Способ регулирования температурного режима горячего водоснабжения и устройство для его осуществления



Способ регулирования температурного режима горячего водоснабжения и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2499198:

Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АРГО" (ООО НТЦ "АРГО") (RU)

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для управления горячим водоснабжением жилых и административных зданий и сооружений. Заявлены способ и устройство регулирования температурного режима горячего водоснабжения. Способ заключается в измерении температуры горячей воды Тг и поддержании ее на заданном уровне температуры горячей воды Тгз. Для получения горячей воды смешивают в смесительной камере объемом Vск воду из обратной магистрали объемом Vo с водой из подающей магистрали объемом Vп в пропорции Vо/Vп=(Тпо)/(Тгзг)-1, где Vo+Vп=Vск. Перед подачей воды из подающей магистрали в смесительную камеру фиксируют текущее значение объемного расхода горячей воды Vг, как исходное Vг(исх.). Подают воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру в форме импульса до выполнения условия Vг-Vг(исх.)=Vп, после чего подачу воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру прекращают и подают в смесительную камеру воду из обратной магистрали объемом Vo. Устройство, реализующее способ, содержит подающую магистраль, ключ, смесительную камеру, измеритель температуры воды, обратную магистраль, обратный клапан, расходомер. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для управления горячим водоснабжением жилых и административных зданий и сооружений.

Известен способ автоматического регулирования системы горячего водоснабжения (Патент РФ №2273800, F24D 17/00, 2004 г.), который включает измерение температуры горячей воды Тг и поддержание ее на заданном уровне температуры горячей воды Тгз изменением расхода греющей воды в теплообменнике.

Недостатком данного способа являются высокие энергоемкость и стоимость, а также значительная сложность реализации, обусловленные применением теплообменника и специального регулирующего клапана с приводом и необходимостью подогрева холодной воды.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ управления системой горячего водоснабжения» (Авторское свидетельство СССР №1495583, F24D 17/00, 1987 г.), принятый за прототип, заключающийся в измерении температуры горячей воды Тг и поддержании ее на заданном уровне температуры горячей воды Тгз изменением расхода греющей воды в теплообменнике, а также в измерении температуры воды в обратной магистрали То до и после первой ступени подогревателя воды.

Недостаток указанного способа заключается в значительной сложности реализации, что связано с необходимостью применения двух теплообменников. Кроме того, применение циркуляционного насоса и специального регулирующего клапана с приводом повышает энергоемкость и снижает надежность реализации данного способа регулирования горячего водоснабжения, а тепловая инерционность теплообменников отрицательно влияет на быстродействие процесса регулирования температуры воды.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении быстродействия, надежности и экономичности регулирования температурного режима горячего водоснабжения.

Технический результат достигается тем, что в способе регулирования температурного режима горячего водоснабжения, заключающемся в измерении температуры горячей воды Тг и поддержании ее на заданном уровне температуры горячей воды Тгз, а также в измерении температуры воды в обратной магистрали То, измеряют температуру воды в подающей магистрали Тп и объемный расход горячей воды Vг, причем для получения горячей воды смешивают в смесительной камере объемом Vск воду из обратной магистрали объемом Vо с водой из подающей магистрали объемом Vп в пропорции

Vо/Vп=(Tп-Tо)/(Tгз-Tг)-1,

Vо+Vп=Vск.

Перед подачей воды из подающей магистрали в смесительную камеру фиксируют текущее значение объемного расхода горячей воды Vг, как исходное Vг(исх.), подают воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру в форме импульса до выполнения условия

Vг-Vг(исх.)=Vп,

после чего подачу воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру прекращают и подают в смесительную камеру воду из обратной магистрали объемом Vо, а при выполнении условия

Vг-Vг(исх.)=Vск

завершают текущий цикл регулирования температуры горячей воды Тг и осуществляют очередной цикл регулирования температуры горячей воды Тг.

Корректируют пропорцию смешиваемой в смесительной камере воды из обратной магистрали объемом Vо с водой из подающей магистрали объемом Vп в случае, если отклонение температуры горячей воды Тг от заданного уровня температуры горячей воды Тгз превысит допустимое значение δ погрешности регулирования температуры горячей воды Тг

ггз|>δ.

Устройство для регулирования температурного режима горячего водоснабжения содержит подающую магистраль, подключенную через измеритель температуры воды в подающей магистрали и ключ к первому входу смесительной камеры, ко второму входу которой через измеритель температуры воды в обратной магистрали и обратный клапан подсоединена обратная магистраль, а выход смесительной камеры через измеритель температуры горячей воды и расходомер связан с входом потребителя горячей воды. Второй выход измерителя температуры воды в подающей магистрали соединен с первым входом блока управления, ко второму входу которого подключен блок задания температуры горячей воды, к третьему входу блока управления подсоединен второй выход расходомера, четвертый вход блока управления связан со вторым выходом измерителя температуры горячей воды, пятый вход блока управления соединен со вторым выходом измерителя температуры воды в обратной магистрали, а выход блока управления подключен ко второму входу ключа.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ регулирования температурного режима горячего водоснабжения.

Устройство содержит подающую магистраль 1, подключенную через измеритель температуры воды в подающей магистрали 2 и ключ 3 к первому входу смесительной камеры 4, ко второму входу которой через измеритель температуры воды в обратной магистрали 5 и обратный клапан 6 подсоединена обратная магистраль 7, а выход смесительной камеры 4 через измеритель температуры горячей воды 8 и расходомер 9 связан с входом потребителя горячей воды 10. Второй выход измерителя температуры воды в подающей магистрали 2 соединен с первым входом блока управления 11, ко второму входу которого подключен блок задания температуры горячей воды 12, к третьему входу блока управления 11 подсоединен второй выход расходомера 9, четвертый вход блока управления 11 связан со вторым выходом измерителя температуры горячей воды 8, пятый вход блока управления 11 соединен со вторым выходом измерителя температуры воды в обратной магистрали 5, а выход блока управления 11 подключен ко второму входу ключа 3.

Если температура горячей воды Тг отличается от заданного уровня температуры горячей воды Тгз, например, Тггз, то для обеспечения выполнения условия Тггз необходимо приращение тепловой энергии ΔQг в смесительной камере 4 объемом Vск

Δ Q г = c g V с к ( T г з T г ) ,                                                ( 1 )

где с - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·°С);

g - плотность воды, кг/м3.

С другой стороны приращение тепловой энергии ΔQг обеспечивается смешением воды из обратной магистрали 7 объемом Vо и температурой То с водой из подающей магистрали 1 объемом Vп и температурой Тп

Δ Q г = c g V п ( T п T о ) .                                                ( 2 )

Учитывая, что

V о + V п = V с к ,                                                                   ( 3 )

получаем из формул (1) и (2)

V о = V с к ( 1 ( Т г з Т г ) / ( Т п Т о ) ) ,                                 ( 4 )

V п = V с к ( Т г з Т г ) / ( Т п Т о ) ,                                          ( 5 )

V о / V п = ( Т п Т о ) / ( Т г з Т г ) 1.                                       ( 6 )

Смешение воды из обратной магистрали 7 объемом V0 и температурой То с водой из подающей магистрали 1 объемом Vп и температурой Тп в смесительной камере 4 в пропорции (6) с учетом соотношения (3) обеспечивает выполнение условия Тггз.

Реализующее способ устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 3, в качестве которого может, например, использоваться отсечной электромагнитный клапан, закрыт, и вода из обратной магистрали 7 через измеритель температуры воды в обратной магистрали 5, обратный клапан 6, смесительную камеру 4, измеритель температуры горячей воды 8, расходомер 9 подается потребителю горячей воды 10. Блок задания температуры горячей воды 12 задает значение температуры горячей воды Тгз. Измеритель температуры воды в подающей магистрали 2 обеспечивает непрерывный контроль температуры воды Тп в подающей магистрали 1, а измеритель температуры воды в обратной магистрали 5 обеспечивает непрерывный контроль температуры воды То в обратной магистрали 7.

Поскольку в исходном состоянии измеряемая измерителем температуры горячей воды 8 температура горячей воды Тгогз, блок управления 11 вычисляет по формуле (5) необходимый объем Vп подачи из подающей магистрали 1 в смесительную камеру 4, фиксирует текущее значение объемного расхода горячей воды Vг, измеряемого расходомером 9, как исходное Vг(исх.), и открывает ключ 3. При этом из-за перепада давлений воды в подающей магистрали 1 и в обратной магистрали 7 вода из обратной магистрали 7 в смесительную камеру 4 не поступает, а наличие обратного клапана 6 исключает попадание воды из подающей магистрали 1 и в обратную магистраль 7.

Импульс воды температурой Тп из подающей магистрали 1 подается в смесительную камеру 4, где смешивается с водой температурой То из обратной магистрали 7 до выполнения условия

V г V г ( и с х . ) = V п ,                                  ( 7 )

после чего ключ 3 закрывается и в смесительную камеру 4 поступает вода температурой То из обратной магистрали 7.

При выполнении условия

V г V г ( и с х . ) = V с к                                  ( 8 )

завершается текущий цикл регулирования температуры горячей воды Тг и осуществляется очередной цикл регулирования температуры горячей воды Тг фиксированием текущего значения объемного расхода горячей воды Vг, как исходное Vг(исх.), и открытием ключа 3.

Коррекция пропорции (6) смешиваемой в смесительной камере воды из обратной магистрали объемом Vо и температурой То с водой из подающей магистрали объемом Vп и температурой Тп производится блоком управления 11 лишь при отклонении температуры горячей воды Тг от заданного уровня температуры горячей воды Тгз за заданное в блоке управления 11 допустимое значение δ погрешности регулирования температуры горячей воды Тг

| Т г Т г з | > δ .                                    ( 9 )

При отсутствии потребления горячей воды, т.е. при отсутствии изменения объемного расхода горячей воды Vг, блок управления 11 закрывает ключ 3, и процесс регулирования температуры горячей воды Тг прекращается.

Таким образом, учитывая высокие рабочие ресурсы и низкие энергоемкости электромагнитного клапана и блока управления, а также отсутствие устройств со значительными тепловыми инерционностями, реализация предложенного способа позволяет обеспечить высокие быстродействие, надежность и экономичность регулирования температурного режима горячего водоснабжения.

1. Способ регулирования температурного режима горячего водоснабжения, заключающийся в измерении температуры горячей воды Тг и поддержании ее на заданном уровне температуры горячей воды Тгз, а также в измерении температуры воды в обратной магистрали То, отличающийся тем, что измеряют температуру воды в подающей магистрали Тп и объемный расход горячей воды Vг, причем для получения горячей воды смешивают в смесительной камере объемом Vск воду из обратной магистрали объемом Vo с водой из подающей магистрали объемом Vп в пропорции
Vo/Vп=(Tп-To)/(Tгз-Tг)-1, Vo+Vп=Vск, при этом перед подачей воды из подающей магистрали в смесительную камеру фиксируют текущее значение объемного расхода горячей воды Vг, как исходное Vг(исх.), подают воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру в форме импульса до выполнения условия
Vг-Vг(исх.)=Vп,
после чего подачу воду из подающей магистрали объемом Vп в смесительную камеру прекращают и подают в смесительную камеру воду из обратной магистрали объемом Vo, а при выполнении условия
Vг-Vг(исх.)=Vск завершают текущий цикл регулирования температуры горячей воды Тг и осуществляют очередной цикл регулирования температуры горячей воды Тг, причем корректируют пропорцию смешиваемой в смесительной камере воды из обратной магистрали объемом Vo с водой из подающей магистрали объемом Vп в случае, если отклонение температуры горячей воды Тг от заданного уровня температуры горячей воды Тгз превысит допустимое значение δ погрешности регулирования температуры горячей воды Тгггз|>δ.

2. Устройство для регулирования температурного режима горячего водоснабжения, отличающееся тем, что содержит подающую магистраль, подключенную через измеритель температуры воды в подающей магистрали и ключ к первому входу смесительной камеры, ко второму входу которой через измеритель температуры воды в обратной магистрали и обратный клапан подсоединена обратная магистраль, а выход смесительной камеры через измеритель температуры горячей воды и расходомер связан с входом потребителя горячей воды, причем второй выход измерителя температуры воды в подающей магистрали соединен с первым входом блока управления, ко второму входу которого подключен блок задания температуры горячей воды, к третьему входу блока управления подсоединен второй выход расходомера, четвертый вход блока управления связан со вторым выходом измерителя температуры горячей воды, пятый вход блока управления соединен со вторым выходом измерителя температуры воды в обратной магистрали, а выход блока управления подключен ко второму входу ключа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике горячего и холодного водоснабжения и теплоснабжения зданий. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в открытых системах промышленного горячего водоснабжения, оборудованных преимущественно паровыми котлами низкого и среднего давления.

Изобретение относится к установке для производства горячей хозяйственно-питьевой воды. .

Изобретение относится к устройству для распределения воды, содержащее водяной бак, содержащий нагревательное средство и термостат для нагрева воды в водяном баке и ее сохранения при температуре бака, при этом водяной бак содержит впускную трубу бака и выпускную трубу бака, причем впускная труба бака соединена с источником воды.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для неоднократного нагрева различных сред. .

Изобретение относится к области энергетики и, в частности, к установкам отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. .

Изобретение относится к тепловодоснабжению жилых, административных и производственных зданий и может быть применено в циркуляционных системах горячего водоснабжения.

Изобретение относится к устройствам и системам холодотеплоснабжения жилых и производственных помещений. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплообменникам - утилизаторам тепла хозбытовых стоков и других тепловых отходов, и может использоваться в системах отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, производственных помещений, отдельных сооружений. Теплообменник - утилизатор тепла серых стоков содержит бак-аккумулятор стоков, трубопроводы подачи и отвода стоков, трубчатый теплообменник с жидким теплоносителем, устройство для подачи воздуха в сточные воды, при этом трубопроводы подачи стоков расположены над поверхностью серых стоков в баке-аккумуляторе и снабжены сливными насадками, оборудованными в качестве устройств для подачи воздуха эжекторами-аэраторами и расположенными над поверхностью серых стоков в баке-аккумуляторе на расстоянии 2-3 калибров ширины сливных насадков, трубки теплообменника размещены по вертикальной оси под сливными насадками на расстоянии 1-2 диаметров трубок теплообменника от поверхности серых стоков в баке-аккумуляторе, причем отвод стоков выполнен в виде двух трубопроводов - переливного трубопровода для отвода загрязненных стоков и трубопровода отвода очищенных стоков, размещенного под переливным трубопроводом. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к способу циркуляции воды внутри трубопровода. В заявленном способе труба (110) введена в трубопровод (100) до передней стороны клапана (400), этим формируя двойной канал, и введенная труба (110) соединена с выходным отверстием (320) циркуляционного насоса (300) внутри трубопровода (180), и фланец (160), соединенный с трубопроводом (100), и фланец (360), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (140), и труба (120) введена в трубопровод (130) в накопитель горячей воды (200) котла и затем соединена с входным отверстием (330) насоса (300), и фланец (170), соединенный с трубопроводом (130), и фланец (370), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (150), и когда насос (300) эксплуатируется в автоматическом или ручном режиме по значению сигнала бойлера, вода циркулирует внутри трубопровода (130), трубопровода (180) и трубопровода (100), соединенного с накопителем горячей воды (200). Тем самым предотвращается подача холодной воды в начале пользования горячей водой, таким образом предотвращая потери водопроводной воды. 1 з.п. ф-лы,3 ил.

Изобретение относится к системе и способу отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод. Способ отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания, включающий следующие операции: подачу, в контуре сбросной воды, по линии отвода сточной воды к фильтрующему блоку в колонне забора сточной воды, расположенной в отдельном здании, части необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, с захватыванием и удалением в части твердых фракций сточной воды; подачу профильтрованной сточной воды к первой стороне по меньшей мере одного теплообменника и последующую подачу использованной сточной воды, после отбора от нее тепловой энергии, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой в канализационный коллектор ранее удаляемых крупных фракций, подачу, в основном контуре, рабочей среды, циркулирующей по другой стороне теплообменника, к испарителю или к компрессору теплового насоса в зависимости от выбранного операционного режима и подачу теплонесущей рабочей среды, циркулирующей в тепловом насосе, в накопительный бак дополнительного контура, а затем из бака теплопотребителю, причем теплообменник является кожухотрубчатым теплообменником. Это позволяет осуществлять простой и экономически эффективный отбор тепла от сбросных (сточных) вод. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх