Комбинированная система теплоснабжения

(51) 24 3/08 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ потенциала ее теплогенерирующих и теплоаккумулирующих устройств. Система теплоснабжения содержит контур горячего водоснабжения 1 с баком-аккумулятором горячей воды 2, солнечный контур 3, бакаккумулятор системы отопления 4, контур отопления 5, первый и второй нагревательные контуры 6, 7 с общим котлом 8 и щит управления 9. Она дополнительно снабжена трехходовым клапаном 10 и дополнительными трубопроводами 11, 12, а бак-аккумулятор горячей воды 2 через трехходовой клапан 10 соединен с дополнительным подающим трубопроводом 11 и подающим трубопроводом 38 первого нагревательного контура 6. Котел 8 выполнен в виде электродного парогенератора,снабженного двумя теплообменниками 49, 50, подключенными к нагревательным контурам 6, 7. Бак-аккумулятор 4 подключен к трубопроводам 16, 17 и снабжен теплообменником 31, подключенным к контуру отопления 5. Подающие трубопроводы 38, 39 могут быть дополнительно снабжены электромагнитными клапанами.(72) Кешуов Сеитказы Асылсеитович Алдибеков Исабай Танирбергенович Хасанов Алик Расимович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства(57) Изобретение относится к области теплоэнергетики, и может быть использовано для теплоснабжения производственных объектов различных отраслей,преимущественно животноводческих ферм и предприятий АПК. Задача изобретения - повышение эффективности комбинированной системы теплоснабжения путем расширения ее функциональных возможностей и обеспечения более полного использования Изобретение относится к области теплоэнергетики, и может быть использовано для комплексного теплоснабжения производственных объектов различных отраслей, преимущественно животноводческих ферм и перерабатывающих предприятий АПК. Известна комбинированная солнечноэлектрическая система теплоснабжения,содержащая бак-аккумулятор горячей воды с двумя теплообменниками и датчиками температуры солнечный контур, состоящий из солнечных коллекторов,насоса,запорно-регулирующей арматуры и подключенный к первому теплообменнику в баке-аккумуляторе горячей воды разомкнутый контур горячего водоснабжения,состоящий из второго теплообменника в бакеаккумуляторе горячей воды и трубопроводов холодной и горячей воды контур системы отопления, состоящий из радиаторов и насоса контур дублера, состоящий из котла, насоса и соединенный через трехходовые клапаны с бакомаккумулятором горячей воды и контуром отопления(Лантух Н.Н., Щербатый , Агеева Г.Н. Комбинированная солнечно-электрическая система теплоснабжения. //С Сантехника Отопление Кондиционирование, 8, 2006. с.20) Недостатками являются невозможность получения пара для технологических нужд и сравнительно низкий коэффициент использования котла, что обусловлено ограниченной функциональной возможностью системы теплоснабжения и снижает эффективность ее работы. Причина недостатков - неприспособленность конструкции котла для выработки пара. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является комбинированная система теплоснабжения,принятая за прототип и содержащая контур горячего водоснабжения, состоящий из бакааккумулятора горячей воды с двумя теплообменниками, датчиками температуры и трубопроводами холодной и горячей воды контур отопления, состоящий из бака-аккумулятора системы отопления, датчиков температуры воды и воздуха,радиаторов,насоса и запорнорегулирующей арматуры котел первый нагревательный контур, состоящий из верхнего теплообменника бака-аккумулятора горячей воды и котла, соединенных между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом второй нагревательный контур, состоящий из бака-аккумулятора системы отопления и котла,соединенных между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом два солнечных контуры, состоящие из общих солнечных коллекторов с датчиком температуры,циркуляционных насосов и подключенные соответственно к нижнему теплообменнику бака-аккумулятора горячей воды и пластинчатому теплообменнику, соединенному с баком-аккумулятором системы отопления щит управления, электрически соединенных с насосами и датчиками температуры воды и воздуха //2., 2010. Недостатками прототипа являются отсутствие функциональной невозможности получения пара в нем и недостаточно полное использование энергетического потенциала солнечных коллекторов в летний период и сравнительно низкий коэффициент использования котла,бакааккумулятора системы отопления, что снижает эффективность работы системы теплоснабжения. Причинами недостатков являются то, что конструкция котла не приспособлена для выработки пара, бак-аккумулятор системы отопления и вода в нем, нагреваемой солнечными коллекторами,используются только в отопительный период. Задача изобретения - повышение эффективности комбинированной системы теплоснабжения путем расширения ее функциональных возможностей и обеспечения более полного использования потенциала ее теплогенерирующих и теплоаккумулирующих устройств. Технический результат заключается в повышении эффективности системы теплоснабжения за счет получения пара в ней,увеличения объема воды, нагретой солнечными коллекторами в летний период, и повышения коэффициента использования котла, солнечных коллекторов и бака-аккумулятора системы отопления. Технический результат достигается за счет того,что комбинированная система теплоснабжения,содержащая контур горячего водоснабжения,состоящий из бака-аккумулятора горячей воды с теплообменником, датчиками температуры и трубопроводов холодной и горячей воды солнечный контур, состоящий из солнечных коллекторов с датчиком температуры,циркуляционного насоса, запорно-регулирующей арматуры и подключенный к теплообменнику бакааккумулятора горячей воды бак-аккумулятор системы отопления с датчиком температуры контур отопления, состоящий из радиаторов, насоса,расширительного бачка и датчика температуры воздуха первый нагревательный контур,включающий котел и бак-аккумулятор горячей воды, соединенные между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом второй нагревательный контур,включающий котел и бак-аккумулятор системы отопления, соединенные между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом щит управления,электрически соединенный с насосами и датчиками температуры,оснащена трехходовым клапаном, дополнительным подающим трубопроводом с обратным клапаном и дополнительным обратным трубопроводом с насосом, соединяющими бак-аккумулятор горячей воды с баком аккумулятором системы отопления,причем, бак-аккумулятор горячей воды через трехходовой клапан соединен с дополнительным подающим трубопроводом и подающим трубопроводом первого нагревательного контура котел выполнен в виде электродного парогенератора, электрически соединенного со щитом управления и снабженного двумя пароводяными теплообменниками, размещенными в паровом пространстве и подключенными к подающему и обратному трубопроводам нагревательных контуров бак-аккумулятор системы отопления подключен к трубопроводам холодной и горячей воды и снабжен теплообменником,подключенным к контуру отопления. Подающие трубопроводы нагревательных контуров дополнительно снабжены электромагнитными клапанами. Сущность изобретения поясняется чертежом на фиг.1, где представлена схема комбинированной системы теплоснабжения. Комбинированная система теплоснабжения содержит контур горячего водоснабжения 1 с бакомаккумулятором горячей воды 2, солнечный контур 3, бак-аккумулятор системы отопления 4,контур отопления 5,первый и второй нагревательные контуры 6, 7 с общим котлом 8 и щит управления 9. Она дополнительно снабжена трехходовым клапаном 10 и дополнительными подающим и обратным трубопроводами 11, 12. Контур горячего водоснабжения 1 состоит из бака-аккумулятора горячей воды 2 с теплообменником 13 и датчиками температуры 14,15 и трубопроводов холодной и горячей воды 16, 17,подключенных к баку-аккумулятору горячей воды 2 через вентили 18, 19. Солнечный контур 3 состоит из солнечных коллекторов 20 с датчиком температуры 21,циркуляционного насоса 22 и запорнорегулирующей арматуры, включающей обратный клапан 23, вентили 24, 25, предохранительный клапан 26, расширительный бачок 27 и клапан для выпуска воздуха 28. Солнечный контур 3 подключен к теплообменнику 13 бака-аккумулятора горячей воды 2. Бак-аккумулятор системы отопления 4 подключен к трубопроводам холодной и горячей воды 16, 17 через вентили 29, 30 и снабжен теплообменником 31 и датчиком температуры 32. Контур отопления 5 состоит из радиаторов 33,насоса 34, расширительного бачка 35, клапана для выпуска воздуха 36 и подключен к теплообменнику 31 бака-аккумулятора системы отопления 4. Для контроля температуры воздуха в помещении предусмотрен датчик температуры 37. Первый нагревательный контур 6 содержит котел 8 и бак-аккумулятор горячей воды 2, а также используемые для их соединения подающий трубопровод 38 и обратный трубопровод 39 с насосом 40. Второй нагревательный контур 7 содержит котел 8 и бак-аккумулятор системы отопления 4,соединенные между собой подающим трубопроводом 41 и обратным трубопроводом 42 с насосом 43. Подающие трубопроводы 38, 41 нагревательных контуров 6, 7 могут быть дополнительно снабжены электромагнитными клапанами 44, 45 для исключения естественной циркуляции теплоносителей. Котел 8 выполнен в виде электродного парогенератора. Электродный парогенератор 8 имеет водогрейный и паровой пространства 46, 47 и снабжен электродной системой 48, установленной в водогрейном пространстве 46,и двумя пароводяными теплообменниками 49,50,размещенными в паровом пространстве 47 и подключенными к подающим 38, 41 и обратным 39,42 трубопроводам нагревательных контуров 6, 7. Парогенератор 8 оборудован электромагнитными клапанами отвода пара, подпитки и продувки 51, 52,53, датчиками контроля уровня котловой воды,давления и температуры пара 54, 55, 56,электрически соединенными со щитом управления 9, и расширительным бачком 57. Бак-аккумулятор горячей воды 2 через трехходовой клапан 10 соединен с дополнительным подающим трубопроводом 11 и подающим трубопроводом 38 первого нагревательного контура 6. Дополнительный подающий трубопровод 11 снабжен обратным клапаном 58 и подключен к верхней части бака-аккумулятора системы отопления 4. Дополнительный обратный трубопровод 12 оснащен насосом 59 и подключен к нижним частям бака-аккумулятора горячей воды 2 и бака-аккумулятора системы отопления 4. Щит управления 9 электрически соединен с насосами 22, 34, 40, 43, 59 и датчиками температуры 14, 15, 21, 32, 37 и электромагнитными клапанами 44, 45, 51, 52, 53. Работа системы теплоснабжения осуществляется следующим образом. При работе системы теплоснабжения в режиме пароснабжения сначала заполняют парогенератор 8 котловой водой до верхнего уровня водогрейного пространства, контролируемого датчиком 54. Регулирование уровня котловой воды осуществляется путем открытия или закрытия электромагнитного клапана подпитки 52. После подачи напряжения на электродную систему 48 происходит нагрев котловой воды и в дальнейшем ее кипение с парообразованием. Отбор пара осуществляется через электромагнитный клапан 51 при отключенных насосах 40, 43 нагревательных контуров 6, 7. Для исключения естественной циркуляции теплоносителей в нагревательных контурах б, 7, приводящей к возможному снижению количества пара на выходе, на подающих трубопроводах 38,41 установлены электромагнитные клапаны 44, 45. В режиме пароснабжения они должны быть в закрытом состоянии. После прекращения отбора пара путем закрытия электромагнитного клапана 51, давление пара в паровом пространстве начинает повышаться, что приводит к вытеснению котловой воды в расширительный бачок 57 и, в конечном итоге, к снижению мощности до минимального значения и переходу в режим горячего ожидания. В зимнее время отбор тепла для системы отопления, при необходимости, по сигналу датчика 3 температуры 37 воздуха в помещении происходит от бака-аккумулятора системы отопления 4 через теплообменник 31. Для этого включается насос 34, в результате чего происходит циркуляция теплоносителя в контуре отопления 5 и его нагрев в теплообменнике 31 бака-аккумулятора 4. Нагретый до определенной температуры теплоноситель передает свое тепло через радиаторы 33 воздуху в помещении. Отключение насоса 34 происходит по сигналу датчика температуры 37 при достижении воздухом заданной температуры. При этом накопление тепла в баке-аккумуляторе 4 системы отопления и поддержание температуры воды в нем в заданных пределах обеспечивается вторым нагревательным контуром 7. Если температура воды, регистрируемая установленным в верхней части бака-аккумулятора 4 датчиком температуры 32, ниже заданного значения, то включается насос 43 и открывается электромагнитный клапан 45. В результате происходит циркуляция воды в баке-аккумуляторе 4 системы отопления по второму нагревательному контуру 7 и ее нагрев во втором пароводяном теплообменнике 50 электродного парогенератора 8. Одновременно электродный парогенератор 8 переходит из режима горячего ожидания в рабочий режим интенсивного парообразования. При этом происходит одновременно и накопление тепла в баке-аккумуляторе 4 системы отопления, и его отбор контуром отопления 5. При достижении водой в баке-аккумуляторе 4 заданной температуры по сигналу датчика 32 отключается насос 43 и закрывается электромагнитного вентиля 45. В зимнее время нагрев воды в баке-аккумуляторе горячей воды 2 осуществляется с помощью солнечных коллекторов 20. Если разница температур, регистрируемая датчиком температуры 21 солнечного коллектора 20 и датчиком температуры 14, расположенным в нижней части бака-аккумулятора горячей воды 2, превышает заданную, то включается циркуляционный насос 22 солнечного контура 3 и происходит нагрев воды в баке-аккумуляторе 2. Отключение солнечного контура 3 происходит при достижении температуры,которая измеряется датчиком температуры 15,установленным в верхней части бака-аккумулятора горячей воды 2. Если эта температура не достигнет заданного значения в течение установленного времени, то щит управления 9 включает насос 40,открывает электромагнитный вентиль 44 и переводит трехходовой клапан в положение А-С. Это приводит к циркуляции воды в бакеаккумуляторе горячей воды 2 по первому нагревательному контуру 6 и ее нагреву при прохождении через пароводяной теплообменник 49 электродного парогенератора 8. Одновременно электродный парогенератор 8 переходит из режима горячего ожидания в рабочий режим интенсивного парообразования. Отключение насоса 40 и закрытия электромагнитного вентиля 44 происходит, когда температура воды в бакеаккумуляторе 2 достигнет заданного значения. В летний период, когда нет необходимость в отоплении, для нагрева воды для системы горячего водоснабжения используется не только бакаккумулятор горячей воды 2, но и бак-аккумулятор системы отопления 4, который подключается к трубопроводам 16, 17 холодной и горячей воды через вентили 29, 30. В летнее время с высокой интенсивностью солнечной радиации, когда температура воды в баке-аккумуляторе горячей воды 2, нагреваемой солнечными коллекторами 20, начинает превышать определенного значения еще до окончания светового дня,трехходовой клапан 10 переключается в положение А-В и включается насос 59. При этом холодная вода в нижней части бака-аккумулятора 4 поступает через дополнительный обратный трубопровод 12 в нижнюю часть бака-аккумулятора горячей воды 2, а нагретая вода в верхней части баке-аккумуляторе горячей воды 2 вытесняется и поступает через трехходовой клапан 10 и подающий дополнительный трубопровод 11 в верхнюю часть бака-аккумулятора 4. Благодаря такой перенастройке теплотехнической схемы в летний период, солнечные коллекторы 20 нагревают воду не только в баке-аккумуляторе 2, но и воду в бакеаккумуляторе 4, что способствует более полному использованию их энергетического потенциала. Таким образом, в предлагаемой системе теплоснабжения расширяется ее функциональная возможность путем обеспечения получения пара,достигаются более полное использование энергетического потенциала солнечных коллекторов,повышение коэффициента использования электродного парогенератора, бакааккумулятора системы отопления и солнечных коллекторов, а также накопление дополнительного объема нагретой воды в баке-аккумуляторе системы отопления для использования горячего водоснабжения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 . Комбинированная система теплоснабжения,содержащая контур горячего водоснабжения,состоящий из бака-аккумулятора горячей воды с теплообменником, датчиками температуры и трубопроводов холодной и горячей воды,солнечный контур, состоящий из солнечных коллекторов с датчиком температуры,циркуляционного насоса, запорно-регулирующей арматуры и подключенный к теплообменнику бакааккумулятора горячей воды, бак-аккумулятор системы отопления с датчиком температуры, контур отопления, состоящий из радиаторов, насоса,расширительного бачка и датчика температуры воздуха,первый нагревательный контур,включающий котел и бак-аккумулятор горячей воды, соединенные между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом,второй нагревательный контур,включающий котел и бак-аккумулятор системы отопления, соединенные между собой подающим трубопроводом и обратным трубопроводом с насосом,щит управления,электрически соединенный с насосами и датчиками температуры,отличающаяся тем, что она оснащена трехходовым клапаном,дополнительным подающим трубопроводом с обратным клапаном и дополнительным обратным трубопроводом с насосом, соединяющими бак-аккумулятор горячей воды с баком аккумулятором системы отопления,причем, бак-аккумулятор горячей воды через трехходовой клапан соединен с дополнительным подающим трубопроводом и подающим трубопроводом первого нагревательного контура,котел выполнен в виде электродного парогенератора, электрически соединенного со щитом управления и снабженного двумя пароводяными теплообменниками, размещенными в паровом пространстве и подключенными к подающим и обратным трубопроводам нагревательных контуров, бак-аккумулятор системы отопления подключен к трубопроводам холодной и горячей воды и снабжен теплообменником,подключенным к контуру отопления. 2. Система теплоснабжения по п.1,отличающаяся, тем, что подающие трубопроводы нагревательных контуров дополнительно снабжены электромагнитными клапанами.