Система горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды
HOT WATER SUPPLY SYSTEM WITH THE ORGANIZATION IN IT OF A PULSATING MODE OF MOVEMENT OF THE COOLANT AND HEATED WATER

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для 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 система 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, низкую надежность работы насоса тепловой сети по причине периодических гидравлических ударов, склонность теплообменника к «закипанию», отложениям и зашламлению из-за отсутствия приборов контроля и устройств регулирования параметров греющей и нагреваемой среды, 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, отличающаяся тем, что 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 греющего контура в нагреваемый, а также улучшения теплопередачи теплообменников при пульсирующей циркуляции теплоносителя.
Сущность изобретения заключается в том, что система горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды включает подающий и обратный трубопроводы, два односекционных мембранных насоса, состоящих из левой и правой насосной и левой и правой рабочей камер, жестко соединенных штоком и являющихся левой и правой секциями двухконтурного мембранного насоса. К насосным камерам, подключены нагнетательные и всасывающие обратные клапаны. Дополнительно система содержит левый и правый основные теплообменники, которые с одной стороны соединены соответственно с обратными и подающими трубопроводами через клапаны сильфонных регуляторов температуры, верхний и нижний впускные клапаны, рабочие камеры, нижний и верхний выпускные клапаны, входные вентили. При этом верхний и нижний впускные клапаны, нижний и верхний выпускные клапаны связаны с механизмом переключения, жестко соединенным со штоком. С другой стороны, основные теплообменники соединены с потребителями и водопроводами через сильфонные регуляторы температуры, всасывающие обратные клапаны, насосные камеры, левой и правой секции двухконтурного мембранного насоса и нагнетающих обратных клапанов. Параллельно водопроводам подключены рециркуляционные трубопроводы.
На чертеже изображена схема системы горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды
Система горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды включает подающий 1 и обратный 2 трубопроводы, два односекционных мембранных насоса, состоящих из левой 3 и правой 4 насосной и левой 5 и правой 6 рабочей камер, жестко соединенных штоком 7 и являющихся левой 8 и правой 9 секциями двухконтурного мембранного насоса, к насосным камерам 3,4, подключены нагнетательные 10,11 и всасывающие 12,13 обратные клапаны. Дополнительно система содержит левый 14 и правый 15 основные теплообменники, которые с одной стороны соединены соответственно с обратными 2, 16 и подающими 1,17 трубопроводами через клапаны 18,19 сильфонных регуляторов температуры 20,21, верхний 22 и нижний 23 впускные клапаны, рабочие камеры 5,6, нижний 24 и верхний 25 выпускные клапаны, входные вентили 26,27. При этом верхний 22 и нижний 23 впускные клапаны, нижний 24 и верхний 25 выпускные клапаны связаны с механизмом переключения 28, жестко соединенным со штоком 7. С другой стороны основные теплообменники 14,15 соединены с потребителями 29,30 и водопроводами 31,32, через сильфонные регуляторы температуры 20,21, всасывающие 12, 13 обратные клапаны, насосные камеры 3,4, левой 8 и правой 9 секции двухконтурного мембранного насоса и нагнетающих обратных клапанов 10,11. Причем параллельно водопроводам 31,32 подключены рециркуляционные трубопроводы 33,34.
Система горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды работает следующим образом. Перед началом работы систему заполняют со стороны отработанного греющего теплоносителя открытием входных вентилей 26, 27 расположенных на обратных трубопроводах 2,16. После заполнения системы греющим теплоносителем и удаления из нее воздуха включают подачу греющего теплоносителя в подающем трубопроводе 1 и 17. В зависимости от механизма переключения клапанов 28, греющий теплоноситель будет поступать в левый 14 или правый 15 основной теплообменник. Приводится механизм переключения клапанов 28 от штока 7. Предположим, что механизм переключения клапанов 28 находится в положении, когда ее верхний впускной клапан 22 и верхний выпускной 25 открыты, а нижний впускной 23 и нижний выпускной 24 закрыты. При таком положении теплоноситель из подающего трубопровода 1 через открытый клапан 18 сильфонного регулятора температуры 20 будет поступать в левую рабочую камеру 5 двухконтурного мембранного насоса, перемещая шток 7 справа налево за счет разности давлений в левой 5 и правой 6 рабочими камерами. При этом подогреваемая вода из рециркуляционного трубопровода 33 и водопровода 31 находящаяся в левой насосной камере 3 будет вытеснятся в левый основной теплообменник 14, через обратный нагнетательный клапан 10. В левом основном теплообменнике 14 порция смешанной подогреваемой воды будет нагреваться до заданной температуры, и поступать в сеть потребителю 29. В это же время из правой рабочей камеры 6 греющий теплоноситель через открытый верхний выпускной клапан 25 будет вытесняться в правый основной теплообменник 15, где он будет отдавать тепло подогреваемой воде. При этом смешанная из водопровода 32 и рециркуляционного трубопровода 34 подогреваемая вода через сильфонный регулятор температуры 21, всасывающий обратный клапан 13 поступает в правую насосную камеру 4. После того как шток 7 достигнет крайнего левого положения произойдет переключение механизма переключения клапанов 28, верхний впускной 22 и верхний выпускной 25 клапаны закроются, а нижний впускной 23 и нижний выпускной 24 клапаны откроются. При таком положении клапанов греющий теплоноситель из подающего трубопровода 17 через открытый клапан 19 сильфонного регулятора 21 будет поступать в правую рабочую камеру 6 двухконтурного мембранного насоса, перемещая шток 7 слева направо за счет разности давлений в правой 6 и левой 5 рабочими камерами. При этом смешанная подогреваемая вода из водопровода 32 и рециркуляционного трубопровода 34 находящаяся в правой насосной камере 4 будет вытесняться через нагнетательный обратный клапан 11 в правый основной теплообменник 15, в котором она будет нагреваться до заданной температуры и направляться потребителю 30. В это же время смешанная из водопровода 31 и рециркуляционного трубопровода 33 подогреваемая вода через всасывающий обратный клапан 12 будет всасываться в левую насосную камеру 3.
При увеличении разбора подогреваемой воды у потребителя 29 температура смешанной подогреваемой воды будет снижаться и сильфонный регулятор температуры 20 будет приоткрывать клапан 18 увеличивая расход греющего теплоносителя. При увеличении расхода греющего теплоносителя давление на входе рабочей камеры 5 возрастет, что приведет к росту скорости штока 7, а, следовательно, и росту расхода подогреваемой воды, направляемой потребителю 29.
В результате использования данной конструкции системы горячего водоснабжения с организацией в ней пульсирующего режима движения теплоносителя и подогреваемой воды исключается перегрев отработанного греющего теплоносителя, не требуются повысительные насосы перед теплообменниками, улучшается теплопередача и снижаются отложения на теплопередающих поверхностях теплообменников.