СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВОЙ СРЕДЫ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО ДОМА

Полезная модель относится к области отопления, вентиляции и горячего и холодного водоснабжения преимущественно жилых домов. Она может быть использована для поддержания комфортной воздушно-тепловой среды и горячего водоснабжения жилых домов, к которым подведена холодная вода и лишь один энергоноситель - электрическая энергия.
Известны системы снабжения здания теплом и холодной водой, которые содержат подведенные к зданию магистральные трубопроводы тепло- и холодного водоснабжения, соединенные через запорные задвижки и, соответственно, через разводящими по зданию трубопроводами холодного водоснабжения и подающими и обратными трубопроводами теплоснабжения, соединенными с потребителями посредством стояков соответственно со смесителями холодного водоснабжения, подключенными к циркуляционному трубопроводу горячего водоснабжения, и индивидуальными системами отопления [Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1 "Отопление, водопровод, канализация" под ред. Староверова И.Г. - М.: Стройиздат, 1975, стр.70-102].
Недостатком систем являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку могут быть использованы лишь при наличии внешних магистральных трубопроводов тепло- и горячего водоснабжения.
Известны также системы снабжения здания теплом и холодной водой, которые содержат подведенные к зданию магистральные трубопроводы тепло- и холодного водоснабжения, соединенные через запорные задвижки и, соответственно, через теплосчетчик и водомер с разводящими по зданию
трубопроводами холодного водоснабжения и подающими и обратными трубопроводами теплоснабжения, соединенными с потребителями посредством стояков соответственно со смесителями холодного водоснабжения, подключенными к циркуляционному трубопроводу горячего водоснабжения, и индивидуальными системами отопления [СниП "Отопление, вентиляция и кондиционирование". СниП 2.04.05-91. п.3.15].
Эти системы также обладают относительно узкими функциональными возможностями, поскольку могут быть использованы лишь при наличии внешних магистральных трубопроводов тепло- и горячего водоснабжения.
Кроме того, известна система, содержащая подведенные к зданию магистральные трубопроводы тепло- и холодного водоснабжения, соединенные через запорные задвижки и соответственно через теплосчетчик и водомер с разводящими по зданию трубопроводами холодного водоснабжения и подающими и обратными трубопроводами теплоснабжения, соединенными с потребителями посредством стояков, соответственно, со смесителями холодного водоснабжения, подключенными к циркуляционному трубопроводу горячего водоснабжения, при этом, у каждого потребителя дополнительно оборудована установленными в местах присоединения потребителей к стоякам термотрансформирующими агрегатами, которые подключены с одной стороны к подающим и обратным стоякам теплоснабжения и стояку холодного водоснабжения, а с другой стороны - к индивидуальной системе отопления и смесителю с циркуляционным трубопроводом горячего водоснабжения, на котором смонтирован циркуляционный насос и расширительный бак, причем, термотрансформирующий агрегат включает в себя, по меньшей мере, два теплообменника, один из которых одной полостью включен в циркуляционный трубопровод горячего водоснабжения, другой полостью - подключен на входе и выходе к подающему стояку теплоснабжения, а второй теплообменник одной полостью подключен к смесителю и стояку холодного водоснабжения, а другой полостью - на входе соответственно к подающему
стояку и обратному трубопроводу индивидуальной системы отопления, а на выходе - к обратному стояку теплоснабжения [2287743, C1, F24D 3/00, Е03В 7/04, 2006.11.20].
Относительно узкие функциональные возможности присущи и этой системе, поскольку она может быть использована лишь при наличии внешних магистральных трубопроводов тепло- и горячего водоснабжения.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система, содержащая циркуляционный трубопровод горячего водоснабжения, подведенный к жилому дому магистральный трубопровод холодного водоснабжения, соединенный через запорную задвижку с разводящими по зданию трубопроводами холодного водоснабжения, соединенными посредством стояков с потребителями и с соответствующими им смесителями водоснабжения, подключенными к циркуляционному трубопроводу горячего водоснабжения, приточно-вытяжную установку, предварительный и дополнительный нагреватели воздуха, отопительный прямоточный электроводонагреватель, прямоточный электроводонагреватель горячего водоснабжения, бак-аккумулятор горячего водоснабжения, воздуховод приточного воздуха с разводкой по зданию приточного воздуха с соответствующими отводами у потребителей и воздуховод удаляемого воздуха с разводкой по зданию удаляемого воздуха с соответствующими отводами у потребителей, а также циркуляционный водопровод отопительного проточного электроводонагревателя, соединенного с нагревательными элементами предварительного и дополнительного нагревателей воздуха, при этом, ввод воздуховода приточного воздуха через предварительный нагреватель воздуха соединен с входом приточного воздуха приточно-вытяжной установки, выход приточного воздуха которой через дополнительный нагреватель воздуха соединен с разводкой по зданию приточного воздуха, разводка по зданию удаляемого воздуха соединена с входом удаляемого воздуха приточно-вытяжной установки, выход удаляемого воздуха которой соединен через вывод воздуховода удаляемого
воздуха с атмосферой, проточный электроводонагреватель горячего водоснабжения соединен соответствующими трубопроводами с вводом и выводом горячей воды бака-аккумулятора горячего водоснабжения, соединенного с циркуляционным трубопроводом горячего водоснабжения, а выходы стояков трубопроводов холодного водоснабжения соединены с вводом подачи холодной воды бака-аккумулятора горячего водоснабжения [RU 68657 U1 F24D 3/00, Е03В 7/04, 2007.11.27].
Недостатком системы являются относительно низкое качество поддержания воздушно-теплового режима, поскольку отсутствуют средства гарантированной подачи в помещения приточного воздуха и отвода удаляемого воздуха. Кроме того, система обладает относительно низкой экономичностью использования подводимой энергии, поскольку не обеспечивается эффективное использование отводимой энергии использованного воздуха, например, для предварительного нагрева приточного. Дополнительным недостатком этой системы является относительно низкая экономичность, поскольку используется единый домовой бак-аккумулятор горячего водоснабжения.
Требуемый технический результат заключается в повышении качества поддержания воздушно-теплового режима в помещениях и в повышении экономичности.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в системе, содержащей подведенный к жилому дому магистральный трубопровод холодного водоснабжения, соединенный через запорную задвижку с общедомовым стояком холодной воды, приточно-вытяжную установку, приточный воздуховод и вытяжной воздуховод, введены установленные на каждом из этажей жилого дома энергетический блок системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, энергетический блок системы автономного горячего водоснабжения и эжекционный доводчик, при этом, приточно-вытяжная установка установлена на техническом этаже жилого дома и соединена с приточным и вытяжным воздуховодами, каждый из
эжекционых доводчиков соединен с приточным воздуховодом и с соответствующим энергетическим блоком системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха через подающий и обратный трубопроводы, каждый из энергетических блоков системы автономного горячего водоснабжения соединен с общедомовым стояком холодной воды и с местами водозабора воды через подающий трубопровод горячей воды и подающий трубопровод холодной воды к местам водозабора на соответствующем этаже, а вытяжной воздуховод соединен с вытяжками удаляемого воздуха на жилых этажах.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, приточно-вытяжная установка содержит вентилятор приточного воздуха, вентилятор вытяжного воздуха, фильтр приточного воздуха, фильтр вытяжного воздуха, регенеративный теплообменник с промежуточным теплоносителем и теплонасосную установку с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, при этом, фильтр приточного воздуха, вход которого является входом наружного воздуха приточно-вытяжной установки, установлен перед вентилятором приточного воздуха, соединенным с входом приточного воздуха регенеративного теплообменника с промежуточным теплоносителем, выход которого соединен с входом приточного воздуха теплонасосной установки с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, выход приточного воздуха которой соединен с приточным воздуховодом, фильтр вытяжного воздуха установлен перед вентилятором вытяжного воздуха, соединенным с входом вытяжного воздуха регенеративного теплообменника с промежуточным теплоносителем, выход которого соединен с входом вытяжного воздуха теплонасосной установки с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, выход вытяжного воздуха которой является выходом вытяжного воздуха приточно-вытяжной установки.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, энергетический блок системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха содержит бак-аккумулятор горячей воды, прямоточный электроводонагреватель, циркуляционный насос отопительного контура, трехходовой смесительный клапан и датчик температуры, при этом, бак-аккумулятор горячей воды и прямоточный электроводонагреватель через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим обратным трубопроводом, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан, циркуляционный насос отопительного контура и датчик температуры - с соответствующим подающим трубопроводом.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, энергетический блок системы горячего водоснабжения содержит баки-аккумуляторы горячего водоснабжения, прямоточный электроводонагреватель, циркуляционный насос горячего водоснабжения, трехходовой смесительный клапан, датчик температуры и счетчик расхода холодной воды, при этом, баки-аккумуляторы горячего водоснабжения и прямоточный электроводонагреватель через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим подающим трубопроводом холодной воды к местам водозабора, через счетчик расхода холодной воды - с общедомовым стояком холодной воды, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан, циркуляционный насос горячего водоснабжения и датчик температуры - с соответствующим подающим трубопроводом горячей воды к местам водозабора.
На чертеже представлена функциональная схема система поддержания воздушно-тепловой среды и горячего водоснабжения жилого дома для частного случая многоэтажного здания с типовыми жилыми этажами и техническим этажом.
Система поддержания воздушно-тепловой среды и горячего водоснабжения жилого дома содержит подведенный к жилому дому
магистральный трубопровод 1 холодного водоснабжения, соединенный через запорную задвижку (на чертеже не показана), насос 2 подачи холодной воды и общедомовой счетчик 3 холодной воды с общедомовым стояком 4 холодной воды, приточно-вытяжную установку 5, установленную на техническом этаже жилого дома, приточный воздуховод 6 и вытяжной воздуховод 7.
Кроме того, система поддержания воздушно-тепловой среды и горячего водоснабжения жилого дома содержит установленные на каждом из этажей жилого дома энергетический блок 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, энергетический блок 9 системы автономного горячего водоснабжения и эжекционный доводчик 10.
В системе поддержания воздушно-тепловой среды и горячего водоснабжения жилого дома приточно-вытяжная установка соединена с приточным 6 и вытяжным 7 воздуховодами, каждый из эжекционых доводчиков 10 соединен с приточным воздуховодом 6 и с соответствующим энергетическим блоком 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха через подающий 11 и обратный 12 трубопроводы, каждый из энергетических блоков 9 системы автономного горячего водоснабжения соединен с общедомовым стояком 4 холодной воды и с местами водозабора воды через подающий трубопровод 13 горячей воды и подающий трубопровод 14 холодной воды к местам водозабора на соответствующем этаже, а вытяжной воздуховод 7 соединен с вытяжками удаляемого воздуха на жилых этажах.
Кроме того, приточно-вытяжная установка 5 содержит вентилятор 15 приточного воздуха, вентилятор 16 вытяжного воздуха, фильтр 17 приточного воздуха, фильтр 18 вытяжного воздуха, регенеративный теплообменник 19 с промежуточным теплоносителем и теплонасосную установку 20 с четырехходовым клапаном 21 регулирования режима работы теплонасосной установки, при этом, фильтр 17 приточного воздуха, вход которого является входом наружного воздуха приточно-вытяжной установки
5, установлен перед вентилятором 15 приточного воздуха, соединенным с входом приточного воздуха регенеративного теплообменника 19 с промежуточным теплоносителем, выход которого соединен с входом приточного воздуха теплонасосной установки 20 с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, выход приточного воздуха которой соединен с приточным воздуховодом 6, фильтр 18 вытяжного воздуха установлен перед вентилятором 16 вытяжного воздуха, соединенным с входом вытяжного воздуха регенеративного теплообменника 19 с промежуточным теплоносителем, выход которого соединен с входом вытяжного воздуха теплонасосной установки 20 с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, выход вытяжного воздуха которой является выходом вытяжного воздуха приточно-вытяжной установки 5.
Дополнительно к указанному, энергетический блок 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха содержит бак-аккумулятор 22 горячей воды, прямоточный электроводонагреватель 23, циркуляционный насос 24 отопительного контура, трехходовой смесительный клапан 25 и датчик 26 температуры, при этом, бак-аккумулятор 22 горячей воды и прямоточный электроводонагреватель 23 через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим обратным трубопроводом 12, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан 25, циркуляционный насос 24 отопительного контура и датчик 26 температуры - с соответствующим подающим трубопроводом 11.
При этом, энергетический блок 9 системы горячего водоснабжения содержит баки-аккумуляторы 27 горячего водоснабжения, прямоточный электроводонагреватель 28, циркуляционный насос 29 горячего водоснабжения, трехходовой смесительный клапан 30, датчик 31 температуры и счетчик 32 расхода холодной воды, при этом, баки-аккумуляторы 27 горячего водоснабжения и прямоточный
электроводонагреватель 28 через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим подающим трубопроводом 14 холодной воды к местам водозабора, через счетчик 32 расхода холодной воды - с общедомовым стояком 4 холодной воды, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан 30, циркуляционный насос 29 горячего водоснабжения и датчик 31 температуры - с соответствующим подающим трубопроводом 13 горячей воды к местам водозабора.
Все элементы, составляющие систему поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома, являются стандартными элементами инженерного оборудования жилых и производственных зданий. Циркуляционные насосы отопительного контура 24 и горячего водоснабжения 29 выполняются, преимущественно, с электронным регулированием частоты вращения.
Работает система поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома следующим образом.
Система поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома предназначена для поддержания комфортной воздушно-тепловой среды и для обеспечения горячей водой для хозяйственных нужд и работает в условиях подводки холодной воды от магистрального трубопровода холодной воды и только с одним подведенным к зданию энергоносителем - электроэнергией.
По функциональным признакам система поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома состоит из двух независимых систем: системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВиКВ) и системы автономного горячего водоснабжения (АГВ).
Система ОВиКВ включает в себя две части - централизованную (общедомовую) и индивидуальную для каждой квартиры (этажа).
В централизованную часть системы ОВиКВ входят приточно-вытяжная установка 5, расположенная на техническом этаже, разводящие на
техническом этаже приточные и вытяжные воздуховоды (на чертеже не показаны), вертикальные приточный 6 и вытяжной 7 воздуховоды, установленные в строительных шахтах.
Приточно-вытяжная установка 5, имеющая тракты для раздельного прохождения приточного и вытяжного воздуха, оснащена вентиляторами приточного 15 и вытяжного 16 воздуха, воздушными фильтрами приточного 17 и вытяжного 18 воздуха, регенеративным теплообменником 19 с промежуточным теплоносителем и теплонасосную установку 20 с четырехходовым клапаном 21 регулирования режима работы теплонасосной установки.
На каждом из этажей жилого дома установлены энергетический блок 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, энергетический блок 9 системы автономного горячего водоснабжения и эжекционный доводчик 10.
Энергетический блок 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха содержит бак-аккумулятор 22 горячей воды, прямоточный электроводонагреватель 23, циркуляционный насос 24 отопительного контура, трехходовой смесительный клапан 25 и датчик 26 температуры, при этом, бак-аккумулятор 22 горячей воды и прямоточный электроводонагреватель 23 через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим обратным трубопроводом 12, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан 25, циркуляционный насос 24 отопительного контура и датчик 26 температуры - с соответствующим подающим трубопроводом 11.
Энергетический блок 9 системы горячего водоснабжения содержит баки-аккумуляторы 27 горячего водоснабжения, прямоточный электроводонагреватель 28, циркуляционный насос 29 горячего водоснабжения, трехходовой смесительный клапан 30, датчик 31 температуры и счетчик 32 расхода холодной воды, при этом, баки-аккумуляторы 27 горячего водоснабжения и прямоточный
электроводонагреватель 28 через трубопроводы, оснащенные вентилями, соединены с соответствующим подающим трубопроводом 14 холодной воды к местам водозабора, через счетчик 32 расхода холодной воды - с общедомовым стояком 4 холодной воды, а через последовательно установленные трехходовой смесительный клапан 30, циркуляционный насос 29 горячего водоснабжения и датчик 31 температуры - с соответствующим подающим трубопроводом 13 горячей воды к местам водозабора.
Кроме того, жилой дом оснащен общедомовыми насосом 2 подачи холодной воды и счетчиком 3 расхода холодной воды, а также поквартирными счетчиками 32 расхода воды и двухтарифными счетчиками электроэнергии (на чертеже не показаны).
В системе поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома реализуется циклическая технология с установившимся воздушным потоком, которая работает по разомкнутой схеме. Ее задачей является постоянное обновление воздуха в помещениях жилого дома и поддержание в них комфортной тепловой среды.
Для этого удаляемый воздух забирается из верхней зоны жилых помещений с высоким содержанием влаги и загрязнений. По вытяжному воздуховоду 7 удаляемый воздух с помощью вентилятора 16 вытяжного воздуха подается в регенеративный теплообменник 19 с промежуточным теплоносителем, выход которого соединен с входом вытяжного воздуха теплонасосной установки 20 с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки, в которых этот воздух охлаждается, отдавая теплоту приточному воздуху.
Нагрев приточного воздуха осуществляется в двух последовательных ступенях. В первой (в регенеративном теплообменнике 19 с промежуточным теплоносителем), благодаря самопроизвольному процессу переноса теплоты от нагревающей среды (удаляемого воздуха) нагреваемой (приточному воздуху). Дальнейший нагрев приточного воздуха за счет более глубокого
извлечения энергии удаляемого воздуха происходит в теплонасосной установке 20 с четырехходовым клапаном регулирования режима работы теплонасосной установки. Очищенный от пыли, нагретый почти до температуры внутреннего воздуха, свежий приточный воздух по приточному воздуховоду 6 подается в эжекционные доводчики 10, например, типа ДЭ 1.6.30/30, обычно устанавливаемых под окнами жилых помещений.
Подогрев приточного воздуха до комфортного уровня осуществляется горячей водой, нагретой, примерно до 40°С, в теплообменнике (конвекторе), который вмонтирован в эжекционный доводчик 10. Теплоносителем является подготовленная в энергетическом блоке 8 горячая вода, которая циркуляционным насосом 24 по подающему трубопроводу 11 подается в теплообменник эжекционного доводчика 10. В теплообменнике тепло горячей воды передается эжектируемому воздуху. Тем самым приточный воздух, смешиваясь с эжектируемым, нагревается до комфортного уровня и через диффузор эжекционноно доводчика 10 поступает в жилые помещения.
Источником энергии в системе отопления является электроэнергия. Ее затраты осуществляются в периоды кратковременного похолодания (при температуре наружного воздуха, например, минус 24°С и ниже). Температура теплоносителя в системе отопления контролируется датчиком 31 и регулируется трехходовым смесительным клапаном 30. Холодная вода из общедомового стояка 4 холодной воды и поквартирный счетчик 32 расхода холодной воды поступает в прямоточный электроводонагреватель 28. В течение ночи, когда электрическая нагрузка жилого дома и тарифы на электроэнергию низки, осуществляется нагрев воды, преимущественно до 85°С и заполнение баков-аккумуляторов 27 горячей воды. Циркуляционный насос 29 работает постоянно. Температура горячей воды при ее водоразборе контролируется датчиком 34 и регулируется трехходовым смесительным клапаном 30. При отсутствии водоразбора (в ночные часы) циркуляция воды обеспечивается через обводную линию с перепускным клапаном (на чертеже не показано).
Таким образом, благодаря предложенной конструкции системы поддержания воздушно-теплового режима и горячего водоснабжения жилого дома повышается качество поддержания воздушно-теплового режима благодаря использованию эжекционного доводчика 10 и энергетического блока 8 системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с возможностью регулирования на каждом этаже жилого дома. Кроме того, обеспечивается более высокая экономичность использования подводимой энергии, поскольку средства выработки тепловой энергии расположения непосредственно на жилых этажах, а также благодаря эффективному использование отводимой энергии удаляемого воздуха для предварительного нагрева приточного воздуха.