ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
HEAT POINT OF HEATING AND HOT WATER SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к области теплофикации и может использоваться в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий.
Известен способ теплоснабжения абонентов (SU №139418, кл. F24D 7/00, опубл. 1961), включающий совмещенную подачу тепла для отопления и горячего водоснабжения по двухтрубной тепловой сети, при этом применяют специальный график температур сетевой воды и устанавливают на вводах последовательно проточные теплообменники с регуляторами температур на +60°С при открытой и на +70°С при закрытой схемах горячего водоснабжения.
Известен тепловой пункт здания (SU №1132118, кл. F24D 3/00, опубл. 1984), содержащий подающую и обратную магистрали, подающий и обратный трубопроводы системы отопления, подогреватель горячей воды и рекуперативный теплообменник с входными и выходными патрубками, установленный на обратной магистрали, перемычку с установленным на ней регулятором температуры горячей воды, соединяющую входной патрубок рекуперативного теплообменника по стороне охлаждения с выходным патрубком по стороне нагрева.
Основным недостатком аналогов является недостаточная эффективность использования тепла обратной воды системы отопления, а также сложность конструктивного исполнения, в частности, известный тепловой пункт содержит два теплообменника с двумя регуляторами температуры.
Наиболее близким к заявленному является известное техническое решение, относящееся к устройству для регулирования расхода тепла в системе теплоснабжения (SU №643723, кл. F24D 17/00, 3/00, опубл. 1979), содержащему прямой трубопровод с установленным на нем регулятором температуры с подогревателем верхней ступени, обратный трубопровод с подогревателем нижней ступени, обводной трубопровод с регулятором расхода воды и нагреваемый трубопровод, один конец которого подключен к подогревателю верхней ступени прямого трубопровода, а другой конец подключен к подогревателю нижней ступени обратного трубопровода, перемычку с регулятором расхода сетевой воды, установленную между прямым и обратным трубопроводами, размещенный в обводном трубопроводе дополнительный регулятор расхода воды, причем обводной трубопровод с регулятором расхода воды включен параллельно прямому трубопроводу.
Недостатком данного технического решения также является сложность технического выполнения известного устройства для регулирования расхода тепла в системе теплоснабжения, связанная с наличием двухступенчатой системы водонагрева, то есть использованием двух теплообменников, наличием множества регуляторов и датчиков, значительное количество соединительных трубопроводов и арматуры, что ведет к удорожанию системы и ее монтажа, к сложности обслуживания системы с двумя теплообменниками. Кроме того, в теплообменнике первой ступени ГВС двухступенчатой схемы расход греющего теплоносителя на практике в несколько раз превосходит расход нагреваемого теплоносителя, что ведет к значительному увеличению размеров теплообменника.
Технической задачей предлагаемого изобретения является значительное упрощение выполнения системы отопления и горячего водоснабжения с одновременным достижением режима сопоставимых расходов греющей и нагреваемой сред и, соответственно, сопоставимых потерь напора в теплообменнике, а также экономия площадей размещения оборудования теплового пункта.
Поставленная задача решена тем, что тепловой пункт системы отопления и горячего водоснабжения содержит подающий и обратный трубопроводы тепловой сети, прямой и обратный трубопроводы системы отопления, трубопровод холодной воды и трубопровод горячей воды, теплообменник-водонагреватель системы горячего водоснабжения, установленный на обратном трубопроводе системы отопления, трубопровод с регулятором расхода - двухходовым клапаном и датчиком температуры, соединяющий прямой и обратный трубопроводы отопления, при этом дополнительно содержит перемычку, соединяющую участки обратного трубопровода системы отопления до и после теплообменника-водонагревателя и снабженную регулятором перепуска, обратный трубопровод отопления снабжен обратным клапаном, расположенным перед теплообменником-водонагревателем, в качестве датчика двухходового регулирующего клапана использован датчик температуры, установленный на трубопроводе горячей воды, а соотношение диаметров трубопровода, соединяющего прямой трубопровод отопления и первый вход двухходового регулирующего клапана, и обратного трубопровода системы отопления перед теплообменником-водонагревателем находится в пределах
8
4
0,3≤D/D≤l,3,
8
где D - диаметр трубопровода, соединяющего прямой трубопровод отопления и первый вход двухходового регулирующего клапана,
4
D - диаметр обратного трубопровода системы отопления перед теплообменником-водонагревателем.
В тепловом пункте системы отопления и горячего водоснабжения в качестве теплообменника-водонагревателя использован теплообменник пластинчатого типа.
Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг.1.
Тепловой пункт системы отопления и горячего водоснабжения содержит подающий 1 и обратный 2 трубопроводы тепловой сети, прямой 3 и обратный 4 трубопроводы системы отопления, трубопровод холодной воды 5 и трубопровод горячей воды 6, теплообменник-водонагреватель системы горячего водоснабжения 7, установленный на обратном трубопроводе системы отопления 4, трубопровод 8 с регулятором расхода - двухходовым клапаном 9 и датчиком температуры 10, соединяющий прямой и обратный трубопроводы отопления, при этом дополнительно содержит перемычку 11, соединяющую участки обратного трубопровода системы отопления до и после теплообменника-водонагревателя и снабженную регулятором перепуска 12, обратный трубопровод отопления снабжен обратным клапаном 13, расположенным перед теплообменником-водонагревателем 7, в качестве датчика двухходового регулирующего клапана 9 использован датчик температуры 10, установленный на трубопроводе горячей воды 6, а соотношение диаметров трубопровода, соединяющего прямой трубопровод отопления и первый вход двухходового регулирующего клапана 9(1), и обратного трубопровода системы отопления 4 перед теплообменником-водонагревателем 7 находится в пределах
8
4
0,3≤D/D≤1,3,
8
где D - диаметр трубопровода, соединяющего прямой трубопровод отопления и первый вход двухходового регулирующего клапана,
4
D - диаметр обратного трубопровода системы отопления перед теплообменником-водонагревателем.
В тепловом пункте системы отопления и горячего водоснабжения в качестве теплообменника-водонагревателя 7 использован теплообменник пластинчатого типа.
Тепловой пункт системы отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом.
Из подающего трубопровода теплосети 1 вода подается в систему отопления по прямому трубопроводу системы отопления 3 и по трубопроводу 8 на первый вход 9(1) двухходового регулирующего клапана 9. Обратная вода из системы отопления по обратному трубопроводу системы отопления 4 после прохождения обратного клапана 13 смешивается с водой из трубопровода 8 после прохождения двухходового регулирующего клапана 9. Излишек расхода обратной воды системы отопления по перемычке 11 сбрасывается через регулятор перепуска 12, настроенный на постоянный перепад давления, в обратный трубопровод теплосети 2. Двухходовой регулирующий клапан 9 по сигналу от датчика температуры 10, установленного на трубопроводе горячей воды 6 на выходе из теплообменника-водонагревателя 7, осуществляет регулирование температуры горячей воды на выходе из теплообменника 7 путем смешивания в определенном соотношении потоков теплосетевой воды и обратной воды из системы отопления. Смесь потоков теплосетевой воды и обратной воды из системы отопления после двухходового регулирующего клапана 9 поступает в теплообменник-водонагреватель ГВС 7, где происходит нагрев холодной водопроводной воды, протекающей по трубопроводу 5, до необходимой заданной температуры, а после теплообменника-водонагревателя 7 поток поступает в обратный трубопровод тепловой сети 2. Холодная вода по трубопроводу 5 подается на вход теплообменника-водонагревателя 7, где смешивается с циркуляционной водой ГВС, подающейся по трубопроводу 14, затем в теплообменнике-водонагревателе эта вода нагревается до заданной температуры и далее по трубопроводу горячей воды 6 поступает к потребителю. С помощью обратного клапана 13 перекрывается участок обратного трубопровода, когда по нему не поступает горячая вода (в летнее время).
8
4
8
4
При соотношении диаметров трубопровода 8 (D), соединяющего прямой трубопровод отопления 3 и первый вход двухходового регулирующего клапана 9(1), и обратного трубопровода системы отопления 4 (D) в пределах 0,3≤D/D≤1,3 достигаются оптимальные параметры работы теплообменника-водонагревателя ГВС в течение отопительного периода по постоянному температурному графику по греющему контуру 70-25°С, по нагреваемому - 5-60°С. Кроме того, заявленное соотношение позволит работать теплообменнику-водонагревателю в режиме сопоставимых расходов греющей и нагреваемой среды. В зимний период при температуре наружного воздуха -18-28°С и при отсутствии водозабора компенсация теплопотерь в системе циркуляции ГВС в предлагаемой схеме обеспечивается только за счет тепловой энергии обратной воды из системы отопления, что уменьшает общий расход сетевой воды в отличие от двух- и одноступенчатой схем. В переходный период заявленная схема работает с незначительным превышением (в пределах 10%) таких параметров, как температура обратной сетевой воды и расход сетевой воды по сравнению с работой двухступенчатой смешанной схемы (фиг.2).
Использование в заявленной системе в качестве теплообменника-водонагревателя пластинчатого теплообменника обеспечит расчетные температурные режимы работы данной системы.
Таким образом, предложенный тепловой пункт системы отопления и горячего водоснабжения позволяет повысить экономичность, надежность и компактность системы за счет экономии площадей в ИТП не только за счет уменьшения площади размещения оборудования, но также и за счет уменьшения зоны обслуживания оборудования, включая уменьшение количества соединительных трубопроводов и арматуры. Снижаются затраты на оборудование (теплообменники, запорная арматура, контрольно-измерительные приборы, трубы, изоляцию), а также его эксплуатацию и обслуживание (промывка, замена прокладок только для одного теплообменника). Осуществляется автоматический перевод режима работы системы ГВС зима/лето благодаря использованию трехходового регулирующего клапана смешения с электроприводом.
Данная схема нашла промышленное применение, которое не ограничивается применением только для подключения систем ГВС, а также может использоваться для подключения систем «теплых полов», подогрева воды в бассейне, вентиляции 2-го подогрева.