Совмещенная система отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения

 

Изобретение относится к совмещенной системе отопления и горячего водоснабжения малоэтажных жилых домов и производственных зданий при теплоснабжении их от генераторов тепла со встроенными водонагревателями. В верхней части расширительного бака-теплоаккумулятора 6 (РБТ) установлена перегородка 8, отделяющая водяную полость 9 бачка 10 от водогрейной полости 7 (РБТ), в водогрейную полость 7 (РБТ) встроен трубчатый водонагреватель 11 системы горячего водоснабжения, вход 12 которого и гидрозатвор 13 системы отопления из водогрейной полости 7 через перегородку 8 введены в бачок 10, а выход 14 водонагревателя 11 соединен с подающим трубопроводом 15 коллектора солнечной энергии 17 и подающим трубопроводом 16 системы горячего водоснабжения и бачком 10, подающий трубопровод 4 системы отопления соединен с бачком 10 через обратный клапан 18, водогрейной полостью 7 РБТ и системой отопления - через эжектор 21 и регулирующие вентили 19 и 20, на трубопроводе, соединяющем выход 14 водонагревателя 11 системы горячего водоснабжения с бачком 10 РБТ и вход коллектора солнечной энергии 17, установлен циркуляционный насос 22, в водогрейной полости 7 РБТ установлен газоход 23, вход последнего подключен к дымовому каналу 25 в отопительном щитке 26, сообщающемуся с выходом топливника генератора тепла 1, со встроенным водонагревателем 2, а выход газохода 23 - к диффузору 29 на дымоходе 27 перед дымовой трубой 30, на газоходе 23 и дымоходе 27 перед диффузором 29 установлены регулирующие дымовые задвижки 31 и 32. Регулирующими вентилями 19 и 20 регулируют потоки воды в системе отопления и водогрейной полости 7 (РБТ), а регулирующими дымовыми задвижками 31 и 32 -потоки горячих дымовых газов в дымоходе 27 и газоходе 23 (РБТ). Установка газохода 23 (РБТ) в газовом тракте генератора тепла 1 после водонагревателя 2 системы отопления по ходу дымовых газов позволяет утилизировать теплоту дымовых газов в течение всего отопительного периода. При отсутствии водоразбора на горячее водоснабжение температура нагретой воды в водогрейной полости 7 (РБТ) выше, чем в подающем трубопроводе 4 системы отопления, и более нагретая вода из водогрейной полости 7(РБТ) эжектором 21 эжектируется в подающий трубопровод 4. В солнечной установке горячего водоснабжения можно приготовлять горячую воду за счет солнечной энергии. 4 ил.

Изобретение относится к системам децентрализованного теплоснабжения малоэтажных жилых домов и производственных зданий с приготовлением горячей воды в водонагревателях, встроенных в генераторы тепла, работающих на твердом, жидком или газообразном топливе, и в солнечных установках горячего водоснабжения.

Совмещенная система отопления и горячего водоснабжения (прототип) содержит генератор тепла, снабженный встроенным водонагревателем системы отопления с нагревательными приборами и водонагревателем системы горячего водоснабжения, подсоединенными к подающим и обратным трубопроводам систем, и расширительный бак, с подключенным к нему главным стояком, соединенным с подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения, главный стояк соединен с подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения через регулирующий вентиль и дополнительно соединен с подающим трубопроводом через обратный клапан [1].

Недостатками являются: наличие разводки трубопроводов и баков-аккумуляторов системы горячего водоснабжения; относительно большие габариты генератора тепла 1, так как в него встроены водонагреватели 2 и 4 системы отопления и горячего водоснабжения; нагрев воды в системе отопления за счет теплоты горячих дымовых газов возможен только в осенне-весенний период при перепуске их из топливника с водонагревателем 4 системы горячего водоснабжения через топливник с водонагревателем 2 системы отопления по каналу при открытой поворотной заслонке 15; в летний период приготовление воды горячего водоснабжения за счет сжигания топлива в генераторе тепла.

С целью упрощения системы и экономии топлива за счет рационального использования утилизированной теплоты дымовых газов и солнечной энергии на отопление и горячее водоснабжение в известную совмещенную систему отопления и горячего водоснабжения дополнительно введены расширительный бак-теплоаккумулятор, водонагреватель системы горячего водоснабжения, коллектор солнечной энергии, эжектор системы отопления, дымовой канал и диффузор в отопительном щитке, регулирующие дымовые задвижки, при этом в верхней части расширительного бака-теплоаккумулятора установлена перегородка, отделяющая водяную полость бачка от водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора, в водогрейную полость последнего встроен трубчатый водонагреватель системы горячего водоснабжения, вход которого и гидрозатвор системы отопления из водогрейной полости через перегородку введены в бачок расширительного бака-теплоаккумулятора, а выход водонагревателя системы горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом коллектора солнечной энергии и подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения и бачком расширительного бака-теплоаккумулятора, подающий трубопровод системы отопления соединен с водяной полостью бачка расширительного бака-теплоаккумулятора через обратный клапан, водогрейной полостью расширительного бака-теплоаккумулятора и системой отопления - через эжектор и регулирующие вентили, на трубопроводе, соединяющем выход водонагревателя системы горячего водоснабжения с бачком расширительного бака-теплоаккумулятора и входом коллектора солнечной энергии, установлен циркуляционный насос, в водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора установлен газоход, вход последнего подключен к дымовому каналу, сообщающемуся с выходом топливника генератора тепла, а выход газохода - к диффузору на дымоходе перед дымовой трубой, на газоходе и дымоходе перед диффузором установлены регулирующие дымовые задвижки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая совмещенная система отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения отличается тем, что дополнительно содержит расширительный бак-теплоаккумулятор, водонагреватель системы горячего водоснабжения, коллектор солнечной энергии, эжектор в системе отопления, дымовой канал и диффузор в отопительном щитке, регулирующие дымовые задвижки, при этом в верхней части расширительного бака-теплоаккумулятора установлена перегородка, отделяющая полость бачка от водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора, в водогрейную полость последнего встроен трубчатый водонагреватель системы горячего водоснабжения, вход которого и гидрозатвор системы отопления из водогрейной полости через перегородку введены в бачок расширительного бака-теплоаккумулятора, а выход водонагревателя системы горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом коллектора солнечной энергии и подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения и бачком расширительного бака-теплоаккумулятора, подающий трубопровод системы отопления соединен с водяной полостью бачка расширительного бака-теплоаккумулятора через обратный клапан, водогрейной полостью расширительного бака-теплоаккумулятора и системой отопления - через эжектор и регулирующие вентили, на трубопроводе, соединяющем выход водонагревателя системы горячего водоснабжения с бачком расширительного бака-теплоаккумулятора и входом коллектора солнечной энергии, установлен циркуляционный насос, в водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора установлен газоход, вход последнего подключен к дымовому каналу, сообщающемуся с выходом топливника генератора тепла, а выход газохода - к диффузору на дымоходе перед дымовой трубой, на газоходе и дымоходе перед диффузором установлены регулирующие дымовые задвижки.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями (аналогами) в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена принципиальная схема совмещенной системы отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения; на фиг. 2 - расширительный бак-теплоаккумулятор, общий вид; на фиг. 3 - установка расширительного бака-теплоаккумулятора совместно с генератором тепла и отопительным щитком; на фиг. 4 - принципиальная схема совмещенной системы отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения для регионов с высокими среднегодовыми значениями интенсивности солнечной радиации.

Совмещенная система отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения содержит генератор тепла 1, снабженный встроенным водонагревателем 2 системы отопления с нагревательными приборами 3, присоединенными к подающему 4 и обратному 5 трубопроводам, расширительный бак-теплоаккумулятор 6 с водогрейной полостью 7, в верхней части полости 7 установлена перегородка 8, отделяющая водяную полость 9 бачка 10 от водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, в водогрейную полость 7 последнего встроен водонагреватель 11 системы горячего водоснабжения, вход 12 водонагревателя 11 и гидрозатвор 13 системы отопления, через перегородку 8 из водогрейной полости 7 введены в бачок 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, а выход 14 водонагревателя 11 соединен с подающим трубопроводом 15 коллектора солнечной энергии 17 солнечной установки и подающим трубопроводом 16 системы горячего водоснабжения, и бачком 10, подающий трубопровод 4 системы отопления соединен с водяной полостью 9 бачка 10 через обратный клапан 18, водогрейной полостью 7 и системой отопления - через регулирующие вентили 19, 20, и на подающем трубопроводе перед регулирующими вентилями 19, 20 установлен эжектор 21, и на трубопроводе, соединяющем выход 14 водонагревателя 11 системы горячего водоснабжения с бачком 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 и вход коллектора солнечной энергии 17, установлен циркуляционный насос 22.

В водогрейной полости 7 установлен газоход 23, вход 24 газохода подключен к дымовому каналу 25 в отопительном щитке 26 и по нему сообщен с началом дымохода 27, присоединенного к выходу топливника с варочной плитой 28 генератора тепла 1, а выход газохода 23 подключен к диффузору 29 на дымоходе 27 перед дымовой трубой 30, на газоходе 23 и дымоходе 27 перед диффузором 29 установлены регулирующие дымовые задвижки 31, 32, на дымовой трубе 30 - дымовая задвижка 33, на летнем дымоходе - летняя дымовая задвижка 34.

В бачке 10 установлен поплавковый клапан 35, к которому подведен трубопровод холодной воды 36, гидравлический затвор 37 с переливным трубопроводом 38, водогрейная полость 7 расширительного бака- теплоаккумулятора 6 соединена напорным трубопроводом 39 с обратным трубопроводом 5 системы отопления. Вход коллектора солнечной энергии 17 подключен к бачку 10 обратным трубопроводом 40 солнечной установки горячего водоснабжения. К подающему трубопроводу 16 системы горячего водоснабжения подключены санитарно-технические устройства 41, 42, установленные в ванне и на кухне. На трубопроводах систем установлена запорно-регулирующая арматура 43, 44, 45, 46, 47 (краны, вентили и т. д.).

На обратном трубопроводе 5 системы отопления установлен циркуляционный насос 48 (малошумный).

Системы, представленные на фиг. 1 и 4, идентичны и отличаются только наличием циркуляционных насосов 22 и 48. Поэтому на фиг. 4 показаны лишь те позиции, которые отсутствуют на фиг. 1.

Совмещенная система отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения работает следующим образом.

В зимний период при открытых кране 43, регулирующем вентиле 20, заполненных холодной водой, расширительном баке-теплоаккумуляторе 6 и системе открывают дымовую задвижку 33 и регулирующую дымовую задвижку 32, зажигают топливо в топливнике генератора тепла 1, устанавливают на варочную плиту 28 заготовки для приготовления пищи. Горячие дымовые газы по дымоходу 27, диффузору 29 и дымовой трубе 30, отдав часть теплоты стенкам каналов газового тракта, уходят наружу. Нагретая вода в водонагревателе 2, встроенном в топливник генератора тепла 1, при естественной или насосной циркуляции по подающему трубопроводу 4 поступает в нагревательные приборы 3 и по обратному трубопроводу 5 возвращается в водонагреватель 2 генератора тепла 1, в результате чего передается теплота внутреннему воздуху в помещениях, и температура его повышается до необходимой величины. При необходимости приготовления горячей воды на горячее водоснабжение открывают регулирующую дымовую задвижку 31 на выходе газохода 23, частично или полностью перекрывая дымоход 27 регулирующей дымовой задвижкой 32. Основной объем дымовых газов проходит по каналу 25, газоходу 23 и передает часть теплоты воде в водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, нагревает воду в водогрейной полости 7 и в водонагревателе 11 горячего водоснабжения до необходимой температуры. При водоразборе горячей воды открывают краны санитарно- технических устройств 41, 42, и нагретая вода из водонагревателя 11 по подающему трубопроводу 16 поступает на нужды горячего водоснабжения.

При водоразборе горячей воды уровень воды в бачке 10 понижается, поплавковый клапан 35 открывается и холодная вода из водопровода 36 поступает в бачок 10 до тех пор, пока ее уровень в бачке 10 не восстановится. При естественной утечке воды система отопления автоматически подпитывается не загрязненной теплоносителем системы отопления водой из бачка 10, подогретой за счет утилизации теплоты дымовых газов через узел подпитки с гидравлическим затвором 37 и обратным клапаном 18. При понижении уровня воды в гидравлическом затворе 37 под действием разности уровней воды в гидравлическом затворе 37 и бачке 10 автоматически открывается обратный клапан 18, и из бачка 10 подогретая вода поступает на подпитку системы отопления до тех пор, пока не установится равенство уровней воды в бачке 10 и гидравлическом затворе 37.

В регионах с высокими среднегодовыми значениями интенсивности солнечной радиации и большом количестве солнечных дней в году для приготовления горячей воды на горячее водоснабжение в дневное время используют солнечную установку горячего водоснабжения с коллектором солнечной энергии 17. При открытых кранах 46, 47 и заполненной холодной водой системе солнечной установки нагретая в коллекторе солнечной энергии 17 вода при естественной (или насосной) циркуляции из коллектора солнечной энергии 17 по подающему трубопроводу 15 поступает в верхнюю часть бачка 10, и из нижней части последнего по обратному трубопроводу 40 вода возвращается в коллектор солнечной энергии 17. При открытом кране 45 при необходимой температуре воду разбирают на горячее водоснабжение через краны санитарно-технических устройств 41 и 42.

Недостаточно нагретую воду в коллекторе солнечной энергии 17 догревают в водонагревателе 11 горячего водоснабжения при работе генератора тепла 1, и при закрытом кране 45 и открытом кране 44 разбирают через краны санитарно-технических устройств 41, 42, как было изложено выше.

При длительном отсутствии водоразбора горячей воды из водонагревателя 11 на горячее водоснабжение при работе генератора тепла 1 температура воды в водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 превышает температуру воды в подающем трубопроводе 4 системы отопления. Открывают регулирующий вентиль 19, и из верхней части водогрейной полости 7 наиболее нагретая вода эжектором 21 эжектируется в подающий трубопровод 4 системы отопления с одновременным поступлением воды в водогрейную полость 7 по напорному трубопроводу 39 из обратного трубопровода 5 системы отопления.

Вода с повышенной температурой после эжектора 21 поступает в нагревательные приборы 3, что повышает их теплоотдачу на отопление помещений. Таким образом, излишки утилизированной теплоты дымовых газов при отсутствии водоразбора на горячее водоснабжение используют на отопление помещений.

В регионах с высокими среднегодовыми значениями интенсивности солнечной радиации в дневное время пускают циркуляционный насос 22 при открытом кране 46 и закрытых кранах 44, 47. Затем открывают регулирующие вентили 19 и 20 и пускают насос 48 системы отопления.

При циркуляции воды в системах отопления и горячего водоснабжения нагретая вода в коллекторе 17 солнечной энергии за счет солнечной радиации поступает в бачок 10 и водонагреватель 11 и за счет теплопередачи через стенки водонагревателя 11, нагревается вода в водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, откуда эжектируется эжектором 21 в подающий трубопровод 4 и поступает в нагревательные приборы 3, на отопление помещений. Если тепловой эффект недостаточен, пускают генератор тепла 1 и догревают воду в водонагревателе 2 генератора тепла 1.

В летний период закрывают регулирующий вентиль 20, отсоединяя систему отопления от водонагревателя 2 генератора тепла 1, открывают регулирующий вентиль 19, дымовую регулирующую задвижку 32, и летнюю дымовую задвижку 34. В период работы генератора тепла 1, например, для приготовления пищи на варочной плите 28, дымовые газы, минуя дымообороты дымового канала 27 отопительного щитка 26, частично по дымоходу через летнюю дымовую задвижку 34 и по дымовому каналу 25, газоходу 23 с регулирующей дымовой задвижкой 31, диффузор 29 и дымовую трубу 30 с дымовой задвижкой 33 уходят наружу. Нагретая вода в водонагревателе 2 по подающему трубопроводу 4 поступает в верхнюю часть водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, смешивается с заполняющей ее водой, нагретой за счет утилизации теплоты дымовых газов, проходящих по газоходу 23, и смесь воды передает теплоту воде в водонагревателе 11 горячего водоснабжения, повышая ее температуру до требуемой величины, и возвращается в водонагреватель 2 по напорному 39 и обратному 5 трубопроводам. Водоразбор горячей воды из системы и использование солнечной установки горячего водоснабжения в летний период аналогичны изложенному для зимнего периода в регионах с высокими среднегодовыми значениями интенсивности солнечной радиации.

Если приготовление пищи в летний период выполняют на другом источнике тепла, например, на газовой плите в летней кухне, генератор тепла 1 в пасмурную погоду используют как резервный источник теплоты солнечной установки горячего водоснабжения.

Таким образом, за счет введения в систему расширительного бака- теплоаккумулятора 6, водонагревателя 11 системы горячего водоснабжения, коллектора солнечной энергии 17, эжектора 21 в систему отопления, дымового канала 25 и диффузора 29 в отопительный щиток 26, регулирующих дымовых задвижек 31, 32, при этом в верхней части расширительного бака-теплоаккумулятора 6 установлена перегородка 8, отделяющая водяную полость 9 бачка 10 от водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, в водогрейную полость 7 последнего встроен трубчатый водонагреватель 11 системы горячего водоснабжения, вход 12 которого и гидрозатвор 13 системы отопления из водогрейной полости 7 через перегородку 8 введены в бачок 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, а выход 14 водонагревателя 11 системы горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом 15 коллектора солнечной энергии 17 и подающим трубопроводом 16 системы горячего водоснабжения, и бачком 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6, подающий трубопровод 4 системы отопления соединен с водяной полостью 9 бачка 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 через обратный клапан 18, водогрейной полостью 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 и системой отопления - через эжектор 21 и регулирующие вентили 19 и 20, на трубопроводе, соединяющем выход водонагревателя 11 системы горячего водоснабжения с бачком 10 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 и вход коллектора солнечной энергии 17, установлен циркуляционный насос 22, в водогрейной полости 7 расширительного бака-теплоаккумулятора 6 установлен газоход 23, вход последнего подключен к дымовому каналу 25, сообщающемуся с выходом топливника генератора тепла 1, а выход газохода 23 - к диффузору 29 на дымоходе 27 перед дымовой трубой 30, на газоходе 23 и дымоходе 27, перед диффузором 29 установлены регулирующие дымовые задвижки 31 и 32, достигают упрощения системы и экономии топлива при использовании системы.

Формула изобретения

Совмещенная система отопления с солнечной установкой горячего водоснабжения, содержащая генератор тепла, снабженный встроенным водонагревателем системы отопления с нагревательными приборами, расширительный бак, соединенный с подающим трубопроводом системы отопления через обратный клапан, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы и экономии топлива за счет рационального использования утилизированной теплоты дымовых газов и солнечной энергии на отопление и горячее водоснабжение, система дополнительно содержит расширительный бак-теплоаккумулятор, водонагреватель системы горячего водоснабжения, коллектор солнечной энергии, эжектор системы отопления, дымовой канал и диффузор в отопительном щитке, регулирующие дымовые задвижки, при этом в верхней части расширительного бака-теплоаккумулятора установлена перегородка, отделяющая водяную полость бачка от водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора, в водогрейную полость последнего встроен трубчатый водонагреватель системы горячего водоснабжения, вход которого и гидрозатвор системы отопления из водогрейной полости через перегородку введены в бачок расширительного бака-теплоаккумулятора, а выход водонагревателя системы горячего водоснабжения соединен с подающим трубопроводом коллектора солнечной энергии, подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения и бачком расширительного бака-теплоаккумулятора, подающий трубопровод системы отопления соединен с водяной полостью бачка расширительного бака-теплоаккумулятора через обратный клапан, водогрейной полостью расширительного бака-теплоаккумулятора и системой отопления через эжектор и регулирующие вентили, на трубопроводе, соединяющем выход водонагревателя системы горячего водоснабжения с бачком расширительного бака-теплоаккумулятора и вход коллектора солнечной энергии, установлен циркуляционный насос, в водогрейной полости расширительного бака-теплоаккумулятора установлен газоход, вход последнего подключен к дымовому каналу, сообщающемуся с выходом топливника генератора тепла, а выход газохода - к диффузору на дымоходе перед дымовой трубой, на газоходе и дымоходе перед диффузором установлены регулирующие дымовые задвижки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4