Система водяного отопления помещения
Текст
(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Автор Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Система водяного отопления помещения, содержащая теплоизолированную и заполненную жидкостью емкость, выходной и входной патрубки которой соответственно присоединены ко входу и через приемник солнечного излучения к выходу первого насоса системы дополнительный нагреватель обратной воды системы, оборудованный входным с двумя входами патрубком и выходным, к которому подключены входы расположенных в помещении нагревательных приборов, выходы которых присоединены ко входу второго насоса системы, присоединенного выходом ко входу трехходового крана, первый выход которого присоединен к первому входу входного патрубка дополнительного нагревателя теплообменник-нагреватель обратной воды системы, расположенной в теплоизолированной емкости, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными в теплоизолированной емкости раздаточным коллектором жидкости, распределительными и перфорированными трубами, а теплообменник-нагреватель выполнен в виде трубного теплообменника, входы и выходы труб рядов трубного пучка которого соответственно присоединены к распределительному и собирающему коллекторам обратной воды системы, при этом перфорированные трубы расположены рядами между рядов труб трубного теплообменника и их входы через 55022009.08.30 распределительные трубы присоединены к выходам раздаточного коллектора, подключенного входом к выходу входного патрубка емкости, а распределительный входом и собирающий выходом коллекторы трубного теплообменника соответственно присоединены ко второму выходу трехходового крана и второму входу входного патрубка дополнительного нагревателя. 2. Система водяного отопления помещения по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена байпасом, который оборудован задвижкой с мотор-редуктором и присоединен входом и выходом дополнительно и соответственно ко входу и второму выходу трехходового крана. 3. Система водяного отопления по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве жидкости,находящейся в теплоизолированной емкости, применена жидкость с низкой отрицательной температурой замерзания, например антифриз. 4. Система водяного отопления помещения по п. 1, отличающаяся тем, что расположенные в теплоизолированной емкости раздаточный коллектор, распределительные и перфорированные трубы выполнены из термохимостойкого материала, например из поливинилхлорида.(56) 1. Белоусов В.В. Отопление и вентиляция. Ч. 1. Отопление. - М Стойиздат, 1967. С. 144. 2. Драганов Б и др. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - Киев Вища школа, 1983. - С. 276. Предлагаемое техническое решение относится к системам водяного отопления, осуществляющим отопление жилых и общественных помещений совместной работой гелиоводонагревательных установок и водогрейных котлов, работающих на углеводородном топливе. Известна система водяного отопления помещения, содержащая водогрейный котел,подающий и обратный магистральные трубопроводы, нагревательные приборы, расположенные в помещении, центробежный циркуляционный насос 1. Работает известная система следующим образом. Нагретая вода в котле при помощи непрерывно работающего насоса подается через магистральный подающий трубопровод в нагревательные приборы, расположенные в помещении, где происходит ее охлаждение воздухом помещения. Остывшая в нагревательных приборах вода по обратному магистральному трубопроводу поступает на вход центробежного насоса, который подает ее опять в котел, где она опять нагревается теплотой, получаемой при сжигании топлива в котле. К недостатку известной системы водяного отопления следует отнести большой расход топлива на нагрев обратной воды системы для поддержания нормируемой температуры помещения в течение отопительного периода года. Большой расход топлива системой обусловлен тем, что в системе не используется тепловая энергия солнца для нагрева обратной воды системы. Наиболее близкой по конструкции к заявленной системе водяного отопления помещения является система, в которой нагрев обратной воды системы осуществляется тепловой энергией солнца и теплотой, полученной при сжигании топлива (газа) в котле 2. Известная система водяного отопления помещения содержит теплообменник-нагреватель обратной воды системы, расположенный в теплоизолированной и заполненной жидкостью емкости, к выходному и входному патрубкам которой соответственно присоединены вход и через приемник солнечного излучения выход первого насоса системы дополнительный нагреватель обратной воды системы, второй насос, трехходовой кран,2 55022009.08.30 нагревательные приборы, расположенные в помещении. В весенне-осенний периоды года жидкость, находящаяся в емкости, нагревается в солнечные дни тепловым излучением солнца путем прокачки первым насосом системы жидкости через приемник солнечного излучения. Для поддержания нормируемой температуры помещения вводят в работу второй насос системы, который обратную воду системы прокачивает через теплообменникнагреватель, где она нагревается тепловой энергией жидкости и через дополнительный нагреватель поступает в нагревательные приборы, расположенные в помещении. В случае недостаточного нагрева обратной воды в теплообменнике-нагревателе дополнительный нагрев воды осуществляют в дополнительном нагревателе. Недостатком этой системы является пониженная эффективность работы, обусловленная низким коэффициентом использования солнечной энергии для нагрева обратной воды системы, что приводит к перерасходу топлива, сжигаемого в дополнительном нагревателе,для дополнительного нагрева обратной воды системы. В свою очередь низкий коэффициент использования солнечной энергии обусловлен малой тепловой мощностью теплообменника-нагревателя, расположенного в теплоизолированной емкости, из-за малой величины коэффициента теплоотдачи от жидкости к теплопередающей поверхности теплообменника-нагревателя. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы системы водяного отопления помещения. Задача решается тем, что система водяного отопления помещения, содержащая теплоизолированную и заполненную жидкостью емкость, выходной и входной патрубки которой соответственно присоединены ко входу и через приемник солнечного излучения к выходу первого насоса системы, дополнительный нагреватель обратной воды системы,оборудованный входным с двумя входами патрубком и выходным, к которому подключены входы расположенных в помещении нагревательных приборов, выходы которых присоединены ко входу второго насоса системы, присоединенного выходом ко входу трехходового крана, первый выход которого присоединен к первому входу входного патрубка дополнительного нагревателя, теплообменник-нагреватель обратной воды системы,расположенный в теплоизолированной емкости, снабжена расположенными в теплоизолированной емкости раздаточным коллектором жидкости, распределительными и перфорированными трубами, а теплообменник-нагреватель выполнен в виде трубного теплообменника, входы и выходы труб рядов трубного пучка которого соответственно присоединены к распределительному и собирающему коллекторам обратной воды системы, при этом перфорированные трубы расположены рядами между рядов труб трубного теплообменника и их входы через распределительные трубы присоединены к выходам раздаточного коллектора, подключенного входом к выходу входного патрубка емкости, а распределительный входом и собирающий выходом коллекторы трубного теплообменника соответственно присоединены ко второму выходу трехходового крана и второму входу входного патрубка дополнительного нагревателя. Для упрощения эксплуатации и повышения надежности работы система снабжена байпасом, который оборудован задвижкой с мотор-редуктором и присоединен входом и выходом дополнительно и соответственно ко входу и второму выходу трехходового крана раздаточный коллектор, перфорированные и распределительные трубы, расположенные в теплоизолированной емкости, выполнены из термохимостойкого материала,например из поливинилхлорида а в качестве жидкости, находящейся в теплоизолированной емкости, применена жидкость с низкой отрицательной температурой замерзания, например антифриз. Сущность предлагаемой полезной модели системы водяного отопления помещения поясняется следующими графическими изображениями. На фиг. 1 изображена схема системы с вертикальным разрезом теплоизолированной емкости по А-А на фиг. 2 3 55022009.08.30 на фиг. 2 - вид сверху теплоизолированной емкости по В-В на фиг. 1. Система водяного отопления помещения содержит теплоизолированную и заполненную жидкостью емкость 1, выходной 2 и входной 3 патрубки которой соответственно присоединены ко входу и через приемник 4 солнечного излучения к выходу первого насоса 5 системы дополнительный нагреватель 6, оборудованный входным 7 с двумя входами 8, 9 патрубком и выходным 10, к которому подключены входы расположенных в помещении 11 нагревательных приборов (радиаторов) 12, выходы которых присоединены ко входу второго насоса 13 системы, присоединенного выходом ко входу трехходового крана 14 с двумя выходами 15, 16, первый выход которого присоединен ко входу 8 патрубка 7 нагревателя 6 теплообменник-нагреватель 17 обратной воды, расположенный в теплоизолированной емкости 1. Система водяного отопления помещения снабжена расположенным в емкости 1 раздаточным коллектором 18 жидкости, распределительными и перфорированными трубами 19, 20, а теплообменник-нагреватель 17 выполнен в виде трубного теплообменника, входы и выходы труб 21 рядов 22 трубного пучка которого соответственно присоединены к распределительному и собирающему коллекторам 23, 24 обратной воды системы. При этом перфорированные трубы 20 расположены рядами 25 между рядов 22 трубного теплообменника и их входы через распределительные трубы 19 присоединены к выходам раздаточного коллектора 18, подключенного входом к выходу входного патрубка 3 емкости 1, а распределительный коллектор 23 входом и собирающий коллектор 24 выходом соответственно присоединены ко второму выходу 16 трехходового крана 14 и второму входу 9 патрубка 7 дополнительного нагревателя 6. Для упрощения эксплуатации и повышения надежности работы система дополнительно снабжена байпасом 26, который оборудован задвижкой 27 с мотор-редуктором 28 и присоединен входом и выходом дополнительно и соответственно ко входу и второму выходу трехходового крана 14 пропорциональным регулятором 29 с датчиком температуры 30 обратной воды в собирающем коллекторе 24 трубного теплообменника, контакты которого включены в цепь управления мотор-редуктором 28 задвижки 27 (на фиг. 1 и 2 не показано). Расположенные в теплоизолированной емкости 1 раздаточный коллектор 18, распределительные и перфорированные трубы 19, 20 выполнены из термохимостойкого материала, например из поливинилхлорида, а в качестве жидкости, находящейся в емкости 1,применена жидкость с низкой отрицательной (-30 С) температурой замерзания, например антифриз. Система отопления работает в двух режимах в режиме нагрева обратной воды системы теплотой, получаемой при сжигании топлива в дополнительном нагревателе в режиме нагрева обратной воды системы теплотой жидкости, находящейся в емкости 1 и нагреваемой тепловым излучением и теплотой, получаемой при сжигании топлива в дополнительном нагревателе 6. В начале отопительного периода ручку трехходового крана 14 ставят в вертикальное положение, при этом будет осуществляться нагрев обратной воды системы теплотой, полученной при сжигании топлива в дополнительном нагревателе 6. Регулятор температуры 29 с датчиком 30 настраивают на поддержание температуры воды 5 С в коллекторе 24 путем изменения расхода обратной воды через байпас 26 при помощи задвижки 27 с мотор-редуктором 28. Наличие антифриза в емкости 1 и поддержание температуры воды 5 С, циркулирующей частично через трубки 21 трубного теплообменника, упрощает эксплуатацию и повышает надежность работы системы, так как отпадает необходимость в сливе жидкости из емкости 1 и обратной воды из труб 21 при работе системы в отопительный период. 55022009.08.30 После этого подключают регулятор 29 и второй насос 13 к электросети, и последний прокачивает часть обратной воды системы через байпас и трубный теплообменник и вторую часть подает через первый выход 15 трехходового крана 14, вход 8 патрубка 7 в дополнительный нагреватель 6, где обратная вода системы нагревается теплотой топлива,сжигаемого в нагревателе 6, и через выходной патрубок 10 подается в отопительные приборы 12, где охлаждается воздухом помещения 11 и затем поступает на вход насоса 13. Далее процесс работы системы повторяется. При постоянной работе насоса 13 нормируемую температуру воздуха среды помещения 11 обеспечивают изменением теплопроизводительности дополнительного нагревателя 6. Такой режим работы системы может продолжаться в течение отопительного периода,когда теплового излучения солнца недостаточно для нагрева жидкости в теплоизолированной емкости 1 до температуры 7080 С. В предотопительный период года, когда температура наружного воздуха ночью понижается до 20 С, а дневная достигает 1416 С, ручку трехходового крана 14 ставят в левое положение, при этом насос 13 всю обратную воду системы подает в нагреватель 6 через распределительный коллектор 23, трубы 21, собирающий коллектор 24, вход 9 патрубка 7, где она может нагреваться теплотой топлива, сжигаемого в нагревателе 6. При отключенном насосе 13 в дневное время вводят в работу насос 5, который забирает холодный антифриз из емкости 1 через патрубок 2 и подает его в емкость 1 через приемник 4 солнечного излучения, где он нагревается тепловой энергией, в которую преобразовал приемник 4 солнечное излучение, патрубок 3, раздаточный коллектор 18,распределительные трубы 19 и перфорированные трубы 20 струями, омывающими трубы 21 трубного теплообменника. В течение дня при наличии солнца и работе насоса 5 антифриз нагревается до температуры 7080 С. В вечернее время с понижением температуры наружного воздуха вводят в работу насос 13, который обратную воду системы через распределительный коллектор 23, трубы 21, собирающий коллектор 24 подает в дополнительный нагреватель 6. При этом при работающем насосе 5 трубы 21 трубного теплообменника омываются антифризом с температурой 7080 С, в результате чего возрастает тепловая мощность трубного теплообменника, обратная вода в трубах 21 быстро нагревается и через дополнительный нагреватель 6 поступает в отопительные приборы 12, которые отдают теплоту воздуху помещения. Охлажденная вода из отопительных приборов 12 насосом 13 опять подается в трубный теплообменник, где нагревается теплотой антифриза, и дальше процесс повторяется, при этом осуществляют контроль температуры помещения и поддерживают ее на требуемом уровне включением и отключением насосов 5 и 13. Если в трубном теплообменнике вода подогревается недостаточно, то дополнительный нагрев воды осуществляют в дополнительном нагревателе 6 теплотой, полученной при сжигании топлива в нагревателе 6. В марте и апреле месяцах отопительного периода, когда солнце находится высоко над горизонтом, система водяного отопления помещения в дневное время работает в первом режиме, при этом введением в работу насоса 5 осуществляется нагрев антифриза в емкости 1 тепловым излучением солнца, а для обеспечения нормируемой температуры помещения в ночное время систему отопления переводят во второй режим работы, при котором для нагрева обратной воды системы используется тепловая энергия антифриза,находящегося в емкости 1, и тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива в дополнительном нагревателе 6. Изменением режимов работы системы в эти месяцы достигается значительная экономия топлива, сжигаемого в дополнительном нагревателе, за счет использования для нагрева обратной воды системы тепловой энергии солнца. 55022009.08.30 Таким образом, в процессе работы заявляемой системы водяного отопления помещения происходит достижение поставленной технической задачи повышение эффективности работы системы за счет увеличения коэффициента использования тепловой энергии солнца для нагрева обратной воды системы в отопительный и предотопительный периоды года за счет выполнения теплообменника-нагревателя, расположенного в теплоизолированной емкости, в виде трубного теплообменника, оборудования системы расположенными в теплоизолированной емкости раздаточным коллектором жидкости, распределительными и перфорированными трубами и их соответствующего присоединения, а также за счет изменения режимов работы системы в течение суток отопительного периода. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6
МПК / Метки
МПК: F24D 3/00, F24D 13/00, F24D 10/00
Метки: помещения, водяного, отопления, система
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/6-u5502-sistema-vodyanogo-otopleniya-pomeshheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Система водяного отопления помещения</a>
Предыдущий патент: Установка для автоматического контроля физико-механических свойств смесей
Следующий патент: Бильная косилка
Случайный патент: Способ получения сажи и водорода