Система отопления здания независимого присоединения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя
SYSTEM FOR HEATING AN INDEPENDENTLY CONNECTED BUILDING WITH ORGANISATION OF A PULSATING MODE OF MOVEMENT OF THE HEAT CARRIER THEREIN

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в системах водо-, теплоснабжения жилых и общественных зданий и производственных помещений.
Известна система теплоснабжения, включающая источник теплоты, включенный с подающим и обратным трубопроводами тепловой сети, подключенными к теплообменнику через сетевой насос, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, и систему теплопотребления с разводящими подающим и обратным трубопроводами, присоединенными к тепловой сети по независимой схеме через теплообменник. Дополнительно она снабжена самовозбуждаемым генератором гидравлического удара, импульсным нагнетателем с установленной внутри эластичной диафрагмой и обратными клапанами входа и выхода, при этом самовозбуждаемый генератор гидравлического удара установлен в подающий или обратный трубопровод тепловой сети, а импульсный нагнетатель по одну сторону эластичной диафрагмы гидравлически связан с подающим или обратным трубопроводом тепловой сети и со второй ее стороны последовательно через обратные клапаны входа и выхода включен в разводящий подающий или обратный трубопровод системы теплопотребления (RU 98060, МПК F24D 3/00, опубл. 27.09.2010).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить относительно сложную балансировку системы, низкий коэффициент теплопередачи между высокотемпературным и низкотемпературным теплоносителями, а также сложность системы управления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является система теплоснабжения, включающая отопительные приборы, подающий и обратный трубопроводы, электропривод, два односекционных мембранных насоса, состоящих из насосной и рабочей камер, соединенных жестким штоком и являющихся левой и правой секциями мембранного насоса, каждая секция мембранного насоса связана только со своим отопительным прибором, входы отопительных приборов подключены к насосным камерам, соответственно правой или левой секции мембранного насоса через нагнетательные обратные клапаны, выходы отопительных приборов подключены одновременно к обратному трубопроводу и соответственно к насосным камерам правой или левой секциям мембранного насоса через всасывающие обратные клапаны правой или левой секции. Дополнительно содержит два теплообменника горячего водоснабжения, два регулятора расхода горячей воды и два импульсных распределителя потока с ударными клапанами во входном и выходном отверстиях и боковыми отводами, связанных с общим электроприводом и подключенных параллельно к подающему трубопроводу, рабочие камеры мембранного насоса соединены с боковыми отводами импульсных распределителей потока, к выходным отверстиям импульсных распределителей потока параллельно подключены входы отопительных приборов и теплообменников горячего водоснабжения через регуляторы расхода горячей воды, причем выходы отопительных приборов и теплообменников горячего водоснабжения соединены с обратным трубопроводом через предохранительные обратные клапаны (RU 2716545, МПК F24D 3/00, F24D 17/00, опубл. 12.03.2020).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить отсутствие автоматической корректировки поддержания температуры «обратной» сетевой воды при изменениях внешней температуры и отклонениях графика качественного регулирования тепловой сети.
Технический результат заключается в наиболее полном использовании потенциала теплоносителя за счет автоматической корректировки температуры «обратной» сетевой воды, трансформации напора из сети в независимые контуры отопления и улучшения теплопередачи отопительных приборов при пульсирующей циркуляции теплоносителя.
Сущность изобретения заключается в том, что система отопления здания независимого присоединения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя включает отопительные приборы, подающий и обратный трубопроводы, два односекционных мембранных насоса, состоящих из насосной и рабочей камер, соединенных жестким штоком и являющихся левой и правой секциями двухконтурного мембранного насоса. Каждая секция двухконтурного мембранного насоса связана только со своим отопительным прибором. Дополнительно система содержит основные теплообменники, которые с одной стороны соединены соответственно с подающими и обратными трубопроводами через клапаны сильфонных регуляторов температуры, последовательно соединенных с верхним и нижним впускными клапанами, далее с рабочими камеры, и через верхний и нижний выпускные клапаны с входными вентилями. Верхний и нижний впускные клапаны, верхний и нижний выпускные клапаны связаны с механизмом переключения, жестко соединенным со штоком. С другой стороны основные теплообменники соединены с отопительными приборами и насосными камерами через всасывающие и нагнетательные обратные клапаны левой и правой секций двухконтурного мембранного насоса, параллельно к которым через регулируемые вентили подключены измерительными теплообменники с сильфонными регуляторами температуры.
На чертеже изображена схема системы теплоснабжения.
Система отопления здания независимого присоединения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя, включающая отопительные приборы 1, 2, подающий 3 и обратный 4 трубопроводы, два односекционных мембранных насоса, состоящих из насосной 5, 6 и рабочей камер 7, 8, соединенных жестким штоком 9 и являющихся левой 10 и правой 11 секциями двухконтурного мембранного насоса, каждая секция 10, 11 двухконтурного мембранного насоса связана только со своим отопительным прибором 1, 2. Система содержит основные теплообменники 12, 13, которые с одной стороны соединены соответственно с подающими 3, 14 и обратными 4, 15 трубопроводами через клапаны 16, 17 сильфонных регуляторов температуры 18, 19, последовательно соединенных с верхним 20 и нижним 21 впускными клапанами, далее с рабочими камерами 7, 8, и через верхний 22 и нижний 23 выпускные клапаны с входными вентилями 24, 25, при этом верхний 20 и нижний 21 впускные клапаны, верхний 22 и нижний 23 выпускные клапаны связаны с механизмом переключения 26, жестко соединенным со штоком 9. С другой стороны основные теплообменники 12, 13 соединены с отопительными приборами 1, 2 и насосными камерами 5, 6 через всасывающие 27, 28 и нагнетательные 29, 30 обратные клапаны левой 10 и правой 11 секций двухконтурного мембранного насоса, параллельно к которым через регулируемые вентили 31, 32 подключены измерительными теплообменники 33, 34 с сильфонными регуляторами температуры 18, 19.
Система отопления здания независимого присоединения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя работает следующим образом. Перед началом работы системы, ее заполняют теплоносителем через обратные трубопроводы 4, 15 путем открытия входных вентилей 24, 25. После заполнения системы и удаления из нее воздуха включают подачу теплоносителя в подающих трубопроводах 3, 14. В зависимости от положения механизма переключения клапанов 26, теплоноситель будет поступать в левый или правый контуры отопления. Приводится механизм переключения клапанов 26 от штока 9 двухконтурного мембранного насоса. Если механизм переключения клапанов 26, находится в положении, когда его верхний впускной клапан 20 и верхний выпускной клапан 22 открыты, а нижний впускной клапан 21 и нижний выпускной клапан 23 закрыты, то при таком положении теплоноситель из подающего трубопровода 3, через открытый клапан 16 сильфонного регулятора температуры 18 будет поступать в левую рабочую камеру 7 левой секции 10 двухконтурного мембранного насоса, перемещая шток 9 справа налево за счет разности давлений в левой насосной камере 5 и левой рабочей камере 7. При этом охлажденный теплоноситель из левой насосной камеры 5, через нагнетательный обратный клапан 29, будет нагнетаться в основной теплообменник 12, где он будет подогреваться и поступать в отопительный прибор 1, в котором будет передаваться тепло окружающему воздуху в помещении, после чего через всасывающий обратный клапан 27 будет попадать в насосную камеру 5. Небольшая часть охлажденного теплоносителя, параллельно, из левой насосной камеры 5 будет отбираться на регулируемом вентиле 31 через измерительный теплообменник 33 и сильфонный регулятор температуры 18. В зависимости от температуры отработанного теплоносителя и наружного воздуха сильфонный регулятор температуры 18 будет увеличивать или уменьшать проходное сечение клапана 16, и тем самым уменьшать или увеличивать подачу теплоносителя за счет изменения частоты пульсаций. Допустим, что температура отработанного теплоносителя будет выше нормативной при данной температуре наружного воздуха и сильфонный регулятор температуры 18 будет медленно уменьшать подачу теплоносителя до тех пор, пока она не снизится. При более низкой температуре отработанного теплоносителя сильфонный регулятор температуры 18 будет открывать клапан 16. В это же время из правой рабочей камеры 8 охлажденный теплоноситель через открытый верхний выпускной клапан 22 правой секции 11 двухконтурного мембранного насоса будет вытесняться в обратный трубопровод 15. Как только шток 9 двухконтурного мембранного насоса достигнет крайнего левого положения произойдет резкое переключение механизма переключения клапанов 26, откроются нижний впускной клапан 23 и нижний выпускной клапан 21, закроются верхний впускной клапан 20 и верхний выпускной клапан 22. Резкое закрытие впускного клапана, приведет к созданию гидравлического удара, обратная волна давления которого передастся на вход нижнего плеча, что будет создавать начальный импульс силы. Далее поток теплоносителя из подающего трубопровода 14 через открытый клапан 17 сильфонного регулятора температуры 19 и нижний впускной клапан 21, будет поступать в правую рабочую камеру 8 двухконтурного мембранного насоса, перемещая шток 9 слева направо за счет разности давлений в правой рабочей камере 8 и правой насосной камере 6. При этом охлажденный теплоноситель из правой насосной камеры 8 через нагнетательный обратный клапан 30 будет нагнетаться в основной теплообменник 13, где он будет подогреваться и поступать в отопительный прибор 2, в котором будет передаваться тепло окружающему воздуху в помещении, после чего через всасывающий обратный клапан 28 будет попадать в правую насосную камеру 6. Небольшая часть охлажденного теплоносителя, параллельно, из правой насосной камеры 6 будет отбираться на регулируемом вентиле 32 через измерительный теплообменник 34 и сильфонный регулятор температуры 19. Охлажденный теплоноситель будет проходить по двум параллельным цепочкам в отопительный прибор 2. Большая часть теплоносителя будет проходить по левой цепочке, а меньшая по правой через измерительный теплообменник 34 и сильфонный регулятор температуры 19. В зависимости от температуры отработанного теплоносителя и наружного воздуха сильфонный регулятор температуры 19 будет увеличивать или уменьшать проходное сечение клапана 17, тем самым уменьшать или увеличивать подачу теплоносителя за счет изменения частоты пульсаций. В это же время из левой рабочей камеры 7 охлажденный теплоноситель через открытый нижний выпускной клапан 23 левой секции 10 двухконтурного мембранного насоса будет вытесняться в обратный трубопровод 4. В последующем процессы буду повторяться. При этом точность поддержания температуры в контуре отопления будет определяться чувствительностью термосифона, которая будет определяться величиной запаздывания.
Наличие сильфонных регуляторов температуры 18, 19 в схеме будет обеспечивать корректировку поддержания температуры «обратной» сетевой воды при изменениях внешней температуры и отклонениях графика качественного регулирования в тепловой сети. Для сильфонных регуляторов температуры 18, 19 с нормально открытым регулирующим органом зона нечувствительности составляет в пределах 1°С, а постоянная времени около 60 сек., что обеспечивает надежное смешение теплоносителя.
По сравнению с известным решением, данное изобретение позволяет наиболее полно использовать потенциал температуры и давления сетевой воды и улучшить теплопередачу отопительных приборов за счет пульсирующей циркуляции.