УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОСАДКА ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО КОНТУРА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
SLUDGE REMOVAL UNIT FOR HEATING CIRCUIT OF HOT WATER SUPPLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к установке для удаления осадка для отопительного контура горячего водоснабжения здания, а также к способу функционирования установки для удаления осадка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Отопительные контуры горячего водоснабжения любого здания, в которых принято регулировать температуру в помещениях, обычно представляет собой замкнутую цепь водоснабжения, содержащую котел, циркуляционный насос и радиаторы, которые, располагаясь в разных частях указанного здания, получают поток горячей воды, распределяемый котлом, для распространения тепла. Различные средства регулировки позволяют изменять подачу воды в каждый радиатор в соответствии с необходимым уровнем отопления каждой из частей здания.
С течением времени в отопительном контуре, в частности, в различных радиаторах образуются осадочные отложения, состоящие из накипи, остаточных продуктов окисления металлов и шламовых отложений разного вида. Эти отложения препятствуют циркуляции воды и теплообмену в различных направлениях, что приводит к снижению эффективности отопления и повышению затрат на энергоресурсы. Кроме того, эти отложения могут неблагоприятно влиять на срок службы компонентов установки.
Поэтому необходимо периодически выполнять очистку отопительного контура от осадка.
Установка известного типа для очистки отопительных контуров, представленная, в частности, в документе ЕР-А1-1099488, опубликованном 16 мая 2001 года, содержит резервуар на платформе под средство для удаления осадка, насос для подачи воды, содержащей это средство, и два трехходовых вентиля с общим управлением.
При подсоединении очистительной установки к отопительному контуру насос осуществляет подачу очистительной воды, содержащей средство для удаления осадка, в пределах всего контура. Два трехходовых вентиля с общим управлением позволяют простым способом изменять направление циркуляции очистительной воды на обратное посредством одной команды, что позволяет с максимальной эффективностью воздействовать на осадок, расположенный на определенных участках контура, для его растворения и удаления.
Вышеупомянутая очистительная установка может содержать также бак с осадком, через который в этом случае пропускают поток очистительной воды для того, чтобы обеспечить ее отстаивание внутри осадка и иметь возможность отбирать (например, с помощью магнитов) металлические частицы, циркулирующие в этой текучей среде.
Далее выполняют циркулярную подачу промывочной воды для устранения следов продуктов осадка. Установка данного типа, оснащенная двумя трехходовыми вентилями, позволяет после одиночного разветвления в отопительном контуре реализовать два направления циркуляции текучей среды, а также промывку, причем то и другое без отсоединения и повторного присоединения патрубков, что является неудобным с точки зрения затрат времени и риска образования подтеков и загрязнений в рабочей зоне.
В другом известном способе очистки отопительного контура, предложенном, в частности, в документе FR-A1-2752614, используют очистительную установку, содержащую насос, осуществляющий нагнетание очистительной воды в двух направлениях, и систему впрыскивания воздуха, которая непрерывно или в прерывистом режиме добавляет находящийся под давлением воздух в текучую среду. Пузырьки воздуха, перемещающиеся в отопительном контуре, создают механические ограничения, способствующие отслаиванию осадочных накоплений и образованию их взвеси в данном контуре.
Для этого известного способа возможно управление расходом текучей среды в отопительном контуре с помощью указанных устройств, в частности, путем регулировки скорости насоса.
Тем не менее отсутствует выдача показаний давления, поданного в отопительный контур, что может приводить к проблемам, в частности, в отношении давления впрыснутого воздуха и в случае с более или менее серьезным разрушением элементов цепи, в частности, при отделении осадочных накоплений крупного размера от массива и образовании ими серьезных препятствий прохождению текучей среды.
Кроме того, предположительно возможен случай с разрушением в одном направлении циркуляции очистительной воды, более сильным по сравнению с другим направлением, что привело бы к повышению давления. Между тем слишком высокое давление в отопительном контуре может привести к трещинам или разрывам, в частности, в местах паяных или трубных соединений, что вызывает такие инциденты, как затопления.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является, в частности, устранение недостатков известного уровня техники.
С этой целью в настоящем изобретении предлагается установка для удаления осадка, выполненная с возможностью ее подсоединения к двум концевым элементам отопительного контура горячего водоснабжения, содержащая средство циркулярной передачи очистительной воды между этими оконечными точками, позволяющее изменять направление циркуляции в отопительном контуре на обратное, содержащая систему впрыскивания воздуха в очистительную воду, и содержащая две системы управления, каждая из которых расположена соответственно на одном из концевых элементов отопительного контура, причем каждая система управления оснащена манометром давления, показывающим давление на каждом из концевых элементов отопительного контура, и содержит невозвратный клапан, обеспечивающий прохождение текучей среды к указанному концевому элементу. Преимущество данной установки для удаления осадка состоит в том, что манометры позволяют непрерывно контролировать давление, поданное в отопительный контур, во время циркуляции в одном или другом направлении, что позволяет регулировать это давление, в частности, путем корректировки давления, нагнетаемого циркуляционным насосом или системой впрыскивания воздуха, во избежание инцидентов вследствие избыточного давления.
В частности, во время быстрых переключений направления циркуляции очистительной воды с впрыскиванием воздуха без дополнительных манипуляций или потерь времени всегда имеется постоянно установленный с восходящей стороны потока манометр, показывающий в точном виде давление в отопительном контуре, что позволяет при избыточном росте давления оперативно осуществлять вмешательство во избежание инцидентов.
В дополнение к этому невозвратный клапан в каждой системе управления позволяет без вмешательства оператора - в частности, при изменении направления потока в отопительном контуре - впрыскивать воздух без риска появления противотока текучей среды в средстве циркулярной передачи очистительной воды или в других источниках подачи отопления - таких, как котел отопительного контура.
Соответствующая изобретению установка для удаления осадка дополнительно имеет одну или более указанных ниже характеристик, которые могут комбинироваться между собой.
Предпочтительно, каждая система управления содержит клапан впрыскивания воздуха для впрыскивания воздуха на уровне каждого концевого элемента отопительного контура.
В дополнение к этому манометры давления могут содержать средство автоматического обнаружения порога давления.
Предпочтительно, каждая система управления содержит для каждого концевого элемента отопительного контура блокирующий клапан, обеспечивающий пропускание текучей среды к данному концевому элементу.
В этом случае каждая система управления предпочтительно содержит блокирующий клапан, подсоединенный параллельно каждому обратному клапану.
Кроме того, каждая система управления может содержать запорный клапан для одновременного запитывания блокирующего клапана и обратного клапана.
Предпочтительно, каждая система содержит предохранительный клапан для каждого концевого элемента отопительного контура.
Согласно одному варианту реализации, установка содержит воздушный компрессор, выполненный с возможностью попеременного впрыскивания воздуха в один и другой из двух концевых элементов отопительного контура, между невозвратным клапаном и концевым элементом, соединенным с системой управления.
Согласно другому варианту реализации, установка содержит воздушный компрессор, встроенный в циркуляционный насос очистительной воды.
В альтернативном варианте реализации установка может содержать инверсивный блок, соединенный с одной стороны с двумя системами управления, а с другой стороны с выходным каналом, доставляющим воду под давлением в отопительный контур, и с возвратным каналом, получающим воду из указанного отопительного контура, содержащий средства, позволяющие менять направления потока выходного канала и возвратного канала.
В этом случае инверсный блок преимущественно содержит четыре реверсивных клапана, каждый из которых расположен между трубопроводом с одной стороны и выходным каналом или возвратным каналом с другой стороны.
В частности, установка для удаления осадка может содержать насос, осуществляющий подачу очистительной воды под давлением на выход и получающий эту воду через возвратный канал.
Также предложен способ функционирования установки для удаления осадка, включающий в себя любую из предшествующих характеристик, которая меняет направление потока очистительной воды в отопительном контуре.
Предпочтительно, при каждом изменении направления циркуляции очистительной воды осуществляется впрыск воздуха в прерывистом режиме.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Характеристики изобретения подробно изложены в приводимом далее описании в сочетании с сопроводительными чертежами. Следует заметить, что чертежи предназначены исключительно для иллюстрирования текста и тем самым никоим образом не подразумевают ограничение объема патентной охраны изобретения.
На этих чертежах:
- на фиг. 1 изображена соответствующая данному изобретению установка для удаления осадка, подсоединенная к отопительному контуру, содержащему замкнутую цепь циркуляции и внешний воздушный компрессор;
- на фиг. 2 изображена соответствующая первому варианту реализации установка для удаления осадка, содержащая замкнутую цепь циркуляции и воздушный компрессор, встроенный в циркуляционный насос;
- на фиг. 3 изображена соответствующая второму варианту реализации установка для удаления осадка, содержащая разомкнутую цепь циркуляции; и
- на фиг. 4 изображена соответствующая третьему варианту реализации установка для удаления осадка, содержащая разомкнутую цепь циркуляции и инверсивный блок внешних подключений.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 изображен отопительный контур 2 для здания, предназначенный для очистки от осадка, содержащий радиаторы, последовательно расположенные между соединительным концевым элементом 6 выше по потоку, получающим горячую воду от котла, и выпускным соединительным концевым элементом 8 ниже по потоку, причем эти концевые элементы представляют выход и вход отопительного контура.
В приведенных далее примерах с целью упрощения представлены лишь радиаторы 4 отопительного контура 2, предназначенного для очистки от осадка, причем данный контур может содержать среди прочего котел или другие элементы оборудования, подключенные к концевым элементам 6 выше по потоку и к концевым элементам 8 ниже по потоку.
Установка для удаления осадка содержит нагнетательный насос 10, подсоединенный к замкнутой цепи, содержащей последовательно соединенные между собой первый трубопровод 12, первую систему управления 14, отопительный контур 2, с входом через концевой элемент 6 выше по потоку и выходом через концевой элемент 8 ниже по потоку, вторую систему управления 16 и, наконец, второй трубопровод 18, подсоединенный к насосу.
Насос 10 выполнен с возможностью управления циркуляцией очистительной или промывочной воды в двух направлениях по замкнутой цепи.
Насос 10 может дополнительно содержать бак 38 для удаляемого осадка с устройством автоматического подключения к трубопроводу обратного направления замкнутой цепи, подсоединенному к данному насосу, с целью сбора осадка, поступающего из отопительного контура 2 в процессе очистки.
В альтернативном варианте реализации бак 38 для удаляемого осадка может быть расположен снаружи насоса 10, и при этом вентили автоматически меняют направление потоков в местах подключения к данному насосу согласно направлению циркуляции для систематического подсоединения данного насоса к трубопроводу обратного направления цепи.
Каждая система управления 14, 16 содержит на входе из первого трубопровода 12 или второго трубопровода 18 запорный клапан 20, далее трехпозиционный соединительный элемент 30, осуществляющий подачу потока в невозвратный клапан 22, пропускающий только поток, поступающий от запорного клапана и блокирующий другое направление, параллельно с блокирующим клапаном 24.
Невозвратный клапан 22 и блокирующий клапан 24 далее подсоединены ко второму трехпозиционному соединительному элементу 32, осуществляющему подачу потока на концевой элемент 6 выше по потоку, или соответственно на концевой элемент 8 ниже по потоку отопительного контура 2.
Каждая система управления 14, 16 дополнительно оснащена манометром давления 26 и предохранительным клапаном 28. Каждая пара, состоящая из манометра давления 26, содержащего в представленном примере индикаторную шкалу, и предохранительного клапана 28 с калибровкой на 3 бара, последовательно подсоединена соответственно между каждым вторым трехпозиционным соединительным элементом 32 и соединительным концевым элементом 6 или, по обстоятельствам, 8 отопительного контура 2.
Два предохранительных клапана 28 двух систем управления 14, 16 обеспечивают с помощью своего калибровочного давления защиту, адаптированную к механическому сопротивлению отопительного контура 2, для выпуска текучей среды при избыточном давлении через выпускной трубопровод 34 низкого давления, который преимущественно соединен со сточной трубой 64.
Что касается манометров давления 26, в контексте данного документа следует понимать, что на протяжении всего описания данной заявки под "манометрами" понимаются в общем смысле устройства, позволяющие измерять давления механическим или электрическим способом - такие, как простые манометры, датчики давления, передатчики давления, измерительные преобразователи давления; некоторые из этих устройств преобразуют измеренное давление в аналоговый или цифровой выходной сигнал. В последнем случае может быть предусмотрено, чтобы соответствующее измерительное устройство было выполнено с дополнительной возможностью посылки запорному клапану 20 команды на закрытие, исходя из предположения о том, что измеренное этим устройством давление превысит три бара.
Манометр, устанавливаемый обычно на котле отопительного контура для измерения давления в этом контуре в нормальных условиях функционирования, не заменяет собой два специальных манометра 26, каждый из которых расположен в системе управления 14, 16.
Насос 10 содержит также элемент связи 36 к выпускному трубопроводу 34 для обеспечения возможности в соответствующих случаях спускать очистительную или промывочную воду после ее использования в пределах контура.
Воздушный компрессор 40 подает воздух в клапан 42 впрыскивания воздуха, установленный в каждой системе управления 14, 16 между невозвратным клапаном 22 и вторым трехпозиционным соединительным элементом 32 для впрыскивания воздуха под давлением в очистительную воду от восходящей стороны согласно направлению циркуляции в отопительном контуре 2 с целью сопровождения данной воды в пределах этого контура.
Далее описывается функционирование установки для удаления осадка при двух открытых запорных клапанах 20.
Для обеспечения циркуляции очистительной воды в исходящем направлении от первого трубопровода 12 закрывают блокирующий клапан 24 первой системы управления 14 и открывают блокирующий клапан второй системы управления 16.
Функционирование насоса 10, осуществляющего питание первого трубопровода 12, приводит к циркуляции текучей среды последовательно через невозвратный клапан 22 первой системы управления 14, далее через отопительный контур 2 и затем через блокирующий клапан 24 второй системы управления 16. Невозвратный клапан 22 второй системы управления 16 при этом задействован - т.е. закрыт для данного направления циркуляции. Текучая среда далее поступает по второму трубопроводу 18 к насосу 10 с прохождением через бак 38 для удаляемого осадка.
Одновременно в процессе данной циркуляции впрыскивают воздух, сжатый компрессором 40, на вход отопительного контура 2 путем открывания клапана 42 впрыскивания воздуха первой системы управления 14 в прерывистом режиме по мере необходимости с целью инициирования ударных механических воздействий, способствующих отслаиванию и циркуляции осадка.
По истечении периода, например, 5-минутного, циркуляции очистительной воды в данном направлении изменяют направление циркуляции на обратное. Для этого закрывают блокирующий клапан 24 второй системы управления 16, открывают блокирующий клапан первой системы управления 14 и управляют насосом 10 для передачи потока воды в направлении, противоположном предыдущему - т.е., по второму трубопроводу 18. Впрыскивают воздух, открывая клапан 42 впрыскивания воздуха второй системы управления 16.
При этом можно изменять направление циркуляции очистительной воды на обратное множество раз с заменой по мере необходимости этой воды до момента, когда выпускная вода станет достаточно чистой, демонстрируя тем самым правильное функционирование отопительного контура.
Замкнутый контур для удаления осадка позволяет повторять подачу очистительной воды для определенного количества циркуляций и тем самым ограничивать ее расход.
Манометры давления 26 позволяют непрерывно следить за повышением давления в отопительном контуре 2 с целью уменьшения или выключения по мере необходимости давления, создаваемого насосом 10. В частности, последовательные циркуляции с переменой направления в отопительном контуре 2 могут привести к интенсивному отслаиванию значительных количеств материала, что могло бы привести к быстрому разрушению трубопроводов или выпускных элементов радиаторов в условиях повышения давления. Указанные выше средства обеспечивают защиту.
В дополнение к этому манометры 26 могут содержать электрический детектор порога, посылающий сигнал (например, звуковой или визуальный) для индикации избыточного давления.
Два манометра 26 позволяют контролировать максимальное давление с двух сторон отопительного контура 2 при выполнении операций удаления осадка во избежание любых нарушений работы. В частности, возможно автоматическое прекращение нарастания давления в случае манометра с электрическим детектором порога. Таким способом защищают, в частности, контуры, содержащие трубы из пластического материала - такого, как структурированный полиэтилен высокой плотности марки "PER", обладающий пониженным сопротивлением потоку при нарастании давления.
Кроме того, разность давлений между входом и выходом отопительного контура 2, обозначаемая расхождением показаний двух манометров 26, может служить средством измерения сопротивления циркуляции потока в данном контуре и, как следствие, индикатором степени загрязнения контура.
Напротив, если наблюдаемое на манометре 26 давление явно недостаточно, например, равняется 0,5 бар, дополнительно впрыскивают воздух через соответствующий клапан 42, т.е. клапан системы управления 14 или 16, являющийся впуском для очистительной воды, подаваемой по трубопроводу 12 или 18, для обеспечения необходимых механических ограничений и сохранения интенсивности удаления осадка.
Манометр 26, расположенный на стороне выхода отопительного контура 2, позволяет, в частности, обнаруживать утечку или разрыв в отопительном контуре по признаку резкого и сильного понижения давления.
Невозвратный клапан 22 каждой системы управления 14, 16 позволяет автоматически избегать исходящего от насоса 10 поднятия текучих сред в направлении впускного водопровода во время нарастания давления в контуре - в частности, при впрыске воздуха. При этом можно менять направление циркуляции от насоса 10 с помощью клапана другой системы управления 14, 16, работающей в этом случае автоматически без ручного вмешательства, для защиты другого впуска воды. На фиг. 2 представлен вариант аналогичной установки для удаления осадка, отличающийся от показанной на фиг. 1 установки тем, что она не содержит ни внешнего воздушного компрессора, ни клапана 42 впрыскивания воздуха в каждой из систем управления 14, 16.
Насос 10 содержит в этом случае встроенный воздушный компрессор 50, который впрыскивает воздух в непрерывном или прерывистом режиме в трубопровод 12, 18, являющийся отправным пунктом очистительного воздуха. Таким образом, насос 10 автоматически управляет стороной впрыскивания воздуха после отправки очистительного воздуха по трубопроводам 12, 18 без вмешательства в работу этого контура передачи воздуха.
На фиг. 3 изображен второй вариант установки для удаления осадка, изображенной на фиг. 1, содержащей внешний источник 62 подачи воды, напрямую соединенный с первым трубопроводом 12, причем второй трубопровод 18 подсоединен к сточной трубе 64 посредством бака 38 для удаляемого осадка.
Циркуляцию воды, исходящей от внешнего источника 62 подачи воды, осуществляют с использованием давления этой сети подачи воды в качестве нагнетательной силы. Воду после одиночного пропускания через отопительный контур 2 сливают в сточную трубу 64, предварительно собрав осадок.
Направление циркуляции очистительной воды в отопительном контуре 2 изменяют на обратное в этом случае путем ручного инверсивного переключения разветвителей на внешний источник 62 подачи воды и на сточную трубу 64.
В установке, изображенной на фиг. 3, воздушный компрессор 40 может быть заменен традиционным имеющим на рынке устройством, сочетающим в себе насос для нагнетания воды и воздушный компрессор.
Из всего вышеизложенного ясно, что изобретение, состоящее в объединении двух систем управления 14 и 16 с воздушным компрессором 40 и в распределении промывочной холодной воды 62, является очень предпочтительной заменой устройств известного уровня техники, состоящих из насоса и встроенного компрессора.
На фиг. 4 изображен третий вариант установки для удаления осадка, изображенной на фиг. 1, содержащей инверсивный блок 60, соединенный с выходным каналом 72 для воды под давлением и с возвратным каналом 74 для воды под давлением насоса 10. Каждый трубопровод 12, 18 связан одновременно с выходным каналом 72 и с возвратным каналом 74, в каждом случае через реверсивный клапан 70. Каждый реверсивный клапан 70 выполнен с возможностью управления им в ручном и автоматическом режиме.
Таким образом, при отпирании двух выпускных противоположно направленных реверсивных клапанов 70 и запирании двух других клапанов выходной канал 72 насоса подсоединяется к первому трубопроводу 12 или ко второму трубопроводу 18, и одновременно с этим другой трубопровод соединяется с возвратным каналом 74 насоса.
Насос 10 дополнительно соединен с входом, подведенным от внешнего источника 62 подачи воды, и к выходу, ведущему к выпускному трубопроводу 34 низкого давления, подсоединенному к сточной трубе 64. В одном из вариантов исполнения бак 38 для удаляемых осадков может быть установлен, в одном из трубопроводов 12 или 18.
Инверсивный блок 60 позволяет изменять соединения выходного канала 72 и возвратного канала 74 насоса на обратные по направлению путем отпирания двух выпускных противоположно направленных реверсивных клапанов 70 и запирания двух других клапанов и выполнять обратную замену направлений, меняя эту операцию на обратную, что реализуется быстрым способом посредством простой команды ручного или автоматического управления без размыкания соединительных элементов.
Таким образом, согласно команде от инверсивного блока 60 осуществляется циркуляция воды, исходящей от внешнего источника 62 подачи воды, далее сжимаемой под давлением в насосе 10, в одном или другом направлении. Вода, поступающая на возвратный канал 74, может быть задействована насосом 10 в новом цикле для доставки на выходной канал 72. По истечении определенного количества циклов воду сливают в сточную трубу 64, предварительно собрав осадок.
В одном из вариантов реализации блок 60 может быть встроен в насос 10. Конечно, если давление во внешней цепи 62 подачи воды является достаточным, можно обойтись без нагнетательного насоса 10.
Воздушный компрессор 40 приводит в действие каждый клапан 42 впрыскивания воздуха посредством автоматического клапана 76 впрыскивания воздуха, что позволяет осуществлять автоматическую прерывистую подачу воздуха согласно предварительно заданной программе.
Для всех вариантов схемы очистки с использованием давления текучей среды, исходящей от насоса 10 или из внешней сети 62 подачи воды, манометры 26 давления обеспечивают защиту простым и эффективным способом.
Разумеется, изобретение не ограничивается описанными выше предпочтительными вариантами исполнения.
Напротив, оно охватывает собой все возможные варианты реализации при условии, что последние не выходят за пределы, ограниченные прилагаемой формулой изобретения и определяющей объем патентной охраны данного изобретения.