Система теплоснабжения
HEAT SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для зависимого присоединения систем теплопотребления с возможностью организации импульсной и пульсирующей циркуляции теплоносителя на отдельных участках системы теплопотребления.
Известна автономная система отопления для здания индивидуального пользования с зависимым присоединением системы теплопотребления, включающая замкнутый гидравлический контур с газовой подушкой, насосом, соединенным с теплогенератором гидродинамического кавитационного типа, и теплообменники, причем теплогенератор гидродинамического кавитационного типа содержит установленные последовательно предохранительный клапан, гидравлический таран и гидродинамический кавитатор. Роль газовой подушки выполняет напорный колпак гидравлического тарана, выход ударного клапана которого и выход предохранительного клапана объединены с входом насоса (RU 87501, МПК F24D 11/00, опубл. 10.10.2009).
Недостатком известного технического решения является относительная сложность конструкции, а также низкая надежность, обусловленная  влиянием гидравлического удара на работу насоса.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является система теплоснабжения, содержащая 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, 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 известной системы теплоснабжения следует отметить, что она не предназначена для работы с зависимым присоединением абонентов к тепловой сети. Кроме того, работа насоса в контуре тепловой сети в условиях периодических гидравлических ударов, создаваемых самовозбуждаемым генератором гидравлического удара, характеризуется относительно низкой надежностью.
Технический результат заключается в создании конструкции системы теплоснабжения для зависимого присоединения абонентов к тепловой сети по зависимой схеме с возможностью организации импульсной и пульсирующей циркуляции теплоносителя на отдельных участках системы теплопотребления.
Технический  результат  достигается за счет того, что система теплоснабжения содержит источник теплоты, включенный с подающим и  обратным трубопроводами тепловой сети, сетевой насос, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, систему теплопотребления с разводящими подающим и обратным трубопроводами, присоединенными к тепловой сети, ударный узел, установленный в подающий трубопровод тепловой сети, обратный клапан. Также содержит три гидравлических аккумулятора, регулятор давления и  дополнительную зону  тепловой нагрузки с разводящими подающим и обратным трубопроводами. Обратный клапан подключен к входу ударного узла и соединен с первым гидравлическим аккумулятором. Второй  и третий гидравлические аккумуляторы подключены к входу  и выходу насоса. Подающий трубопровод дополнительной зоны тепловой нагрузки подключен через первый гидравлический аккумулятор к обратному клапану, а обратный трубопровод дополнительной зоны тепловой нагрузки подключен через регулятор давления к обратному трубопроводу тепловой сети.
Конструкция системы теплоснабжения  представлена на чертеже.
Система теплоснабжения содержит источник теплоты 1, включенный с подающим и  обратным трубопроводами тепловой сети 2 и 3. Сетевой насос 4 установлен на обратном трубопроводе тепловой сети 3. Система теплопотребления 5 с разводящими подающим 6 и обратным 7 трубопроводами присоединена к тепловой сети. Ударный узел 8 установлен в подающий трубопровод 2 тепловой сети. Обратный клапан 9 подключен к входу ударного узла 8 и соединен с первым гидравлическим аккумулятором 10. Второй и третий гидравлические аккумуляторы 11 и 12 подключены к входу и выходу насоса 4. Разводящий подающий трубопровод 13 дополнительной зоны тепловой нагрузки 14 подключен через первый гидравлический аккумулятор 10 к обратному клапану 9. А обратный трубопровод 15 дополнительной зоны тепловой нагрузки 14 подключен через регулятор давления 16 к обратному трубопроводу 3 тепловой сети.
Система теплоснабжения работает следующим образом. Сначала ее заполняют теплоносителем до полного удаления из нее воздуха. Затем выбирают способ осуществления  движения теплоносителя в ее отдельных элементах системы теплопотребления – с традиционной циркуляцией теплоносителя или с возможностью организации импульсной и пульсирующей циркуляции на отдельных участках.
В случае необходимости организации традиционной циркуляции теплоносителя ударный узел 8 стопорится в открытом положении, а регулятор давления 16 используется как балансировочный вентиль для обеспечения регулирования теплового потока, циркулирующего через дополнительную зону тепловой нагрузки 14 относительно основной системы теплопотребления 5. После этого осуществляют нагревание теплоносителя в источнике теплоты 1 и его циркуляцию по подающему 2 и обратному 3 трубопроводам тепловой сети при помощи сетевого насоса 4.
Таким образом, подогретый в источнике теплоты 1 теплоноситель будет поступать через обратный клапан 9, первый гидравлический аккумулятор 10  и подающий трубопровод 13 в дополнительную зону тепловой нагрузки 14. Отдав запасенное тепло, теплоноситель покидает ее по обратному трубопроводу 15 дополнительной зоны тепловой нагрузки 14 и, минуя регулятор давления 16, поступит в обратный трубопровод тепловой сети 3 на вход сетевого насоса 4, а оттуда снова к источнику теплоты 1.
Поскольку ударный узел 8 находится в постоянно открытом положении, то подогретый в источнике теплоты 1 теплоноситель будет также поступать и в систему теплопотребления 5 по подающему трубопроводу 6. Отдав запасенное тепло, он покинет ее по обратному трубопроводу 7 системы теплопотребления 5, а затем поступит в обратный трубопровод тепловой сети 3 на вход сетевого насоса 4, а оттуда вновь к источнику теплоты 1.
Работа системы теплоснабжения по описанному выше алгоритму будет происходить до тех пор, пока будет присутствовать подогрев теплоносителя на источнике теплоты 1 и поддержание располагаемого давления в тепловой сети насосом 4. Гидравлические аккумуляторы 10, 11, 12 в этом случае будут выступать как расширительные баки, компенсируя температурное изменение объема теплоносителя.
В случае необходимости организации импульсной и пульсирующей циркуляции теплоносителя на отдельных участках системы теплопотребления ударный узел 8 должен быть настроен на автоматическое закрытие и последующее открытие его проходного сечения истекающим через него потоком теплоносителя.  Регулятор давления 16 настраивают на поддержание большего по значению давления, чем располагаемый напор  в тепловой сети, создаваемый сетевым насосом 4.
Затем осуществляют нагревание теплоносителя в источнике теплоты 1 и его циркуляцию по подающему 2 и обратному 3 трубопроводам тепловой сети при помощи сетевого насоса 4. В условиях различного гидравлического сопротивления для истечения теплоносителя в системе теплопотребления 5 и дополнительной зоне тепловой нагрузки 14, подогретый в источнике теплоты 1 теплоноситель  при открытом проходном сечении ударного узла 8  будет поступать  только в систему теплопотребления 5 по ее подающему трубопроводу 6. Отдав запасенное тепло, теплоноситель покинет систему теплопотребления 5 по обратному трубопроводу 7 и устремится в обратный трубопровод тепловой сети 3 на вход сетевого насоса 4, а оттуда снова поступит  к источнику теплоты 1.
В некоторый момент времени ударный узел 8, настроенный на определенную скорость истечения через него теплоносителя, автоматически закроется, что в свою очередь спровоцирует появление гидравлического удара в трубопроводе тепловой сети. Положительная волна этого гидравлического удара начнет обеспечивать поступление подогретого теплоносителя через обратный клапан 9, первый гидравлический аккумулятор 10 в дополнительную зону тепловой нагрузки 14 по ее подающему трубопроводу 13. Отдав запасенное тепло, теплоноситель покинет зону тепловой нагрузки 14 по обратному трубопроводу 15 и, минуя регулятор давления 16, поступит в обратный трубопровод тепловой сети 3.
В это же время положительная волна гидравлического удара, отразившись от второго 11 и третьего 12 гидравлических аккумуляторов, сменится на отрицательную. При этом проходное сечение ударного узла 8 откроется для истечения подогретого теплоносителя в подающий трубопровод 6 системы теплопотребления 5, а обратный клапан 9 закроется, в результате чего  поступление подогретого теплоносителя от источника теплоты 1 в первый гидравлический аккумулятор 10 прекратится.
С последующим закрытием проходного сечения ударного узла 8 процесс работы системы теплоснабжения повторится в описанной выше последовательности. При этом в самой системе теплопотребления 5 будет наблюдаться импульсная циркуляция теплоносителя, которая характеризуется изменением скорости движения теплоносителя от нуля до установленного максимума.  В дополнительной зоне тепловой нагрузки 14 циркуляция теплоносителя будет пульсирующей, которая характеризуется изменением скорости циркуляции от минимума к максимуму при сохранении ее среднего значения больше нуля за счет сглаживания пульсаций скорости первым гидравлическим аккумулятором 10.
Импульсная и пульсирующая циркуляция теплоносителя могут быть использованы применительно к интенсификации теплообмена, а также для реализации эффекта самоочищения поверхностей теплопередачи теплоэнергетического оборудования от накипи и шлама.
В результате использования данной конструкции системы теплоснабжения с зависимым присоединением абонентов к тепловой сети  обеспечиваются импульсная и пульсирующая циркуляция теплоносителя на отдельных участках системы теплопотребления, что может быть использовано  для усиления располагаемого напора в отдельных зонах системы теплопотребления и интенсификации теплообменных процессов в ней. Кроме того, импульсная и пульсирующая циркуляция теплоносителя в теплоэнергетическом оборудовании будет способствовать эффекту самоочищения поверхностей теплообмена от накипи и шлама, содержащегося в теплоносителе.
Предлагаемая система теплоснабжения также отличается повышенной надежностью, которая достигается за счет установки гидравлических аккумуляторов на входе и выходе насоса, что позволяет снизить на него влияние импульсов гидравлического удара.