ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ

Полезная модель относится к области энергосберегающих технологий в системах теплоснабжения и может быть использована в закрытых системах централизованного теплоснабжения при независимом присоединении системы отопления для автоматического регулирования расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение в тепловых пунктах.
Автоматизированные тепловые пункты (абонентские вводы) предназначены для установки в зданиях различного назначения (жилых, общественных, производственных) при модернизации, реконструкции систем теплоснабжения и при возведении новых зданий.
Известен блочный индивидуальный тепловой пункт, содержащий раму, на которой смонтированы элементы основного и вспомогательного оборудования для обеспечения горячего водоснабжения и/или отопления и блок учета и управления теплообменом (Патент РФ №2181862 от 27.04.2002, МПК: F24D 3/08). В данном пункте для удобства эксплуатации обеспечивается оптимизация выбора и взаимозаменяемости оборудования, монтируемого на несущей раме в заданной конфигурации и заданной максимальной заводской готовности.
Однако унифицированные размеры подразумевают устройство поперечных балок обвязки с соотношением длины к ширине 2.6-2.9. При реконструкции существующих тепловых пунктов (абонентских вводов) не требуется замены оборудования теплового пункта полностью, в этом случае возникает трудность соединения отдельных частей установки с первоначальными различными габаритными размерами.
Известна также схема теплового пункта (Е.Я.Соколов. Узел присоединения отопительной установки к тепловой сети по зависимой схеме. Теплофикация и тепловые сети, 472 с., г.Москва, 2001 г.), используемая в системе централизованного теплоснабжения, содержащая подающий и обратный трубопроводы ввода и гидроэлеватор, через который система отопления присоединена к трубопроводам ввода.
Недостатком указанной схемы является невозможность регулирования отпуска теплоты при изменении нагрузки у потребителя и резком изменении температуры наружного воздуха.
Указанные недостатки частично устранены в автоматизированном тепловом пункте с автоматическим регулированием расхода теплоты на отопление с зависимой схемой присоединения системы отопления к тепловой сети и системой горячего водоснабжения, содержащем подающий и обратный трубопроводы тепловой сети и системы отопления, перемычку, включающую последовательно соединенные насос и регулятор смешения, расположенные между подающим и обратным трубопроводами тепловой сети, регулирующие клапаны расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение и двухступенчатый водоподогреватель с возможностью последовательного подключения второй ступени к подающему трубопроводу системы отопления. Регулирование теплоты на отопление и горячее водоснабжение осуществляют регулирующими клапанами путем изменения расхода сетевого теплоносителя на вводе теплового пункта (Авторское свидетельство №1413366 от 30.07.1986, МПК: F24D 19/10).
Недостатком данного теплового пункта является изменение гидравлического режима работы тепловых сетей и системы отопления, вызванное работой регулирующих клапанов, что снижает надежность работы системы теплоснабжения.
Задачей полезной модели является создание унифицированного узла управления и распределения тепловых потоков на нужды горячего водоснабжения и отопления зданий, позволяющего автоматически регулировать параметры теплоносителя в соответствии с режимами работы здания и изменяющимися климатическими параметрами наружной среды при минимальных габаритах теплового пункта (абонентского ввода).
Техническим результатом является автоматическое обеспечение поддержания температуры теплоносителя в системе отопления в соответствии с температурным графиком.
Поставленная задача решается тем, что энергосберегающий автоматизированный тепловой пункт включает подающий и обратный трубопроводы тепловой сети и системы отопления, проходящие через теплообменник, блок управления, регулятор температуры, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, по крайней мере два датчика температуры теплоносителя, один из которых установлен на подающем трубопроводе системы отопления, другой - на обратном трубопроводе тепловой сети, и датчики температуры наружного воздуха и внутри помещения, при этом каждый из датчиков подключен к блоку управления.
Тепловой пункт содержит регулятор давления, установленный на подающем трубопроводе тепловой сети, и блок учета потребляемой тепловой энергии с двумя преобразователями расхода, один из которых установлен на подающем, другой - на обратном трубопроводах тепловой сети, датчиком температуры теплоносителя, установленным на подающем трубопроводе тепловой сети и дополнительным датчиком температуры теплоносителя, установленным на обратном трубопроводе тепловой сети.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена схема заявляемого теплового пункта.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - подающий трубопровод тепловой сети, 2 - обратный трубопровод тепловой сети, 3 - подающий трубопровод системы отопления, 4 - обратный трубопровод системы отопления, 5 - теплообменник, 6 - запорная арматура, 7 - грязевик, 8 - блок учета потребляемой тепловой энергии, 9 - преобразователь расхода, 10 - датчики температуры теплоносителя, установленные на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети; 11 - регулятор давления прямого действия, 12 - фильтр тонкой очистки, 13 - манометр, 14 - термометр, 15 - циркуляционный насос, 16 - обратный клапан, 17 - регулятор температуры, 18 - блок управления, 19 - датчик температуры наружного воздуха, 20 - датчик температуры воздуха внутри помещения, 21, 22 - датчики температуры теплоносителя, расположенные на обратном трубопроводе тепловой сети и подающем трубопроводе системы отопления, соответственно.
Энергосберегающий автоматизированный тепловой пункт включает подающий 1 и обратный 2 трубопроводы тепловой сети и подающий 3 и обратный 4 трубопроводы системы отопления, проходящие через теплообменник 5 (в частности, пластинчатый теплообменник). На подающем трубопроводе 1 тепловой сети по ходу движения теплоносителя установлены запорная арматура 6, грязевик 7, служащий для грубой очистки сетевой воды, блок учета потребляемой тепловой энергии 8 с преобразователями расхода 9 и датчиками температуры теплоносителя 10, установленными на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Благодаря установке блока учета потребляемой тепловой энергии 8 возможно осуществлять контроль за рациональным использованием тепловой энергии, осуществлять взаимные финансовые расчеты между поставщиками и потребителями тепловой энергии. Для приведения располагаемого напора к расчетным параметрам на подающем трубопроводе тепловой сети 1 установлен регулятор давления прямого действия 11, например, типа APT, который обеспечивает поддержание постоянного давления на участке трубопровода до или после регулятора путем изменения расхода теплоносителя. Регулятор давления прямого действия 11 состоит из следующих основных элементов: регулирующего органа (с чувствительным элементом-датчиком командных сигналов привода), привода, датчика нагружения, управляющего устройства и импульсной линии связи «регулятор-трубопровод». На входе в теплообменник 5 со стороны тепловых сетей и со стороны системы отопления установлены фильтры тонкой очистки 12 для предотвращения загрязнения межпластинчатого пространства теплообменника 5. Также на подводках к теплообменнику 5 установлена запорная арматура 6 и контрольно-измерительные приборы: манометры 13, термометры 14. На обратном трубопроводе системы отопления 4 после грязевика 7 и запорной арматуры 6 установлен циркуляционный насос 15 с резервным насосом, после которых по ходу движения теплоносителя установлены обратные клапаны 16 и запорная арматура 6. Также автоматизированный тепловой пункт оснащен регулятором температуры 17, например, марки РТ-12, установленным на обратном трубопроводе тепловых сетей 1 после грязевика грубой очистки 7. Регулятор температуры 17 связан с блоком управления 18, к которому подключены датчик температуры наружного воздуха 19, датчик температуры воздуха внутри помещения 20 и датчики температуры теплоносителя 21, 22, расположенные на обратном трубопроводе тепловой сети и подающем трубопроводе системы отопления, соответственно. Блок управления 18 выполнен на базе однокристальной микро-ЭВМ, исполняющей определенную программу. Регулятор температуры 17 автоматически регулирует параметры вторичного теплоносителя путем изменения расхода первичного теплоносителя (сетевой воды). В качестве датчиков температуры могут быть применены цифровые датчики фирмы Росма, подключаемые при помощи двухпроводной линии.
Тепловой пункт работает следующим образом.
В случае снижения температуры внутри помещения ниже расчетной, показания с датчика температуры 20 попадают в блок управления 18, который подает сигнал на регулятор температуры 17. Исполнительный механизм регулятора температуры приподнимает шток регулирующего клапана, увеличивая проходное сечение клапана до тех, пока температура внутри помещения не станет равной расчетной температуре. Датчик температуры наружного воздуха 19 необходим для регулирования параметров теплоносителя с помощью блока управления 18 по заранее рассчитанному температурному графику по программам (Свидетельства РФ об официальной регистрации программ для ЭВМ №2007615017 от 04.12.2007 г. и №2007614062 от 21.09.2007 г.). В зависимости от показания датчика 19 выбираются соответствующие параметры теплоносителя в системе отопления, и дальнейшее регулирование температуры происходит по показаниям датчика температуры теплоносителя 22. Клапан регулятора температуры 17 открывается или закрывается в зависимости от разницы температур между температурой в подающем трубопроводе системы отопления 3 и температурой, заложенной в блоке управления 18 для данной температуры наружного воздуха. Также в устройстве предусмотрена защита от размораживания системы отопления благодаря датчику температуры 21. При значении температуры ниже критической, сигнал поступает в блок управления 18 и исполнительный механизм регулятора температуры 17 открывает клапан полностью до достижения температуры теплоносителя в соответствии с заданным температурным графиком.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет автоматически регулировать расход теплоты на отопление и горячее водоснабжение в зависимости от изменения температуры наружного воздуха, позволяет обеспечить защиту системы отопления от размораживания и снизить теплопотребление на 10-25% благодаря экономии теплоты на отопление зданий за счет снижения ее отпуска в ночное время и в нерабочие дни и экономии теплоты на отопление зданий за счет устранения перегрева помещений в осенне-весенний период. Кроме того, установка на вводе тепловой сети регулятора давления позволяет сохранить гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения.
Тепловой пункт может быть выполнен в блочном и планшетном виде, что увеличивает сферу его применения за счет возможности установки в различные габаритные условия. Поверхность трубопроводной обвязки снабжена покрытием в виде жидкого теплоизолирующего материала, например АСТРАТЕК, толщиной 1-2 мм, что позволяет уменьшить размеры теплового пункта в сравнении с изоляцией рулонными материалами, а также минимизировать теплопотери от теплоносителя через стенки трубопроводов.