Водяная система отопления

Авторы патента:

Аверьянов Владимир Константинович (RU)

F24D10 - Системы отопления для жилых и других зданий

Владельцы патента RU 2372560:

ГОУ ВПО Военный инженерно-технический университет (RU)

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматизации управления системами отопления. Технический результат: увеличение скорости слива воды из водяной системы отопления в случае ее разгерметизации и повышение надежности всей системы. Водяная система отопления, состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, при этом на горячей и на обратной трубах установлены по одному отсечному электроклапану, также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом. Два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и с входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, а электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматизации управления системами отопления.

Известны устройства водяной системы отопления по книге «Эффективные системы отопления зданий» Стройиздат, 1988 г. [1] и патенту РФ №2005105491 «Система отопления многоэтажного здания» [2].

Система отопления многоэтажного здания по [1] и [2] содержит подающую и обратную магистрали, сообщенные с ними соответственно подающие и обратные стояки, а также размещенные в помещениях многоэтажного здания нагревательные элементы, причем нагревательные элементы могут быть подключены к стоякам по двум схемам: где нагревательные элементы подключены только к подающим стоякам и где нагревательные элементы подключены только к обратным стоякам.

Недостатком известных систем отопления многоэтажного здания по [1] и [2] является их потенциальная опасность при разгерметизации. В результате этого могут быть затоплены помещения с находящимися в них материальными ценностями (продовольственные и вещевые склады и т.д.), в некоторых случаях невосполнимыми и дорогостоящими, имеющими историческую ценность (архивы, музеи, библиотеки и др.). Причем разгерметизация системы водного отопления может произойти как естественным образом (коррозионным, превышения давления сети, брак запорно-регулирующей арматуры и др.), так и при стихийных (землетрясения, пожары и т.д.) и террористических или военных действиях.

Известно «Устройство, предотвращающее замерзание системы отопления здания» по патенту РФ №2006125921 - [3], содержащее горячий (входной) трубопровод и врезанную в него через управляемый отсечной пластинчатый клапан дополнительную трубу с открытым концом, причем управляющее устройство выполнено в виде элемента, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, у которого переходная точка лежит между комнатной температурой и 0°С.

Недостатком известного устройства [3] является невозможность его использования при авариях с разгерметизацией системы отопления здания.

Прототипом заявляемого изобретения является «Водяная система отопления» по патенту РФ №2313731, от 27.12.2007 г., F24D 10/00 - [4], состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, на горячей и на обратной трубах установлены по одному отсечному электроклапану, а также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом. Причем один сливной электроклапан установлен для слива жидкости из системы, другой - для подачи в систему воздуха, а электронасос служит для заполнения системы слитой в емкость жидкостью. Датчики разгерметизации выполнены в виде двух расходомеров, установленных на горячей и обратной трубах соответственно.

Недостатком прототипа является то, что данная система должна иметь емкость для слива воды, причем эта емкость должна быть больших размеров, что оправдано только в некоторых случаях (например, при применении антифриза для местных систем отопления индивидуальных домов). При применении в системе отопления воды применение сборной емкости экономически не целесообразно, а в некоторых случаях и невозможно из-за отсутствия необходимого пространства для ее размещения. Кроме того, слив воды в прототипе осуществляется самотеком, что увеличивает время и объемы пролива воды в помещения и как следствие увеличивает материальный ущерб. Дополнительно можно отметить, что при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) отключении электричества водяная система отопления по [4] автоматически приходит в исходное состояние, при котором продолжается затопление помещений. Вследствие вышеприведенного известная система по [4] применима в основном только для индивидуальных домов. Для многоэтажных домов и промышленных сооружений применение системы [4] проблематично.

Указанные недостатки прототипа ставят задачи увеличения скорости слива воды из водяной системы отопления и возможности применения этой системы для многоэтажных жилых и промышленных зданий, а также повышения надежности всей системы.

Сущность изобретения заключается в том, что в водяной системе отопления, состоящей из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, с установленными на горячей и на обратной трубах двумя отсечными электроклапанами, содержащей электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и два сливных электроклапана с электронасосом,

два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и со входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, а электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды. Причем в качестве отсечных и сливных электроклапанов могут быть применены вентили с приводами от электродвигателей.

Использование отличительного признака: «два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов» необходимо для того, чтобы в случае разгерметизации системы из нее слить максимально возможное количество жидкости и предотвратить ее пролив в помещения.

Соединение выходов сливных электроклапанов между собой и со входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, необходимо для того, чтобы в случае разгерметизации системы ускорить слив жидкости в канализацию и тем самим уменьшить время и количество пролива. При этом электронасос используется только как дренажный насос.

Использование в электронном блоке управления датчиков разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды необходимо для того, чтобы своевременно при разгерметизации перевести систему водяного отопления в режим слива воды и включить в работу дренажный электронасос и слить жидкость из водяной системы отопления. При этом достигается минимум возможных проливов воды в помещения.

Использование в качестве отсечных и сливных электроклапанов вентилей с приводами от электродвигателей необходимо для того, чтобы исключить при последующем (после срабатывания электронного блока управления на слив воды) отключении электричества автоматический переход системы водяного отопления в исходное состояние (при котором может продолжится затопление помещений), что повысит надежность всей системы отопления при авариях с отключением электричества. При этом применение в качестве рабочего органа дренажного электронасоса, например самого дешевого насоса центробежного типа, позволит воде свободно сливаться в канализацию, только с меньшей скоростью. При штатном режиме - работе дренажного электронасоса в системе отопления создается вакуум, за счет чего выброс воды в помещения минимальный.

На чертеже представлен схема водяной системы отопления.

Водяная система отопления состоит из горячей 1 и обратной труб 2, трубы сброса воздуха с автоматическим воздухоотводчиком 3, трубы слива воды 4 и комплекса отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой. На горячей 1 и на обратной 2 трубах установлены по одному отсечному электроклапану 6 (нормально открытому). Система водяного отопления также содержит электронный блок управления 7 с датчиками разгерметизации 8 (расположенными под каждым отопительным прибором 5), два сливных электроклапана 9 (нормально закрытых) и дренажный электронасос 10. Два сливных электроклапана 6 установлены соответственно на горячей 1 и на обратной трубах 2 после отсечных электроклапанов 6. Выходы сливных электроклапанов 9 соединены между собой и с входом дренажного электронасоса 10, выход которого подсоединен трубой слива воды 4 к канализационному трубопроводу. Электронный блок управления 7 содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды 8. В качестве отсечных и сливных электроклапанов могут быть применены вентили с приводами от электродвигателей, которые после отключения их от электроэнергии не меняют своего состояния.

Работа предложенного устройства состоит в следующем.

При нормальном режиме работы: вода подается по горячей трубе 1 к комплексу отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой, и отводится по обратной трубе 2. На трубе сброса воздуха автоматический воздухоотводчик 3 закрыт под воздействием давления воды. Через установленные на горячей 1 и на обратной 2 трубе по одному отсечные электроклапаны 6 (нормально открытые) происходит циркуляция воды. В системе водяного отопления постоянно работает электронный блок управления 7 с датчиками разгерметизации 8 (расположенными под каждым отопительным прибором 5). Два сливных электроклапана 9 (нормально закрытых) при нормальном режиме работы закрыты, дренажный электронасос 10 выключен. Электронный блок управления 7 содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды 8.

При работе на слив, в случае разгерметизации: электронный блок управления 7 получает сигнал от одного или нескольких датчиков разгерметизации 8 (расположенные под каждым отопительным прибором 5), после чего электронный блок управления 7 закрывает расположенные на горячей 1 и обратной 2 трубах отсечные электроклапаны 6 (нормально открытые). Одновременно открывает два сливных электроклапана 9 (нормально закрытые), расположенные на трубе, соединяющей горячую 1 и обратную 2 трубы со входом с электронасосом 10 (дренажного), а также включает электронасос 10, после которого вода сливается в канализацию. При этом в системе водяного отопления создается разрежение (вакуум), открывается автоматический воздухоотводчик 3 и вода из комплекса отопительных приборов 5, гидравлически соединенных между собой, быстро замещается воздухом. После определенного времени, предварительно заданного (когда вода из системы водяного отопления будет гарантированно слита), электронный блок управления 7 выключает электронасос 10, при этом нормально открытые отсечные электроклапаны 6 продолжает удерживать закрытыми, а два нормально закрытые сливных электроклапана 9 - открытыми, для слива самотеком остатков воды. В этом режиме существует опасность отключения электричества, при котором водяная система отопления перейдет в нормальный режим работы и продолжит затоплять помещения. Чтобы этого не произошло, в качестве отсечных и сливных электроклапанов применены вентили с приводами от электродвигателей, которые после отключения их от электроэнергии не меняют своего состояния.

Одновременно при проведенном переключении системы водяного отопления электронный блок управления 7 подает сигнал аварийного срабатывания обслуживающему персоналу.

Реализация устройства водяной системы отопления, состоящей из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, с установленными на горячей и на обратной трубах двумя отсечными электроклапанами, содержащей электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и два сливных электроклапана с дренажным электронасосом, что соответствует критерию "новизна", так как ранее не применялась и в литературных источниках не найдена.

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных водяных систем отопления, и это доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Реализация предложенной водяной системы отопления с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

Таким образом, применение предложенного изобретения позволяет:

- отказаться от емкости для воды, которая занимает большой объем подвала, что делает систему экономически целесообразной;

- ускорить слив воды из системы дренажным насосом, что позволяет минимизировать наносимый материальный ущерб;

- использовать систему в многоэтажных зданиях, что более актуально в современном промышленном и гражданском строительстве;

- предусмотреть проблему аварийного отключения электропитания использованием вентилей с электроприводом, что позволяет повысить надежность;

- осуществить предупреждение обслуживающего персонала о переключении в аварийный режим.

Литература

1. Книга «Эффективные системы отопления зданий». Стройиздат. 1988 г., рис. III. (4 в) стр.94.

2. Патент РФ №2005105491 от 10.08.2006 г., F24D 12/00. «Система отопления многоэтажного здания».

3. Патент РФ №№2006125921 от 27.01.2008 г., F24D 19/00. «Устройство, предотвращающее замерзание системы отопления здания».

4. Патент РФ №2313731 от 27.12.2007 г., F24D 10/00. «Водяная система отопления» - прототип.

1. Водяная система отопления, состоящая из горячей и обратной труб, трубы сброса воздуха, трубы слива воды и комплекса отопительных приборов, гидравлически соединенных между собой, установлены на горячей и на обратной трубах по одному отсечному электроклапану, а также содержит электронный блок управления с датчиками разгерметизации системы и двумя сливными электроклапанами и электронасосом, отличающаяся тем, что два сливных электроклапана установлены соответственно на горячей и на обратной трубах после отсечных электроклапанов, выходы сливных электроклапанов соединены между собой и с входом электронасоса, выход которого подсоединен к канализационному трубопроводу, а электронный блок управления содержит датчики разгерметизации системы в виде датчиков обнаружения воды.

2. Водяная система отопления по п.1, отличающаяся тем, что в качестве отсечных и сливных электроклапанов применены вентили с приводами от электродвигателей.

Изобретение относится к отопительным системам. .

Система теплоснабжения и подачи горячей воды (варианты) // 2331818

Изобретение относится к системе теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент. .

Способ регулирования теплообмена помещения // 2331024

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения зданий и сооружений. .

Способ эксплуатации систем теплоснабжения // 2323391

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для использования при эксплуатации систем отопления жилых зданий и повысить эффективность и ресурс систем теплоснабжения, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

Система теплоснабжения // 2323390

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для использования в системах централизованного и автономного теплоснабжения жилых и производственных помещений.

Водяная система отопления // 2313731

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в автоматических системах управления системами отопления. .

Система централизованного теплоснабжения и способ работы системы централизованного теплоснабжения // 2279609

Способ оптимального управления тепловым режимом в помещениях зданий и сооружений // 2260201

Изобретение относится к теплотехнике и касается способа оптимального регулирования температуры в помещении, обеспечивающего заданную температуру воздуха при минимальных затратах на потребляемую энергию.

Подпотолочный неиспаряющий расширительный бачок системы отопления и способ обнаружения медленной потери воды из системы отопления // 2256852

Изобретение относится к отоплению, точнее к системам жидкостного отопления, к оборотным системам, преимущественно водяным. .

Способ организации оптимального локального инфракрасного обогрева // 2249770

Изобретение относится к области отопления и может применяться для локального обогрева. .

Способ передачи тепловой энергии и устройство для осуществления такого способа // 2385441

Изобретение относится к способу передачи тепловой энергии

Клапанное устройство для подключения к теплофикационной сети теплообменника водозаборного устройства // 2392653

Изобретение относится к клапанному устройству и предназначено для подключения к теплофикационной сети теплообменника водозаборного устройства

Способ вентиляции и отопления нежилого помещения // 2473845

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах отопления нежилых помещений вблизи газовых котельных

Система автоматического регулирования отопления здания // 2527186

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к системам управления отоплением. Техническим результатом является поддержание допустимой температуры внутри помещений, в которых находятся люди в часы работы дежурного отопления. Система содержит локальный контроллер, дополнительный контроллер, погружной датчик температуры теплоносителя и датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, регулирующие клапаны, связанные с наружными тепловыми сетями, циркуляционный насос, перемычку с обратным клапаном, соединяющую подающий и обратный трубопроводы, а также дополнительные регулирующие клапаны, подключенные к выходам дополнительного контроллера, и дополнительные датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, подключенные к входам дополнительного контроллера, теплонасосную установку, включающую испаритель, установленный на обратном трубопроводе системы отопления, конденсатор, установленный на ответвлении подающего трубопровода к помещению, в котором могут находиться люди в часы работы дежурного отопления, компрессор с электроприводом, также система снабжена группой вентиляторов, присоединенных к отопительным приборам в контролируемом помещении. 1 ил.

Термоскважина для извлечения и/или сброса в грунт тепловой энергии // 2560867

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения. Термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии работает следующим образом. Теплоноситель 2 циркулирует по замкнутому гидравлическому контуру 5, образованному герметичной полостью 3 термоскважины 1 и полостью внутренней трубы 4. Внутренняя труба 4 дополнительно теплоизолирована пористым материалом 6 с замкнутыми порами, в связи с чем наиболее холодный теплоноситель 2 поступает без потерь температурного потенциала в наиболее теплую точку (подошва термоскважины), что обеспечивает максимальный температурный напор между грунтом и теплоносителем термоскважины. При этом за счет сжатия воздуха в замкнутых порах пористого материала 6 компенсируется температурное расширение/сжатие теплоносителя 2 термоскважины 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Газовый конвектор для отопления и вентиляции помещений // 2569372

Изобретение относится к области отопления и вентиляции помещений газовыми конвекторами. Технический результат - экономия энергии путем одновременного нагрева и вентиляции помещения без затрат дополнительной тепловой энергии. Устройство для обогрева и вентиляции помещения включает газовый конвектор с коаксиальными трубами для удаления дымовых газов и подачи наружного воздуха внутрь помещения и вентилятор. Вентилятор обеспечивает забор воздуха для горения из помещения в камеру сгорания. Торцы трубы для подачи наружного воздуха герметично соединены с наружной поверхностью трубы для удаления дымовых газов. К верхней части трубы для подачи наружного воздуха присоединен патрубок с вентилятором для нагнетания наружного воздуха в межтрубное пространство с обеспечением нагрева наружного воздуха от трубы для удаления дымовых газов и вывода нагретого чистого наружного воздуха в помещение через другой патрубок, расположенный в нижней части трубы для подачи наружного воздуха. 1 ил.

Комплекс автономного электротеплоснабжения здания // 2569403

Изобретение относится к устройствам альтернативного энергоснабжения с использованием комбинированных средств получения тепла, холода и электричества при помощи ветровой и солнечной энергии, которые предназначены преимущественно для автономного кондиционирования и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Комплекс автономного электротеплоснабжения здания установлен на крыше здания внутри прозрачного купола, в верхней зоне купола укреплен бак-накопитель теплоносителя, внутри которого размещен контейнер с теплоаккумулирующим материалом, а внутри контейнера размещен теплогенератор, кинематически связанный с валом ветропривода, бак-накопитель установлен на опорной вертикальной трубе квадратного сечения, сообщающейся с теплоносителем, теплоизолированной по двум внешним граням, замкнутый контур образуют бак, радиаторы нагрева-охлаждения, труба квадратного сечения и эрлифт, включающий воздушный насос с возможностью подачи воздуха из трубы, сообщающейся с воздушным слоем над теплоносителем в баке, в полость трубы квадратного сечения посредством микропористого распылителя, отражатель солнечных лучей выполнен в виде параболического конуса с вертикальной осью оптического фокуса, с которым совмещена вертикальная труба, на двух гранях вертикальной трубы размещены элементы Пельтье, дополнительно снабженные поглотителями солнечного излучения в виде оребренных металлических пластин, элементы Пельтье электрически соединены последовательно и подключены через разделительные диоды параллельно электрогенератору и обмотке подмагничивания ферромагнитного ротора к суммирующему диоду питания воздушного насоса и стабилизатору заряда буферного аккумулятора, подключенного через инвертор к электросети, которая соединена с переключателем режимов элементов Пельтье через регулируемый выпрямитель тока и выключателем электронагревателя теплоносителя в баке-накопителе. Изобретение должно повысить степень использования возобновляемых источников энергии. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Отопительное устройство для зданий с вентилируемым фасадом // 2598870

Изобретение относится к области теплотехники и может быть востребовано для теплоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием энергии Солнца. Получение тепла, достаточного для использования в системах отопления с повышением термодинамической эффективности системы и обеспечением потребителя тепловой энергией на основе возобновляемых источников энергии, происходит за счет того, что отопительное устройство для зданий с вентилируемым фасадом включает вентилируемый фасад 1 с верхним 2 и нижним 3 вентиляционными отверстиями, установленный на стене 7 под кровей 6 здания тепловой насос 4, теплообменник 5 которого помещен в верхнее вентиляционное отверстие, и систему отопления, состоящую из контура отопления 8 и отопительного прибора 9. Использование предлагаемого изобретения в сравнении с существующими устройствами аналогичного назначения позволит повысить температуру теплоносителя, поступающего потребителю, и устранить шум и вибрации, возникающие при работе устройства теплоснабжения. 1 ил.

Способ и устройство теплоснабжения // 2625055

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для автономного теплоснабжения - отопления и горячего водоснабжения жилых, промышленных и сельскохозяйственных помещений от внешнего источника тепла низкого потенциала с использованием тепловых насосов. Задачей изобретения является повышение экономичности теплоснабжения. Способ теплоснабжения включает отбор от воздуха и передачу в систему теплоснабжения тепла низкого потенциала с помощью теплового насоса и подогрев воздуха за счет разбрызгивания в нем воды с образованием и последующим улавливанием и удалением частиц льда и снега. Установка теплоснабжения включает тепловой насос с системой подачи воздуха, в которой имеется испаритель, вентилятор, разбрызгиватели воды и устройства улавливания и удаления льда и снега, причем выхлопной патрубок системы подачи воздуха предлагается выполнить с регулирующим шибером и подключить его байпасом к входу в систему подачи воздуха. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система теплоснабжения // 2628958

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для экономичного, экологически эффективного, автономного отопления и вентиляции зданий и сооружений, в том числе с применением тепловых насосов в резко континентальных и суровых климатических условиях, включая зону вечной мерзлоты. Система теплоснабжения здания выполняется с вентилируемым фасадом с внешним теплоизолирующим слоем, имеет внутренние приборы обогрева в здании и камеру подогрева воздуха с вентиляторами, разбрызгивателями воды и устройствами улавливания и удаления льда и снега. Камера подогрева воздуха включена с помощью раздающих и сборных коллекторов в контуры циркуляции подогретого воздуха через вентилируемый фасад здания и испарители тепловых насосов, используемых в качестве по меньшей мере части приборов обогрева. Для электроснабжения предлагается использовать солнечные батареи, совместно с аккумуляторами электроэнергии это обеспечит полностью автономное, экологически безвредное теплоснабжение. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.