ЭНЕРГОЭКОНОМИЧНАЯ СИСТЕМА ИНЖЕНЕРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Заявляемая полезная модель предназначена для использования при строительстве, сооружении и модернизации зданий жилищно-коммунального назначения, приемущественно индивидуальных, а ее применение позволяет повысить их энергоэкономичность за счет разнотарифного по времени суток аккумулирования энергии (тепловой и сжатого воздуха после преобразования в них электрической) и ее использования. Кроме того, использование ее перспективно в населенных пунктах, в которых электороснабжение осуществляется не круглосуточно.
Известны принципы проектирования энергоэффективного дома, которые включают: архитектурное решение (энергетически рациональная ориентация здания по частям света с точки зрения расположения оконных проемов, дверей и буферных зон); объемно-планировочное решение (энергоэффективная форма дома, обеспечивающая минимальную площадь наружных стен; оптимальная площадь остекления; наличие тамбуров на входах); конструктивные решения (непрерывная изолирующая оболочка здания из высокоэффективных теплоизоляционных материалов (по расчету), отсутствие мостов холода, герметичность; использование оконных систем с высоким уровнем теплозащиты; инженерные решения (обеспечение воздухообмена с минимальными теплопотерями, обеспечиваемого механической приточно-вытяжной системой с рекуперацией тепла; рациональное использование источников тепла и энергии самого дома (внутренние тепловыделения электроприборов) и окружающей его территории: например, использование тепловой энергии земли с помощью теплового насоса, который позволяет получить до 5 кВт*ч тепловой энергии на каждый киловатт-час затраченной электроэнергии. Возможно использование солнечной энергии и ветровой энергии; применение современного инженерного оборудования с высоким КПД (например, газовых котлов, теплогенераторов, вихревых теплогенераторов); дополнительная экономия тепловой энергии за счет использования автоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании (система «Умный дом»). При создании энергоэффективного дома эти принципы должны соблюдаться.
Кроме того, решением направленным на повышение энергоэкономичности жилых и промышленных зданий является использование минимальных суточных энерготарифов на электроэнергию в соответствующие, как правило в ночной, периоды времени. Эффективность энергоэкономичных решений возрастает при использовании в системах тепло- и электроснабжения здания теплоаккумуляторов заряжаемых в периоды суток с минимальными энерготарифами и последующее использование их для отопления и горячего водоснабжения в периоды суток с высокими энерготарифами. Такое мероприятие является энергосберегающим, а в практике энергоснабжения, приемущественно индивидуальных домов, широкое и успешное его использование известно давно, например, (Электроотопление с аккумуляцией тепла с применением теплонакопителей «Тагил-Технотерм». www.TAGILTT.RU. При его реализации использованы теплонакопители по патенту РФ на полезную модель №36491. Теплоаккумулирующий отопительный прибор (варианты). МПК F24D 15/02. Заявка №2003131500/20 от 29.10.2003 г. Опубликовано 10.03.2004 г.). В нем используется сухое теплоаккумулирующее вещество, время заряда составляет 8 часов, а экономия денег на отопление в сравнении с центральным отоплением - не менее, чем в два раза. Чаще в теплоаккумулирующих приборах используются жидкое теплоаккумулирующее вещество, в том числе - вода. В развитие этой идеи, представляются перспективными решения связанные с аккумулированием и других видов энергии после преобразования в них электрической в периоды минимальных ее тарифов.
Известна энергоэкономичная система инженерного обеспечения (B.C. Синельников. Инженерные системы загородного дома. Издательство «Эксмо», 2007 г.), принятая в качестве прототипа, которая включает: схему электроснабжения с многотарифным электросчетчиком, водопровод или водоснабжающую скважину с водоподъемным устройством, например, эрлифтом, соединенным с ресивером электрокомпрессора подключенного к схеме электроснабжения, систему водяного отопления, водяной теплоэлектроаккумулятор выполненный теплоизолированным, соединенный с водоснабжающей скважиной или с водопроводом и схемой электроснабжения, причем обвязкой водяного теплоэлектроаккумулятора обеспечивается возможность его работы либо в режиме аккумулирования тепла в горячей воде, либо в режиме отопления, либо одновременно - аккумулирования и отопления, при этом водяной теплоэлектроаккумулятор подключен к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны, санузел с оборудованием смывного типа, подводы холодной и горячей воды которых соединены, соответственно, с водопроводом или с водоснабжающей скважиной, и, дополнительно, с водяным теплоэлектроаккумулятором, а их стоки - с выгребной ямой в виде емкости.
Недостаток известной энергоэкономичной системы инженерного обеспечения, принятой в качестве прототипа, состоит в том, что она имеет резервы экономии затрат на ее (системы инженерного обеспечения) энергоснабжение, связанные с тем, что в ней не используется возможность аккумулирования сжатого воздуха в ресивере компрессора за счет подключения его к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны (как правило, в ночное время), а использование аккумулированного сжатого воздуха - в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию максимальны (как правило, днем). При этом направлениями потребления сжатого воздуха, как энергоресурса в системе инженерного обеспечения дома, являются: подъем воды из водоснабжающей скважины для холодного водоснабжения; работа пневмоинструмента и других устройств с пневмоприводами; очистка (освобождения от накоплений) выгребной ямы и др.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание энергоэкономичной системы инженерного обеспечения, обладающей большей энергоэкономичностью.
Решена она тем, что в заявляемой энергоэкономичной системе инженерного обеспечения в отличие от известной, принятой за прототип, включающей схему электроснабжения с многотарифным электросчетчиком, водопровод или водоснабжающую скважину с водоподъемным устройством, например, эрлифтом, соединенным с ресивером электрокомпрессора подключенного к схеме электроснабжения, систему водяного отопления, водяной теплоэлектроаккумулятор выполненный теплоизолированным, соединенный с водоснабжающей скважиной или с водопроводом и схемой электроснабжения, причем обвязкой водяного теплоэлектроаккумулятора обеспечивается возможность его работы либо в режиме аккумулирования тепла в горячей воде, либо в режиме отопления, либо одновременно - аккумулирования и отопления, при этом водяной теплоэлектроаккумулятор подключен к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны, санузел с оборудованием смывного типа, подводы холодной и горячей воды которых соединены, соответственно, с водопроводом или с водоснабжающей скважиной, и, дополнительно, с водяным теплоэлектроаккумулятором, а их стоки - с выгребной ямой в виде емкости, в ней электрокомпрессор с ресивером подключен к схеме электроснабжения либо в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны, а к ресиверу - потребители сжатого воздуха, как энергоресурса, в частности насос с пневмоприводом для прокачивания теплоносителя по системе теплоснабжения, емкость выгребной ямы выполненная герметичной, а также пневмоинструмент, пневмо-механизмы и др., а в условиях не круглосуточного электроснабжения водяной теплоэлектроаккумулятор и электрокомпрессор с ресивером подключены к схеме электроснабжения в периоды суток ее работы.
В энергоэкономичной системе инженерного обеспечения:
а) ресивер электрокомпрессора может быть снабжен электронагревателем и подключен к схеме электроснабжения;
б) подвод сжатого воздуха к водоснабжающей скважине может быть выполнен с возможностью, в зимнее (холодное) время в периоды между откачками воды, осуществлять понижение статического уровня воды в скважине;
в) водяной теплоэлектроаккумулятор, а также ресивер компрессора и выгребная яма могут быть установлены в неглубоких горных выработках, например в буровых скважинах специального назначения и выполнены приспособленными для их установки и эксплуатации в этих выработках;
г) герметичная емкость выгребной ямы может быть снабжена установленной в ней вертикальной подъемной трубой, верхний конец которой выполнен с возможностью соединения с транзитной емкостью отходов, а нижний - сообщен с объемом емкости выгребной ямы в нижней ее части, в верхней части емкости установлен патрубок для соединения с линией сжатого воздуха от ресивера компрессора в периоды откачек из выгребной ямы, нижний конец которого расположен выше уровня наполнения емкости выгребной ямы.
Реализация отличительных признаков обуславливает появление у заявляемой энергоэкономичная система инженерного обеспечения (далее, ЭСИО) нового качества - большей энергоэкономичности, которое достигается за счет того, что в ней используется возможность аккумулирования сжатого воздуха в ресивере компрессора за счет подключения его к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны (как правило, в ночное время), а использование аккумулированного сжатого воздуха - в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию максимальны (как правило, днем). Экономия средств на отопление с его использованием, в сравнении с центральным отоплением, не менее, чем двукратное, а при использовании аккумулированного по ночным тарифам сжатого воздуха - 25-25%
При не круглосуточном электроснабжении потребителей использование заявляемой ЭСИО позволяет использовать аккумулированные тепло и сжатый воздух для работы инженерных систем и энергопотребителей и обеспечивать ими в течении суток (и более).
Сочетание признаков заявляемой энергоэкономичная система инженерного обеспечения позволяет, за счет обеспечения повышения ее энергоэкономичности, получить экономический, энергетический и социальный эффекты.
Ниже приведены признаки обозначенных выше (п.а) - (п.г) дополнительных пунктов полезной модели, реализация которых направлена на повышение показателей назначения ЭСИО и ее эффективности:
а) ресивер электрокомпрессора может быть снабжен электронагревателем и подключен к схеме электроснабжения;
После аккумулирования в ночное время сжатого воздуха температура его в ресивере понижается, снижается и давление (ввиду компактного расположения ресивера и сетей сжатого воздуха - на территории дома, можно считать их находящимися у потребителя. Известно (Копцев Л.А.. Васильева Т.М. Энергосбережение при использовании сжатого воздуха в ОАО «ММК». Вестник энергосбережения Южного Урала. 2002 г., №2(6) - копия статьи прилагается см. Приложение), что повышение температуры сжатого воздуха у потребителей приводит к значительной экономии электроэнергии на выработку сжатого воздуха (например, повышение температуры на 30°С, на которой затрачивается иене 1% электроэнергии, дает сокращение потребления сжатого воздуха на 10%, что в целом приводит к снижению расхода электроэнергии на выработку - на 5%). То есть это мероприятие - повышение температуры сжатого воздуха у потребителя в его сетях, является энергосберегающим;
б) подвод сжатого воздуха к водоснабжающей скважине может быть выполнен с возможностью, в зимнее (холодное) время в периоды между откачками воды, осуществлять понижение статического уровня воды в скважине;
ст
ст
В гидрогеологических условиях, когда в водоснабжающей скважине статический уровень воды находится в интервале пород (в верхней части - земной поверхности) с отрицательной температурой, например являющихся многолетнемерзлыми, столб воды в этом интервале скважины может замерзнуть, а сама скважина - потерять функцию водоснабжения. Для предотвращения этого, уровень воды в скважине должен быть понижен до положения залегающих ниже горных пород имеющих всегда положительную температуру. Реализация п.б) и направлена на достижение этой возможности - на понижение уровня, воды в скважине до требуемого ее положения (ниже границы мерзлых пород в скважине). Для этого, вентили 18 и 30 (фиг.2) открывают и компрессором в скважину (одновременно 14 и в трубы 15) нагнетают сжатый воздух от ресивера, при этом вода из скважины вытесняется в водоносный интервал, а ее уровень в скважине понижается. Приближенно взаимосвязь давления нагнетания сжатого воздуха Р (атм) (установившееся) и положения уровня воды в скважине Н (м) может быть определено из следующего выражения: Н=Н+10Р, где Н статический уровень воды в скважине (м). Реализация п.б) позволяет расширить условия беспроблемной эксплуатации водоснабжающих скважин, в частности в гидрогеологических условиях при которых статичеекмй уровень подземных вод расположен в интервалах мерзлых пород;
в) водяной теплоэлектроаккумулятор, а также ресивер компрессора и выгребная яма могут быть установлены в неглубоких горных выработках, например в буровых скважинах специального назначения и выполнены приспособленными для их установки и эксплуатации в этих выработках;
Реализация п.в) позволяет:
- сократить сроки работ по монтажу ЭСИО (за счет за счет механизации процесса сооружения для ее элементов подземных объемов - путем бурения специальных скважин большого диаметра, на которые может быть обоснован типоразмерные ряды, как скважин так и ресиверов и выгребных емкостей - изделий). Наличие типоразмерных рядов изделий позволяет организовать, обладающее рядом приемуществ, мелкосерийное их изготовление;
- высвободить территории на поверхности участка землевладения прилегающего к дому для других целей, например для землепользования, за счет подземного расположения изделий ЭСИО;
- обеспечить удобство обслуживания элементов изделий ЭСИО, за счет заранее проработанных конструктивных их решений унифицированных и направленных беспроблемную их эксплуатацию;
г) герметичная емкость выгребной ямы может быть снабжена установленной в ней вертикальной подъемной трубой, верхний конец которой выполнен с возможностью соединения с транзитной емкостью отходов, а нижний - сообщен с объемом емкости выгребной ямы в нижней ее части, в верхней части емкости установлен патрубок для соединения с линией сжатого воздуха от ресивера компрессора в периоды откачек из выгребной ямы, нижний конец которого расположен выше уровня наполнения емкости выгребной ямы;
Решение по п.г) позволяет осуществлять освобождение выгребной емкости за счет энергии сжатого воздуха в ресивере ЭСИО путем вытеснения нечистот (накоплений) из нее в транзитную емкость.
На фиг.1 приведена общая схема энергоэкономичной системы инженерного обеспечения; на фиг.2 - схема водоснабжающей скважины; на фиг.3 - схема энергоэкономичного теплогидроаккумулирования для целей теплоснабжения; на фиг.4 - схема энергоэкономичного аккумулирования сжатого воздуха для целей водоснабжения, очистки емкости выгребной ямы, а также использования его, как энергоресурса; на фиг.5 - схема выгребной ямы.
На фиг.1-5 введены следующие обозначения: 1 - блок учета и управления схемой электроснабжения с много тарифным счетчиком; 2 - водоснабжающая скважина; 3 - компрессор с электроприводом; 4 - ресивер электрокомпрессора; 5 - система водяного отопления; 6 - водяной теплоэлектроаккумулятор; 7 - санузел (унитаз смывного типа и душевая); 8 - выгребная яма в виде емкости; 9 - электронагреватель ресивера электрокомпрессора; 10 - специальная скважина для установки водяного теплоэлектроаккумулятора; 11 - специальная скважина для установки ресивера электрокомпрессора; 12 - специальная скважина для установки емкости выгребной ямы; 13 - вода в скважине; 14 - герметично установленный на скважине оголовок; 15 - труба для подвода сжатого воздуха к скважине; 16 - линия сжатого воздуха эрлифта; 17 - манометр в линии эрлифта; 18 - электромагнитный клапан (ЭМК); 19 - отвод воды из скважины; 20 - ЭМК в линии отвода воды из скважины; 21 - емкость для воды из скважины; 22 - вода поднятая из скважины; 23 - насос холодного водоснабжения; 24 - линия холодного водоснабжения (линия ХВС); 25 - ЭИК в линии ХВС; 26 - линия ХВС к теплогидроаккумулятору (ТГА); 27 - ЭМК в линии ХВС к теплогидроаккумулятору; 28; 29; 30 - линия сжатого воздуха для понижения уровня в скважине, манометр и ЭМК в ней; 31 - скважина специального назначения для ТГА; 32 - предварительно изолированная обсадная труба для скважины 31; 33 - теплоизолированное перекрытие скважины; 34 - лаз в камеру-скважину; 35 - теплогидроаккумулятор (ТГА); 36 - теплоизоляция ТГА; 37 - вода в ТГА; 38 - водонагреватели вод в ТГА подключенные к блоку учета и управления схемой электроснабжения с много тарифным счетчиком 1; 39 - отвод измерения уровня в ТГА с вентилем 40, разделителем измеряемой среды 41 и манометром-уровнемером 42; 43 - дренажный отвод; 44 - отвод выпуска воздуха; 45 - манометр; 46 - датчик термометра; 47 - линия заполнения и подпитки ТГА; 48 - расходомер-счетчик количества воды; 49 - система теплоснабжения; 50 - прямой водопровод системы теплоснабжения (СТ); 51 - насос в СТ; 52; 53 - ЭМК в прямом трубопроводе СТ; 54 - обратный трубопровод СТ; 55 - ЭМК в обратном трубопроводе ЭМК; 56 - специальная скважина для ресивера; 57 - предварительно изолированная обсадная труба для скважины 56; 58 - теплоизолированное перекрытие скважины 56; 59 - лаз в камеру-скважину 56; 60 - ресивер; 61 - теплоизоляция ресивера; 62 - сжатый воздух в ресивере; 63 - электронагреватель сжатого воздуха; 64 - манометр; 65 - отвод выпуска воздуха; 66 - отвод для выпуска конденсата; 67 - датчик термометра; 68 - коллектор; 69 - линия сжатого воздуха от ресивера к скважине; 70 - линия сжатого воздуха от ресивера к потребителю его как энергоресурса; 71 - линия сжатого воздуха от ресивера к емкости выгребной ямы; 72 - линия нагнетания сжатого воздуха в ресивер (его заправки) от компрессора 3; 73 - расходомер-счетчик количества воздуха; 74 - скважина для емкости выгребной ямы; 75 - обсадное кольцо с теплоизоляцией; 76 - теплоизолированная емкость выгребной ямы; 77 - отходы наполнения емкости 76 выгребной ямы; 78 - труба подъема отходов 77; 79 - отвоод выпуска газов; 80 - дренажный отвод; 81 - канализационный трубопровод от санузла 7; 82 - проходной патрубок от канализационного трубопровода; 83 - обратный клапан в канализационном трубопроводе 82; 84 - головка откачки отходов; 85 - линия сжатого воздуха от компрессора и ЭМК 86 в ней; 87 - трубопровод перемещения отходов на поверхность с вентилем 88.
Описание ЭСИО в статическом состоянии.
На фиг.1 изображена приусадебная территория, на которой расположен индивидуальный дом с заявляемой энергоэкономичной системой инженерного обеспечения. ЭСИО включает водоснабжающую скважину 2, которая связана группой трубопроводов сжатого воздуха с ресивером 4 электрокомпрессора 3, а группой трубопроводов холодного водоснабжения - с системами холодного водоснабжения, водяного отопления, в том числе с водяным теплоэлектроаккумулятором 6, с санитарно-технической системой 7, которая связана с выгребной ямой 8. Схема инженерного обеспечения включает блок учета и управления схемой электроснабжения с многотарифным счетчиком 1.
Водоснабжающая скважина (фиг.2). Она включает собственно водоснабжающую скважину 2 пробуренную ниже водоносного интервала и оборудованную для водоснабжения в соответствии с установленными требованиями, в том числе обоснования типа и конструкции фильтров в интервале пересечения скважины с водоносным интервалом (Башкатов Д.Н., Драхлис СП., Квашнин Г.П.. Сулакшин С.С. Справочник по бурению скважин на воду. М., Недра, 1979 г.). Для подъема воды из скважины использована технология эрлифта, предусматривающая нагнетание сжатого воздуха в скважину по трубе 15, нижний конец которых расположен ниже статического уровня воды в скважине. На обсадной трубе установлен оголовок 14 герметизирующий воздушный объем в ней. Для подачи сжатого воздуха в скважину подведены две линии: 16 - линия эрлифта и 30 линия понижения уровня воды в скважине. На оголовке 14 имеется штуцер 19 для отвода поднимаемой эрлифтом из скважины воды, которая поступает в емкость 22. В линиях эрлифта 16, понижения уровня воды в скважине 30 и отвода воды, из скважины установлены электромагнитные вентили, соответственно 18, 30 и 20. Емкость с холодной водой 22 посредством насоса 23 и электромагнитных клапанов 25 и 27 трубопроводами 24 и 26 сообщена с теплогидроаккумулятором 35 (фиг.3) и(или) с системой холодного водоснабжения.
Теплогидроаккумулятор для отопления и горячего водоснабжения (фиг.3). Тепло-гидроаккумулятор включает герметичную, теплоизолированную 36 емкость 35. Из емкости 22 (фиг.2) холодная вода подается в теплогидроаккумулятор (ТГА) по линии 47 его заполнения и подпитки. Измерение уровня в ТГА выполняется отводом 39 с манометорм-уровнемером 42. В ТГА установлены водоногреватели подключенные к блоку учета и управления схемой электроснабжения с много тарифным счетчиком 1 (фиг.1). При этом зарядка водяного теплоэлектроаккумулятора осуществляется подключением водрнагрева-телей к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны. Для измерения температуры воды в ТГА используется термометр с дистанционной передачей показаний с датчиком температуры 46 в ТГА 35. Из ТГА насосом 51 горячая вода прокачивается по системе теплоснабжения 49, в которой установлены электромагнитные вентили 52 и 53 (прямой трубопровод 50) и 55 (обратный трубопровод 54). ТГА установлен в специальной буровой скважине 31 обсаженой трубой с теплоизоляцией 32.
Ресивер для, подъема воды из скважины, очистки емкости выгребной ямы и использования сжатого воздуха как энергоресурса (фиг.4). Он включает герметичную, теплоизолированную 61 емкость - ресивер 60. Сжатый воздух в него подается по линии 72 от компрессора 3 (фиг.1). Электродвигатель компрессора 3 подключен к блоку учета и управления схемой электроснабжения с много тарифным счетчиком 1 (фиг.1). При этом зарядка ресивера осуществляется подключением компрессора к схеме электроснабжения в периоды суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны. Для измерения температуры воды в ресивере 60 используется термометр с дистанционной передачей показаний с датчиком температуры 67 в ресивере 60. Для подогрева воздуха в ресивере в нем установлены электронагреватели 63. Из ресивера 60 по линиям 69, 70 и 71 (с установленными в них электромагнитными вентилями) сжатый воздух 62 подается, соответственно к водоснабжающей скважине 2 (фиг.1), к потребителю сжатого воздуха, как энергоресурса и к емкости выгребной ямы 8 (фиг.1). Ресивер установлен в специальной буровой скважине 56 обсаженой трубой с теплоизоляцией 57.
Выгребная яма (фиг.5). Он включает герметичную, теплоизолированную емкость 76. Сжатый воздух в нее подается по линии 85 от компрессора 3 (фиг.1). она включает трубу 84 с оголовком для откачки содержимого выгребной ямы. При откачке отходов выгребной ямы к ее оголовку подсоединяется гибкий трубопровод с вентилем 88. По канализационному трубопроводу 81 с установленным в нем обратным клапаном 83 стоки от санузла поступают в выгребную яму. Выгребная яма 76 установлена в специальной буровой скважине 79 обсаженой трубой с теплоизоляцией 75.
Работа ЭСИО в процессе ее эксплуатации.
В периоды времени суток, в которые тарифы на электроэнергию минимальны (как правило, это ночное время) заряжаются подключенные к системе электроснабжения с многотарифным электросчетчиком 1 теплогидроаккумулятор 6 и электрокомпрессор 3 с ресивером 4 (фиг.1). При их зарядке (после подключения к системе электроснабжения) устанавливаются номинальные параметры режимов зарядки, которые контролируются по соответствующей аппаратуре.
При зарядке ТГА (фиг.3) контролируются: расход воды закачиваемой в ТГА - по показаниям расходомера-счетчика количества воды 48, уровень воды в ТГА - по уровнемеру-манометру 42, температура воды в ТГА - по термометру 46. На основании показаний приборов осуществляются: отключение подачи холодной воды в ТГА при его наполнении, отключение подачи электроэнергии (в период суток с минимальными электротарифами) на водонагреватели 38 при достижении температуры заданного уровня (95°С). В результате зарядки ТГА нормированный объем горячей воды в нем нагрет до требуемой температуры за счет использования электроэнергии по минимальным тарифам. ТГА готов для работы в системе теплоснабжения, в том числе в периоды времени суток, в которые тарифы на электроэнергию не являются минимальными. В такой период электроэнергия не используется для нагрева теплоносителя (эта доля составляет 85-90% от полных затрат на теплоснабжение), а используется только для прокачивания его по системе теплоснабжения (эта доля составляет только 10-15% от полных затрат на теплоснабжение). Такое решение позволяет снизить затраты на потребление электроэнергия для целей теплоснабжения на 50-60%, оно является энергосберегающим.
При зарядке ресивера (фиг.4) контролируются: расход воздуха нагнетаемого в ресивер - по показаниям расходомера-счетчика количества воздуха 73, давление сжатого воздуха в ресивере по манометру 64, температуры воздуха в нем - по термометру 67. На основании показаний приборов осуществляется отключение подачи воздуха путем отключения электрокомпрессора (отключение подачи электроэнергии в период суток с минимальными электротарифами) при достижении давления заданного значения. В результате зарядки ресивера нормированный объем сжатого воздуха в него закачен до требуемого давления за счет использования электроэнергии по минимальным тарифам. Ресивер готов для работы - подъема воды из скважины, понижения уровня воды в скважине, очистки емкости выгребной ямы и использования сжатого воздуха как энергоресурса, в том числе в периоды времени суток, в которые тарифы на электроэнергию не являются минимальными. Такое решение позволяет снизить затраты на потребление электроэнергия для осуществления указанных функций на 25-35%, оно является энергосберегающим.
Подъем воды из водоснабжающей скважины (фиг.2). При этом ЭМК 20 открыт, ЭМК 30 закрыт, открывают ЭМК 18 и сжатый воздух по линии эрлифта 16 от ресивера (линия 69 на фиг.4) подается в трубу эрлифта в скважине 15, вытесняет из нее воздух и перемешивается при его выходе из трубы 15 с водой в скважине, образуя водовоздушную смесь (ВВС). Уровень столба ВВС обладающей меньшей, чем у воды плотностью, уравновешивающего статическое давление воды в скважине, перемещается вверх и, далее, из скважины через отвод 19 перетекает в емкость 22. После ее заполнения ЭМК 18 перекрывается, поступление сжатого воздуха по трубе 15 в скважину прекращается, образование ВВС прекращается и уровень в скважине понижается, перетекание ВВС в емкость 22 прекращается. В ней (емкости 22) поднятая из скважины ВВС отстаивается - воздушные пузырьки разрушаются и она становится готовой для водоснабжения. Из емкости 22 холодная вода посредством насоса 23 и электромагнитных клапанов 25 и 27 по трубопроводам 24 и(или) 26 прокачивается в теплогидроаккумулятор 35 (фиг.3) и(или) в систему холодного водоснабжения.
г.п.
г.п.
ст
ст
Понижение уровня воды в скважине (фиг.2). На фиг.2 статический уровень в скважине находится выше нижней границы Н мерзлых (имеющих отрицательную температуру) пород. При таком положении, вода в результате длительного времени контактирования и в месте контактирования с мерзлыми породами может замерзнуть. Для предупреждения этого уровень воды в скважине должен быть понижен. В заявляемой ЭСИО для понижения уровня воды в скважине ЭМК перекрывают, одновременно открывают ЭМК 18 и 30 и сжатый воздух по линиям 16 и 29 из ресивера (линия 69 фиг.4) поступает в скважину 2. Под воздействием давления сжатого воздуха вода из скважины вытесняется в водоносный интервал, уровень воды 13 в скважине 2 понижается и при достижении им положения несколько ниже границы глубины промерзания пород Н подачу воздуха в скважину прекращают перекрытием ЭМК 18 и 30. При этом, за счет давления сжатого воздуха в отсеченном ЭМК 18 и 30 интервале скважины удерживается положение пониженного уровня воды в скважине, вода не контактирует с мерзлыми породами и вероятность ее замерзания отсутствует. Приближенно взаимосвязь давления нагнетания сжатого воздуха Р (атм) (установившееся) и положения уровня воды в скважине Н (м) может быть определено из следующего выражения: Н=Н+10Р, где Н статический уровень воды в скважине (м). Техническое решение позволяет расширить условия беспроблемной эксплуатации водоснабжающих скважин, в частности в гидрогеологических условиях при которых статический уровень подземных вод расположен в интервалах мерзлых пород.
Работа системы теплоснабжения с ТГА (фиг.3). При этом горячая вода из ТГА 35 насосом 51 по прямому трубопроводу 50 прокачивает по системе теплоснабжения 49. Из нее по обратному трубопроводу 54 отработавший (отдавший тепло потребителю) теплоноситель направляется в ТГА 35. По обозначенному замкнутому контуру системы теплоснабжения горячая вода циркулирует либо непрерывно, либо (с использованием системы автоматического регулирования) периодически, с учетом реализуемого закона автоматического регулирования. Система теплоснабжения работает в периоды времени суток в которые тарифы на электроэнергию не являются минимальными. В такие периоды электроэнергия не используется для нагрева теплоносителя (эта доля составляет 85-90% от полных затрат на теплоснабжение), а используется только для прокачивания его по системе теплоснабжения (эта доля составляет только 10-15% от полных затрат на теплоснабжение).
Такое решение позволяет снизить затраты на потребление электроэнергия для целей теплоснабжения на 50-60%, оно является энергосберегающим.
При не круглосуточном электроснабжении потребителей для работы системы теплоснабжения в периоды отсутствия электроэнергии предусмотрена возможность работы насоса 51 от пневмопривода, запитанного от ресивера компрессора. При этом обеспечивается работа не только системы теплоснабжения потребителя, но и подъем воды из скважины, понижение уровня воды в скважине, очистка емкости выгребной ямы, а также и сжатый воздух используется как энергоресурс (для энергоснабжения пневмоинструмента, пневмоприводов различных устройств и др.).
Работа и очистки емкости выгребной ямы (фиг.3). При работе выгребной ямы в ее емкость 76 от санитарной системы поступают (стекают) стоки по трубопроводу 81 с обратным клапаном 83 за счет естественного перепада высот (уклона). При ее наполнении до критического уровня выполняют ее очистку путем освобождения от стоков в транзитную емкость или в специализированной транспортное средство со специальной емкостью. При этом, для очистки используется энергия аккумулированного в ресивере сжатого воздуха (линия 71 на фиг.4). Перед собственно очисткой к головке 84 подсоединяется гибкий рукав 87 предназначенный для транспортировки отходов 77 из емкости выгребной ямы 76. В процессе очистки сжатый воздух от ресивера или компрессора по линии 85 нагнетается в воздушный объем емкости 76. Под действием давления сжатого воздуха, находящиеся в емкости 76 нечистоты 77 по трубе 78 выдавливаются из емкости и по гибкому трубопроводу 87 транспортируются в транзитную емкость (не показана) или в емкость специализированного транспортного средства. После очистки емкости 76 перекрываются ЭМК 86 и вентиль 88. Отсоединяется гибкий рукав 87. Выгребная яма готова к очередному циклу наполнения жидкими отходами жизнедеятельности жителей дома.
Использование сжатого воздуха как энергоресурса. Для использования сжатого воздуха как энергоресурса предусмотрена линия 70 (фиг.4). К ней через регулятор (стабилизатор давления сжатого воздуха подключена потребительская сеть оборудованная с возможностью подключения к ней потребителей сжатого воздуха (пневмоинструмент, пневмопривод устройств различного назначения и др.). Используется сжатый воздух в этом режиме в периоды времени суток, в которые тарифы на электроэнергию не являются минимальными. Ввиду очевидности коммуникаций отдельная графика для этого режима в материалах заявки не приведены.
Использование заявляемой ЭСИО при энергоснабжении отдельных энергопотребителей позволяет снизить затраты на энергообеспечения. Кроме того, использование ее перспективно в населенных пунктах, в которых электороснабжение осуществляется не круглосуточно, за счет возможности круглосуточного энергообеспечения потребителей энергии. Приемущеста ЭСИО позволяет получить эффекты энергосбережения, а также социальный.