КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Область техники
Настоящая полезная модель относится к комбинированному устройству нагрева технической воды и теплоносителя для отопления жилых помещений, содержащему по меньшей мере два отдельных источника теплоносителя, таких как котельный агрегат (стационарный котел) и/или устройство солнечной панели, или тепловой насос и т. п., с помощью первичных контуров, присоединенных параллельно к комбинированному устройству посредством теплообменников, в частности, пластинчатого типа, и по меньшей мере двух соединенных параллельно контуров, получающих тепло от теплоносителя, с одной стороны, для устройства отопления жилых помещений, а с другой стороны, для нагрева технической воды с границей раздела через его собственный теплообменник.
Уровень техники
Варианты осуществления нагревательных устройств или устройств, использующих тепловую энергию от отопительного котла, как для нагрева жилой площади жилого помещения, так и для нагрева воды для хозяйственно-бытовых нужд (для коммунально-бытового водоснабжения) для использования, например, в душевых установках, ваннах и т. д., общеизвестны из известного уровня техники.
Такие нагревательные устройства содержат первичный теплообменник, установленный вплотную к котлу, через который течет жидкий теплоноситель, как правило, вода, который циркулирует через радиаторы в отапливаемых комнатах за счет давления в соответствующем циркуляционном насосе.
Трехходовой клапан переключателя расхода обычно предусмотрен на выпускной трубе теплоносителя из котла, чтобы обеспечить возможность использования горячей текучей среды вторичного теплообменника в качестве альтернативы радиаторам. Этот вторичный теплообменник обеспечивает возможность нагрева технической воды для ее распределения на коммунально-бытовое оборудование жилого помещения посредством отвода тепла непосредственно с теплоносителя нагревательного устройства и, таким образом, использования тепловой энергии котла.
Однако трехходовой клапан переключателя расхода в известных устройствах не способен выборочно распределять горячий поток теплоносителя между контуром радиатора и контуром вторичного теплообменника. Указанный клапан регулируется бинарной логикой и может иметь только два крайних положения, т. е. одно для обеспечения радиаторов в случае, если в это же время горячая техническая вода не нужна бытовым потребителям, и одно для обеспечения вторичного теплообменника, если требуется техническая вода. Команда переключения для клапана подается соответствующим средством управления, когда датчик минимального расхода, прикрепленный к трубе для воды для коммунально-бытового водоснабжения, обнаруживает определенную потребность в нагретой технической воде или воде для коммунально-бытового водоснабжения, например, 2,5 л/мин.
Этот тип нагревательного устройства позволяет использовать тепловую энергию котла для двухцелевого назначения, как для отопления жилых помещений, так и для горячей технической воды для коммунально-бытового снабжения, но, с другой стороны, это часто приводит к значительным потерям энергии. Если происходит минимальное потребление воды для коммунально-бытового водоснабжения, нагрев радиаторов в жилом помещении обычно также прекращается, так что используют все тепло и избыточное тепло для нагрева только небольшого количества воды.
Основная цель настоящей полезной модели заключается в устранении вышеупомянутых недостатков известного расположения приборов нагрева для регулирования потока в комбинированных нагревательных установках для воды для коммунально-бытового водоснабжения или основной технической воды для жилых комнат и непрямого нагрева хозяйственно-питьевой воды, посредством создания комбинированного устройства, которое упрощает установку на месте работ, в то же время повышая экономию энергии с наилучшей возможной технологией и управлением.
Краткое описание настоящей полезной модели
°
°
Согласно настоящей полезной модели цели и эффекты достигаются с помощью комбинированного устройства для нагрева хозяйственно-питьевой воды и теплоносителя для отопления жилых помещений, содержащего по меньшей мере два отдельных источника теплоносителя, таких как котельный агрегат и/или устройство солнечной панели, или тепловой насос и т. п., с помощью первичных контуров, присоединенных параллельно к комбинированному устройству посредством пластинчатого теплообменника, и параллельно соединенных контуров, получающих тепло от теплоносителя, как для устройства отопления жилых помещений, так и для нагрева технической воды с границей раздела через его собственный теплообменник, в то время как указанные параллельные контуры, в том числе их секции обратного потока, объединены посредством пластинчатых теплообменников с целью локализации в блоке комбинированного устройства и являются взаимно заменяемыми по-разному, в частности, в зависимости от разных уровней достигнутых температур по меньшей мере двух разделенных слоев теплоносителей в наружном баке для хранения тепла, подключенном параллельно посредством дифференциального соединения трехходовой клапанной группы с впускными/выпускными отверстиями с контурами, предпочтительно через впускное/выпускное отверстие в наружном баке для контура отопления жилых помещений и через впускное/выпускное отверстие в наружном баке для нагрева технической воды, главным образом с нагревательным контуром технической воды с верхнего слоя теплоносителя посредством смесительных трехходовых клапанов для дифференциального переключения либо на нагревательный контур технической воды с температурой, не превышающей 55C, либо на контур отопления жилых помещений с температурой даже выше 55C.
Согласно настоящей полезной модели видно, что наружный бак содержит впускные/выпускные отверстия, подключенные к слою с низким уровнем температуры теплоносителя и подключенные к контуру горячей технической воды для коммунально-бытового снабжения или контуру отопления жилых помещений посредством трехходового клапана и смесительного трехходового клапана, сводя к минимуму подводимую тепловую энергию и сводя к минимуму потери тепла.
Предпочтительно при запросе скоростного нагрева технической воды нагревательный контур технической воды для коммунально-бытового водоснабжения предоставляется с переключателем расхода для активации первоочередного потока теплоносителя с наружного бака и выпускным отверстием через смесительные клапаны на ответвлении контура, с присоединением его собственного пластинчатого теплообменника с выбором соединения с верхними слоями теплоносителя в наружном баке.
Описание графических материалов
Дополнительные преимущества и признаки настоящей полезной модели также очевидны на графических материалах, где единственная иллюстрация представляет собой схематическое блочное расположение комбинированного устройства нагрева воды для коммунально-бытового водоснабжения и теплоносителя для отопления жилых помещений .
Пример вариантов осуществления полезной модели
Комбинированное устройство нагрева воды для коммунально-бытового водоснабжения и теплоносителя для отопления жилых помещений содержит по меньшей мере два отдельных источника теплоносителя, таких как котельный агрегат 1 и/или устройство 12 солнечной панели или тепловой насос и т. п., с помощью первичных контуров 24, 25, присоединенных параллельно к комбинированному устройству21 посредством пластинчатого теплообменника 22, и соединенных параллельно контуров, получающих тепло от теплоносителя, с одной стороны, для контура 11 устройства отопления жилых помещений, а с другой стороны, для контура 23 для нагрева технической воды с границей раздела через его собственный теплообменник 8.
°
°
Указанные параллельные контуры 23, 11, 24, 25, в том числе их секции обратного потока, объединены посредством пластинчатых теплообменников 8, 22 с целью локализации в блоке 21 комбинированного устройства и являются взаимно переключаемыми по-разному, в частности, в зависимости от разных уровней полученных температур по меньшей мере двух разделенных слоев теплоносителей в наружном баке 20для хранения тепла, подключенном параллельно посредством дифференциального соединения трехходовой клапанной группы 16, 17, 18, 19 с впускными/выпускными отверстиями с контурами 23, 11, 24, 25, предпочтительно через впускное/выпускное отверстие 27 в наружном баке 20 для контура 11 отопления жилых помещений и через впускное/выпускное отверстие 26 в наружном баке 20 для нагрева технической воды, главным образом с нагревательным контуром 23 технической воды с верхнего слоя теплоносителя посредством смесительных трехходовых клапанов17, 7 для дифференциального переключения либо на нагревательный контур 23 технической воды с температурой, не превышающей 55C, либо на контур 11 отопления жилых помещений с температурой даже выше 55C.
Наружный бак 20 содержит впускные/выпускные отверстия 28, 29, подключенные к слою с низким уровнем температуры теплоносителя и подключенные посредством трехходового клапана18, 19, а также смесительного трехходового клапана5 к контуру 23 горячей технической воды для коммунально-бытового снабжения или контуру 11 отопления жилых помещений, сводя к минимуму подводимую тепловую энергию и сводя к минимуму потери тепла.
Нагревательный контур 23 технической воды содержит переключатель 9 расхода для активации первоочередного потока теплоносителя из наружного бака 20 и выпускное отверстие 26 через смесительные клапаны 5, 7 к его собственному пластинчатому теплообменнику 8 с запросом расхода технической воды.
Функция комбинированного устройства 21 отличается на разных этапах следующим образом, при этом предполагается, что краткий обзор этих функций будет понятен специалистам в данной области техники.
Подготовка технической воды (FriWa)
0
°
Смесительный клапан 5 со сверхскоростным реакционным установочным приводом с электронным управлением подает с помощью насоса 6 в контуре 23 для нагрева технической воды предварительно нагретый теплоноситель через впускное/выпускное отверстие 26 из наружного бака 20, в то время как теплоноситель поддерживается при 50C в направлении теплообменника 8 с целью предотвращения образования накипи на пластинах из нержавеющей стали в этом теплообменнике 8, когда отложение кальция происходит в условиях при ниже 55C.
Температура технической воды измеряется с помощью быстродействующего датчика 9 и устанавливается до требуемой температуры на выходе, с использованием смесительного контроллера с электронным управлением, например, с трехходовым клапаном 7, после теплообменника 8. Это также предотвращает колебания температуры технической воды в контуре 23. Указанный нагрев технической воды начинается, когда датчик 9 или другой датчик со встроенным датчиком расхода регистрирует необходимость в потреблении технической воды.
Наружная часть контура 23 технической воды после пластинчатого теплообменника 8 как вариант обеспечена витком обратной связи с циркуляционным насосом 10 и измерительным датчиком S3 температуры X, не превышающей 55°C, в то время как в этой части контура 23 гидравлическое сцепление происходит с минимальным количеством технической воды, что эффективно предотвращает размножение легионелл в технической воде, в то время как соответствующие впускные отверстия предварительно образованы в устройстве.
Циркуляционный насос 10 технической воды может предоставляться по требованию. Затем происходит гидравлическое сцепление, как показано на схеме. Предварительно образованы соответствующие впускные отверстия.
Датчик S3 измеряет температуру циркуляции обратного потока воды в этом витке обратной связи и отключает там циркуляционный насос 10 технической воды после того, как нагретая техническая вода снова начинает циркулировать в основном контуре 23 с использованием способа, описанного выше, с целью экономии энергии.
Смешивание теплоносителя для устройства отопления жилых помещений
С целью достижения требуемой расчетной температуры впускного отверстия теплоносителя для отопления посредством радиаторов/напольного отопления или т. п. в соответствии с температурой окружающего воздуха (или комнатной температурой) используется такой же смесительный контур с электронным управлением, что и для подготовки технической воды.
Направление потока теплоносителя переключается посредством трехходового клапана 7, при этом измерение температуры поступающего теплоносителя и ее регулирование выполняются с использованием датчика S1.
Теплоноситель удаляется через впускное/выпускное отверстие 27 с целью сохранения высоких температур наружного бака 20, расположенного выше этого впускного/выпускного отверстия 27, для нагрева технической воды из впускного/выпускного отверстия 26.
Объемный расход циркуляционного насоса 6 можно регулировать, используя контроллер скорости с целью предотвращения образования шумового сигнала в устройстве этого смесительного контура или в контуре 11 для отопления жилых помещений, а также заодно с целью экономии электроэнергии.
Солнечный прибор
Передача тепла от незамерзающего носителя, направленная от коллекторов 12 к теплоносителю, направленная к наружному баку 20, выполняется посредством пластинчатого теплообменника 22, благодаря его значительной большей поверхности теплообмена, чем у обычного теплообменника трубы, встроенного в бак, который используется вместе со стандартными солнечными панелями.
Безупречное разделение тепла в баке 20 выполняется посредством клапана 16 в направлении впускного/выпускного отверстия 26 или 27, поскольку в коллекторе 12 возникают очень разные температуры.
Объемный расход циркуляционных насосов 13 и 14 регулируется контроллером 15 с целью обеспечения оптимальной и равномерной аккумуляции тепла с коллектора 12. Измерение и оценка количества тепла выполняется с помощью контроллера 15  с использованием датчика объемного расхода.
Тепловой генератор
Регулируемый расход требуемого количества тепла промышленным источником тепла, таким как котельный агрегат 1, сжигающий, например, нефть, газ, или тепловой насос, осуществляется посредством не проиллюстрированного регулятора, такого как термореле помещения.
Другие автоматические источники тепла, способные генерировать прерывистую энергию, могут быть непосредственно присоединены к наружному баку 20 с разделением через впускные/выпускные отверстия 26, 28 и регулируются c помощью контроллера посредством плавающего контакта.
Источники тепла, которые не регулируются устройством, могут быть присоединены к наружному баку 20 через впускные/выпускные отверстия 26, 29.
Для ванн с газовой колонкой, нагревателей, подвешенных на стену, и разъемных тепловых насосов рекомендуется установить дополнительный теплообменник к этим нерегулируемым источникам тепла, в то время как с целью предотвращения урезанного или трансверсального потока через такой теплообменник обычно требуется дополнительный клапан 4.
Нагретый теплоноситель проникает через переключающий клапан 17 в слой наружного бака 20, рассчитанного контроллером, через впускные/выпускные отверстия 26 или 27. Температура нагретого теплоносителя из этих источников проверяется не проиллюстрированным датчиком и удаляется, например, циркуляционным насосом, который регулируется посредством объемного расхода.
Разделение в наружном баке:
- трехходовой клапан 16 переключается при температуре, измеренной с помощью датчика S4, в то время как коллектор 12 подает энергию на наружный бак 20 через впускные/выпускные отверстия 26, 27 на наружном баке 20,
- трехходовой клапан 17 переключается во время производства горячей технической воды с помощью FriWa и/или во время наполнения наружного бака 20 «вверх» с помощью котельного агрегата 1 в направлении впускного/выпускного отверстия 26,
- трехходовой клапан 17 переключается в наружном баке 20 в положение впускного/выпускного отверстия 27, если устройство распределения тепла в жилых помещениях (FBH, радиаторы и т. д.) и/или котельный агрегат 1 должны сохранять требуемую температуру на входе на датчике S1,
- трехходовой клапан 18 переключается во время наполнения наружного бака 20 с помощью котельного агрегата 1 в направлении впускного/выпускного отверстия 27 «вверх» с целью предотвращения ненужной «заправки» наружного бака 20,
- трехходовой клапан 18 переключается в положение впускного/выпускного отверстия 28 в наружном баке 20, если устройство распределения тепла в жилых помещениях (FBH, радиаторы и т. д.) и/или котельный агрегат (1) должны сохранять требуемую температуру на входе на датчике S1 в наружном баке 20 на уровне впускного/выпускного отверстия 27 с целью предотвращения ненужной «заправки» наружного бака 20,
- трехходовой клапан 18 переключается в положение на уровне впускного/выпускного отверстия 29 наружного бака 20, если измеренная температура теплоносителя обратного потока всех смесительных контуров в устройстве 21 оказывается ниже, чем на котельном агрегате 1, и не производит никакого тепла на уровне впускного/выпускного отверстия 28 наружного бака 20.