи через керований триходовий кран, сполучений з її вхідним патрубком.

Технічним результатом від запропонованих удосконалень є використання тільки одного бо електричного котла з потужністю, яка менша від необхідної при максимальній потребі у підігрітій води, з відповідним спрощенням і зменшенням кількості елементів трубопровідної обв'язки, клапанів, датчиків температури та засобів керування і автоматики.

Суть корисної моделі ілюструється кресленнями:

На кресленні зображена гідравлічна схема запропонованої автономної системи підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення.

Запропонована автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення включає водонагрівач у вигляді електричного котла 1, водяний теплоакумулятор, виконаний найдоцільніше у вигляді двох теплоіїзольованих бойлерів 2, і розширювальний бак 3, циркуляційні насоси 4 та 5, а також з'єднувальні трубопроводи, запірну і регулюючу арматуру та датчики визначення параметрів води у характерних точках, підключені до системи контролю і управління компонентами запропонованої автономної системи. Електричний котел підключений до електричної мережі через багатотарифний лічильник. Теплоакумулятор (тобто зазначені бойлери 2) та електричний котел 1 разом із циркуляційним насосом 4 утворюють окремий циркуляційний контур. До вихідного штуцера електрокотла підключені споживачі тепла 6, якими є мережа опалення та/або гарячого водопостачання. При цьому трубопровід, що з'єднує котел із споживачами тепла оснащено датчиками контролю параметрів (температура, тиск, витрата) вихідної води. Для живлення водою запропонованої автономної системи підігріву води призначено засіб підготовки води, який найдоцільніше виконати у вигляді одно-балонної системи хімічного водоочищення. Зазначений засіб підготовки води підключений до триходового крану 7, один вихід якого підключено до вхідного штуцера електрокотла, а другий до трубопроводу, що з'єднує котел із споживачами тепла у точці "А". При цьому трубопровід, що з'єднує засіб підготовки води з триходовим краном оснащено датчиками контролю параметрів (температура, тиск, витрата) вхідної води. Зворотна вода від споживачів 6 тепла надходить до електрокотла через другий вхідний штуцер по зворотному трубопроводу 8, оснащеному датчиками контролю її параметрів. Всі зазначені датчики контролю параметрів води, що розміщені у характерних точках запропонованої системи підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення, підключені до системи контролю та керування всією запропонованою системою. Зазначена система контролю і управління оснащена блоком вибору ефективного режиму роботи нагрівача, виходячи з умови мінімізації витрат електроенергії на генерацію тепла. Електрокотел може мати додатковий змійовик для підключення до системи додаткового котла (газового або твердопаливного) а розширювальний бак може бути вбудованим у електрокотел або бути окремим пристроєм.

У процесі роботи запропонованої автономної системи, вода від джерела живлення (найчастіше від загальної мережі водопостачання об'єкта), через засіб підготовки води подається циркуляційним насосом 5 у робочий простір електрокотла 1, де вона нагрівається та накопичується в теплоакумуляторі, тобто у бойлерах 2. Від теплоакумулятора за потребою нагріта вода циркуляційним насосам 4 подається до споживачів тепла, тобто до системи опалення та/(або системи ГВП. Виходячи з конкретних потреб споживання тепла (потрібної температури та витрати води), а також виходячи із можливостей електрокотла, запропонована автономна система підігріву води може працювати в трьох режимах: генерування та накопичення тепла; генерування, накопичення і видачі тепла споживачам; тільки видачі тепла споживачам. В режимі генерування та накопичення все тепло, яке генерується електрокотлом, забезпечує тільки нарощування температури води в теплоакумуляторі і не витрачається споживачами. При такому режимі вода рухається по окремому циркуляційному контуру завдяки роботі насоса 4. Зазначений режим (генерування та накопичення тепла) слід використовувати при дії пільгового "нічного" тарифу на електроенергію, чим забезпечити повне використання можливості пільгового тарифу. В режимі генерування, накопичення і видачі тепла вода, нагріта електричним котлом, подається в теплоакумулятор і одночасно видається споживачам. Коли в теплоакумуляторі температура води досягає максимальної, то генерація тепла припиняється і система переходить в режим тільки видача тепла, який продовжується до тих пір, коли температура вихідної води опуститься до мінімально допустимої. За цим генерація тепла відновлюється. У випадку, коли вода використовується тільки для опалення, то вона у повному об'ємі від споживачів по трубопроводу 8 надходить на другий вхідний штуцер електрокотла. У випадку, коли вода використовується одночасно для опалення і для гарячого водопостачання, від споживачів до електрокотла повертається тільки частина води, тому його підживлюють свіжою водою від засобу підготовки води, яка циркуляційним насосом 5 подається до першого вхідного штуцера електрокотла. У режимі гарячого водопостачання може скластися ситуація, коли вихідна вода із електрокотла має температуру, що перевищує допустимий рівень. У цьому випадку у вихідний трубопровід електрокотла у точку "А" через триходовий кран 7 подають 60 свіжу холодну воду від засобу підготовки води, доводячи її температуру до необхідного рівня.

Контроль та керування роботою всіх компонентів запропонованої автономної системи підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення здійснюється автоматизованою системою керування, до якої надходять сигнали від датчиків контролю параметрів води, встановлених у всіх функціонально важливих точках запропонованої системи підігріву води. 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 керування забезпечує режим роботи системи з мінімальними витратами на генерацію тепла.

Запропонована автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення зберігає в собі позитивні якості найближчого аналога, але переважає його за рядом показників. Насамперед забезпечено зниження витрати на теплопостачання автономного об'єкту за рахунок використання можливостей пільгового "нічного" тарифу на електроенергію та можливості вибору найвигідніший режим роботи електрокотла. У запропонованій системі, на відміну від найближчого аналога, використано тільки один електричний котел, потужність яка менша від необхідної при максимальній потребі у підігрітій води, з відповідним спрощенням і зменшенням кількості елементів трубопровідної обв'язки, клапанів, датчиків температури та засобів керування і автоматики. Все це зменшує вартість запропонованої системи та здешевлює підігрівання води для забезпечення автономного об'єкту.

Джерела інформації: 1. С.А. Чистович. - Технологические схемь! систем теплофикации, теплоснабжения и отопления. Журнал "Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - Мо 7. - 2007. - С. 10-26. 2. А.В. Хлудов.- Горячее водоснабжение. - М. Госстройиздат. - 1957. - 464 с. 3. ША 38541 по МПК 505027/00, Е24Н 1/00 - найближчий аналог.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Автономна система підігріву води для гарячого водопостачання і/або опалення, що включає водонагрівач у вигляді електричного котла, теплоїзольований водяний теплоакумулятор, розширювальний бак, циркуляційний насос, трубопровідну обв'язку, запірну і регулюючу Зо арматуру та систему контролю і управління, при цьому до вхідного патрубка системи підключено джерело води, а до її вихідного патрубка підключені споживачі гарячої води, яка відрізняється тим, що електричний котел підключений до електричної мережі через багатотарифний лічильник та оснащений блоком вибору ефективного режиму його роботи, а вихідний патрубок системи через керований триходовий кран сполучений з її вхідним патрубком. нин . І с З нн ве м и ИН шо одеекмкооген В що К: ща с ї ши 2 р й | Ше Й КО ши . ши |. : ї дитя Жодне ! ж й чно м ! ша 4 ней