РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим теплоснабжение зданий, и устанавливаемым в индивидуальных теплопунктах между тепловой сетью и потребителем тепловой энергии. Регуляторы расхода теплоносителя применяются в коммунальном хозяйстве.
Отопление зданий осуществляется от центральных котельных горячей водой, которая подается по тепловой сети в индивидуальные тепловые пункты. Регуляторы расхода теплоносителя являются связующим звеном между тепловой сетью и потребителями теплоты. Регуляторы расхода теплоносителя обеспечивают подачу в здания горячей воды определенных температуры и давления, а также необходимого количества горячей воды для бытовых нужд, которая создает заданный температурный режим в здании.
Необходимое количество воды для отопления здания в индивидуальном тепловом пункте определяет регулятор расхода теплоносителя, который по сигналу датчиков температуры увеличивает подачу горячей воды, когда в здании температура ниже нормы или уменьшает подачу горячей воды, когда в здании температура выше нормы. Для этой цели создается система регулирования подачи воды в здание, которая состоит из трубопроводов, по которым горячая вода транспортируется в здание, а холодная удаляется обратно в тепловую сеть для подогрева, регулятора расхода, вспомогательных клапанов, смесительных устройств циркуляции воды в здании, фильтров, регулятора перепада давления, приборов измерения и учета тепла.
Известен регулятор расхода теплоносителя, применяемого в индивидуальном тепловом пункте, взятого в качестве аналога [1].
Индивидуальный тепловой пункт состоит из трубопроводов, подающего горячую воду и отводящего холодную. На подающем трубопроводе установлен фильтр, регулятор перепада давления, регулирующий клапан с электроприводом, управляемым электронным регулятором, циркуляционного насоса, а между подающим и отводящим трубопроводами установлен обратный клапан.
Работа индивидуального теплового пункта происходит следующим образом. Горячая вода поступает по подающему трубопроводу через фильтр в регулятор перепада давления, который поддерживает постоянным перепад давления на входе теплопункта. Последовательно с ним установлен регулирующий клапан, который пропускает столько горячей воды, сколько необходимо для создания заданной температуры в здании. Далее через циркуляционный насос вода подается в теплообменники здания. Из теплообменников охлажденная вода поступает в тепловую сеть для повторного подогрева. Регулирующий клапан управляется электронным регулятором, который корректирует количество подаваемой горячей воды в теплообменники в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры воды и температуры воздуха в здании.
Регулирование в такой системе отопления происходит в пропорциональном режиме, то есть, когда батареи отопления и помещения охлаждаются больше, то постоянно больше все время протекает горячая вода. Скорость воды зависит от температуры горячей воды и температуры воздуха снаружи помещения. Когда скорость воды незначительна, то горячая вода будет в первых по потоку батареях, а в остальных - холодная. Для смешения воды в системе отопления применяют циркуляционный насос, который транспортирует воду по замкнутому кольцу системы отопления здания.
Недостатком этой системы является низкая надежность конструкции в связи с наличием электрического насоса, который может остановиться, когда отключится
электропитание. Кроме того, наличие насоса увеличивает стоимость комплектования теплового пункта и стоимость эксплуатации теплопункта.
Известен регулятор расхода теплоносителя, применяемый в индивидуальном тепловом пункте, взятый в качестве прототипа, схема установки которого в тепловом пункте показана в [2].
Индивидуальный тепловой пункт состоит из подающего горячую воду трубопровода, отводящего холодную воду трубопровода, грязевиков, регулятора расхода, регулятора давления, обратных клапанов, элеватора, приборов измерения температуры и давления, счетчиков расхода воды и тепла.
В индивидуальный тепловой пункт горячая вода поступает из тепловой сети через обратный клапан и грязевик, далее вода поступает в регулятор расхода и через элеватор и обратный клапан к отопительным приборам здания. Из отопительных приборов охлажденная вода выходит последовательно через обратный клапан, грязевик, счетчик воды и тепла. Назначение всех перечисленных приборов и арматуры известно и понятно из их наименования. Установленный регулятор расхода исполняет функцию регулирования в пропорциональном режиме. В пропорциональном режиме регулирования скорость воды в трубах и элеваторе может быть заданной или намного меньше заданной. Если скорость воды в элеваторе меньше заданной, то элеватор практически не смешивает горячую воду, которая поступает из теплосети, с охлажденной в нагревательных батареях водой, и поэтому в первых батареях вода будет горячей, а в остальных - холодной. В этом состоит основной недостаток регулирования расхода теплоносителя в отопительной системе.
В основу разработки полезной модели регулятора расхода теплоносителя поставлена задача повышения качества отопления зданий путем установления управляемого электронным регулятором электромагнитного клапана, осуществляющего подачу горячей воды импульсами максимального расхода.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в качестве исполнительного элемента используется электромагнитный клапан нормально открытого
типа, а управление осуществляется электронным регулятором посредством подачи горячей воды импульсами максимального расхода.
Общие с прототипом существенные признаки: исполнительное устройство и управляющий электронный регулятор.
Существенные отличительные признаки заявляемой полезной модели регулятора расхода теплоносителя, обеспечивающие получение технического результата, следующие:
- управляемый электронным регулятором электромагнитный клапан нормально открытого типа, осуществляющий регулирующие воздействия регулятора посредством подачи горячей воды импульсами максимального расхода.
Указанные существенные отличительные признаки обеспечивают следующий результат.
Подача горячей воды в отопительную систему здания импульсами максимального расхода обеспечивает за счет сильного подмеса равномерное смешивание горячей и охлажденной воды, порция которой поступает в отопительную систему. В паузе между импульсами происходит охлаждение смешанной воды во всей системе. Следующий импульс также обеспечивает как подачу горячей воды так и равномерное ее смешивание с охлажденной. В результате в отопительную систему поступает всегда равномерно смешанная горячая и охлажденная вода независимо от средней скорости воды в отопительной системе и в сопле элеватора. Этот режим регулирования создает равномерный нагрев батарей отопления по всему зданию.
На фиг.1 показана схема заявляемого регулятора расхода теплоносителя, смонтированного в индивидуальном тепловом пункте.
Индивидуальный тепловой пункт состоит из трубы 1 подвода горячей воды и трубы 2 отвода обратной, на которых установлены обратные клапаны 3, 4, 5 и 6 для предотвращения обратных потоков воды. На трубе 1 последовательно установлены фильтр
7, счетчик 8 тепла и воды, регулятор, состоящий из электронного регулятора 9 и электромагнитного клапана 9а, узел смешения 10 (элеватор). На трубе 2 установлены регулятор подпора 11, счетчик тепла и воды 12 и фильтр 13. Кроме того, на трубе 1 установлены термометр 14, манометры 15, 16 и 17, а на трубе 2 - термометр 18 и манометр 19.
Процесс регулирования температуры в батареях отопления осуществляется следующим образом. При поступлении воды в теплопункт и включении электронного регулятора 9 последний подает команду на открытие электромагнитного клапана 9а, через который поступает максимальный расход горячей воды. Максимальная скорость воды в сопле элеватора 10 равномерно смешивает холодную воду из обратной магистрали с горячей. В отопительные батареи поступает подогретая вода. Максимальная скорость в сопле элеватора 10 равномерно смешивает холодную воду из обратной магистрали с горячей. Через установленное время по команде электронного регулятора подача горячей воды прекращается и после заданной паузы электронный регулятор опять подает команду на открытие. Чередование импульсов горячей воды и пауз происходит до тех пор, пока датчик температуры 20, установленный в контрольной точке отопительной системы, не выдаст ток, равный току задатчика регулятора 9 и последний изменит частоту и скважность импульсов тока в электромагнитном клапане 9а.
Таким образом, в отопительные батареи здания поступила равномерно размешанная вода по всему объему отопительной системы здания и происходит передача тепла от батарей отопления в пространство здания. Когда температура в обратном трубопроводе понизится до нижнего заданного значения, регулятор опять начнет выдавать импульсы, первоначально заданных частоты и скважности, для подачи горячей воды в отопительную систему.
Как результат, в отопительную систему здания поступает горячая вода со средней скоростью, соответствующей потреблению тепла в зависимости от погодных условий, но равномерно и эффективно смешанная с холодной.
Регуляторы расхода теплоносителя используются главным образом в коммунальном хозяйстве.
Использованные источники:
1. Автоматизация систем теплоснабжения с помощью регуляторов фирмы «Danfoss». Каталог фирмы «Danfoss». VK.00.M3.50, 5/97 стр.95 - аналог.
2. В.П.Витальев, В.Б.Николаев, Н.Н.Сельдин. Эксплуатация тепловых пунктов и систем теплопотребления. Справочник, М., Стройиздат. 1988.