Автономная система горячего водоснабжения

.Т,Атманов и А,М,Афа ЕМА ГОРЯЧЕГ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочный политехническийинститут. (56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1211530. кл. Р 24 О 17/00, 1984.2. Авторское свидетельство СССРМ 581357, кл. Г 24 О 17/00, 1975,(54) АВТОХОМХАЯ СИСТ ОВОДОСХАБЖЕХИЯ(57) Использование: в промышленных и бытовых системах теплоснабжения, Сущностьизобретения: уменьшение затрат на магистральные сети в автономной системе горячего водоснабжения, содержащей баки-аккумуляторы (БА) горячей и холодной воды,тепловой насос с испарителем (И) и конденсатором (К), линию подпиточной воды от магистрального трубопровода исливнойтрубопровод, достигается дополнительнойустановкой на сливном трубопроводе отстойника и соединенных с его выходом ипоследовательно расположенных фильтра,Изобретение относится к теплознергетике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в промышленных и бытовых системах горячего водоснабжения с несколькими источниками теплоты. Известна система горячего водоснабжения, содержащая бак-аккумулятор, линию подпиточной водопроводной воды от БА сливной воды и химподготовительной установки, выход которой одновременно подключен к входам К и И теплового насоса. соответственно линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды. Линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трех- ходовым краном, выходные штуцера которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем один - непосредственно, а другой через дополнительную теплообменную поверхность И теплового насоса. БА горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе горячей воды после БА горячей воды дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды. При одновременном использовании системы горячего водоснабжения и системы вентиляции для повышения температуры горячей воды система горячего водоснабжения содержитдополнительный тепловой насос, И которого расположен в штольне вытяжного воздуха, а К - на трубопроводе горячей воды. 1 з.п.ф-лы, 1 ил,магистрального трубопровода, подклк)ценного параллельно через распределител ейные сети холодной, теплой и горячей воды и соответствующие водоразборные стояки к водоразборной и смесительно-водоразборной арматуре, причем распределительная се ь горячей воды снабжена включенными последовательно по ходу потока нагревателями первой и второй ступени, в которыхсетевая вода из тепловой сети подогревает холодную водопроводную воду Ц,К недостаткам данной системы горячего водоснабжения относится слив в канализацию тепловой и холодной воды после использования у потребителя, что приводит к большим затратам на магистральные сети, перерасходу особенно ценной питьевой водопроводной воды, а также к перерасходу энергии.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторы горячей и холодной воды, водоразборные краны холодной и горячей всды, ниэкопотенциальный источник теплоты, подключенный к испарител о теплового насоса, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода, сливной трубопровод, насосы 2),В данной системе горячего водоснабкения питьевая вода и горячая вода после использования у потребителя сливаются в канализацию, что приводит к большим затратам на магистральные сети, перерасходу питьевой воды, а также к перерасходу энергии,Кроме того, в качестве низкопотенциального источника используется навозохранилище. что существенно ограничивает область применения данной системы горячего водоснабжения.Целью изобретения явллетсл уменьшение затрат на магистральные сети путем использования теплоты сливной воды.Поставленная цель достигаетсл тем, что автономная система горячего водоснабжения, содержащая баки-аккумуляторь 1 горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды соответственно, тепловой насос с испарителем и конденсатором, линию подпиточной воды от магистрального трубопровода и сливной трубопровод, согласно изобретению дополнительно содержит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и хим подготовительную установку, выход которой одногременно подквочен к входам конденсатора и испарителя, соответственно линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды, линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трехходовым краном, выходные щтуцера которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем5 10 15 20 25 30 35 40 45 один - непосредственно, а другой через дополнительную теплообменную поверхность испарителя, бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком температуры, а на трубопроводе горячей воды после ба.ка-аккуулятора дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды,При одновременном использовании системы горячего водоснабжения и системы вентиляции для повышения температуры горячей воды система горячего водоснабжения содержит дополнительный тепловой насос, испаритель которого расположен в штольне вытяжного воздуха, а конденсатор - на трубопроводе горячей воды,На чертеже изображена схема предлагаемой системы горячего водоснабжения,Автономная система горячего водоснабжения содержит местные системы горячего водоснабкения и холодной воды. В состав местной системы горячего водоснабженил с циркул; ционным контуром входит бак - ак;умулятор 1 горячей воды с уровнемером, в нижною часть которого вмонтирован доводчик температуры 2, а на его входном патрубке установлен вентиль 3, уп равляемый уровнемером, размещенным в баке-аккумуляторе 1 горячей воды. На подающем стояке 4 циркуляционного контураразмещены последовательно по ходу потока циркуляционный насос 5 и пиковый подогреватель б, который расположен перед трубопроводами 7 с водоразборными кранами горячей воды 8. Подаощий стояк 4 через воздушный кран 9 сообщается с атмосферой, На обратном стояке 10 циркуляционного контура размещен обратный клапан 11. В состав местной системь 1 холодной воды с циркуляционным контуром входит бак-аккумулятор 12 холодной воды с установленным в нем уровнемером. На подающем стояке 13. циркуляционного контура размещен циркуляционный насос 14. К обратному стояку подключены трубопроводы 15 с водоразборными кранами 1 б холодной воды, а перед баком-аккумулятором 12 на обратном стояке установлен обратный клапан 17. Подающий стояк 13 через воздушный кран 18 сообщается с атмосферой,Водоразборные краны горячей 8 и холодной 16 воды подключены к смссителям 19, из которых смесь холодной и горячей воды подается к абоненту, а использованная вода 55, через приемники слива 20 раковины, ванныи т,д,) поступает в сливной трубопровод 21.На сливном трубопроводе 21 последовательно по ходу потока размещены Отстойник 22 с уровнемером, на сливном патрубке которого установлен регулируемый вентиль23, управляемый от уровнемера, фильтры 24, бак-аккумулятор 25 с уровнемером. насос 26, регулируемый вентиль 27, управляемый от уровнемера бака-аккумулятора 25, химводоподготовительная установка 28. На сливном трубопроводе перед фильтрами и за ними, а также между баком-аккумулятором и насосом 26 установлены запорные вентили 29, Сливной трубопровод 21 после химподготовительной установки 28 разветвлен на два трубопровода, один из которых подсоединен к входу испарителя 30 теплового насоса с греющей стороны, выходной трубопровод 31 иэ которого соединен с распределительной сетью 32 холодной воды, а другой трубопровод 33 подсоединен к входу конденсатора 34 с нагреваемой стороны. Выходной трубопровод конденсатора 34 теплового насоса подключен к входу конденсатора 35 теплонасосной установки с нагреваемой стороны, в состав которой, кроме конденсатора 35, входит испаритель 36, установленный в вытяжном воздуховоде вентиляционной системы, компрессор 37 с приводом и дроссельный вентиль 38, Выходной трубопровод конденсатора 35 подсоединен к распределительной сети горячего водоснабжения 39. На сливном трубопроводе 21 между химподготовительной установкой 29 и разветвлением размещен регулятор температуры 40 с треххдовым краном, один из выходных штуцеров которого подключен к распределительной сети 32 холодной воды, На разветвлении трубопроводов установлены вентили 41 и 42, позволяющие изменять соотношение потоков воды, направляемой в распределительные сети горячей 39 и холодной 32 воды. Между сетями 39 и 32 установлена перемычка 43, на которой размещен насос 4 и регулятор температуры 45 с температурным датчиком, установленным на распределительной сети 39 горячей воды. В испарителе 30 теплового насоса установлена теплообменная поверхность 46, а на линии подпиточной воды установлены последовательно по ходу движения потока регулируемый вентиль 47 и регулятор температуры 48 с трехходовым краном, один из выходных штуцеров которого подключен с помощью трубопровода 49 непосредственно к выходному трубопроводу 31 испарителя 30 через обратный клапан 50, а другой выходной штуцер через обратный клапан 51 подключен к выходному трубопроводу 31 испарителя 30 через установленную в нем теплообменную поверхность 46. К распределительной сети 32 холодной воды подключен вентиль 52, управляемый уровнемером, установленньм в баке-акку-, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 муляторе 12 холодной воды. Все трубопроводы и аппараты системы теплоиэолированы (на схеме не показано), а в состав теплового насоса, кроме испарителя 30 и конденсатора 34, входят компрессор 53 с приводом и дроссельный вентиль 54.Система горячего водоснабжения работает следующим образом,В периоды водоразбора горячая и холодная вода из баков-аккумуляторов горячей 1 и холодной 12 воды с помощью насосов 5 и 14 соответственно подается через краны горячей 8 и холодной 16 воды в смесители 19, а после использования сливается через приемники слива 20 (раковины, ваннь 1 и т.д,) в сливной трубопровод 21. По мере движения по сливному трубопроводу 21 вода проходит последовательно две стадии очистки: предварительную от механических примесей и основную, включающую химическую, биологическую и другие виды обработки воды, Для предварительной очистки сливной воды используется отстойник 22 и фильтр 24, При накоплении отстоя в отстойнике 22 до заданного уровня по сигналу от уровнемера открывается вентиль 23 и отстой сливается в канализацию. Тонкая очистка сливной воы от механических - - месей осуществляется в фильтрах 24, которые периоически поочередно промываются, После предварительной очистки вода сливается в бак-аккумулятор 25 с размещенным в нем уровнемером. Насос 26 может включаться в работу как по сигналу уровнемера при достижении верхнего уровня сливной воды в баке-аккумуляторе 25, который одновременно с включением насоса 26 открывает регулируемый вентиль 27 и включает привод компрессора 53 теплового насоса, так и по команде оператора в период ночного провала нагрузки. При включении насоса 26 и теплового насоса вода иэ бака-,аккумулятора 25 поступает в химводоподготовительную установку 28, где она проходит химическую, биологическую и другие аиды обработки, Часть потока очищенной и обработанной воды охлаждается в испарителе ЗО до температуры 4 - 5 С, а другая ее часть нагревается в конденсаторе 34 теплового насоса и затем дополнительно подогревается в конденсаторе 35 теплонасосной установки. Нагретая и охлажденная вода после теплового насоса и конденсатора 35 тепло- насосной установки поступает в распределительные сети горячей 39 и холодной 32 воды, откуда она подается в местные системы горячего водоснабжения и холодной воды, В испаритель 36 теплонасосной установки по воздуховоду подается вытяжной воздух из отапливаемого помещенияили из системы вентиляции, который используется в данной схеме в качестве низкопотенциальнога источника, В зависимости от температурьч воды в баке- аккумуляторе 25 она после химводопадготовительной установки 28 направляется либо в распределительную сеть 32 холодной воды, либо в испаритель 30 и конденсатор 4 теплового насоса, Переключение потоков воды в указанных направлениях осуществляется регулируемым трехходовым кранам 40 с датчиком температуры, установленным в баке-аккумуляторе 25, Если температура воды после конденсатора 35 тепланасоснай установки ниже задан ного значения, догрев ее производится довадчикам температуры 2, устанав/1 енным в баке-аикгмулятареГорячей воды. Р качестве давадчика температуры могут использоваться либо электрический нагреватель, либо нагреватель, в котором используется теплота сетевой воды из падаащей линии тепловой сети, Для подогрева горячей воды может также использоваться пиковый подогреватель б, когда абоненту. в течение непродолжительного времени требуется вода с повышенной температурой, В случае же, когда температура воды после конденсатора 34 теплавага насоса или конденсатора 35 тецланасаснай установки выше заданного значения, па сигналу температурного датчика, установленного на распределительной сети 39 горячей воды, открывается вентиль регулятора температуры 45 и включается насос 44. В результате холодная вода из распределительной сети холодной воды подмешивается к горячей, снижая ее температуру да заданного значения. Если вада в баке-аккумуляторе 1 горячей воды достигает верхнего уровня, па сигналу уравнемера закрывается вентиль 3 и выкгцочается тепловой насос, При достижении верхнего уровня воды в баке-аккумуляторе 12 холодной воды по си кану уравнемера открываетсяя вентиль 52, через который излишек холодной воды сливается в канализацию, В случае снижения уровня воды в баке-ак "умуляторе 12 холодной воды до нижней отметки, по сигналу уравнемера агаывается вентиль 47 на ггинии подпитанной воды. если при этом уровень воды в баке-аккумуляторе 25 ниже нижнего уровня, Для использования теплоты падпитачной воды в испаритель 30 теплового насоса вмонтирована таплаобменная поверхность 4 б, через которую пропускается падпитачная вада при температуре. превышающей никний допустимый предел, Если температура подпитачной воды равна или меньше нижнего предела, подпиточная вода поступает в сл 10 15 45 ответственна, тепловой насос с испарите 5: ем и конденсатором, линию подпиточной 55 30 35 40 стему, минуя теплообменную поверхность 46, Переклачение потоков подпитачной воды осуществляется с помощью регулятора температуры 48 с трехходовым краном. Регулируемый по температуре трехходовой клапан (не показан), установленный на выходном патрубке отстойника 22, в зависимости от температуры сливной воды направляет ее либо в бак теплового слива 25, либо в дополнительный бак сливной воды не показан), В дополнительный бак вода поступает, если ее температура равна или ниже 5 С, и затем может использоваться в сливных бачках санузлов, Это позволяет экономить питьевую водопроводную воду,Автономная комбинированная система горячего водоснабжения позволяет испольэовать сливную воду как в качестве низко- потенциального источника теплоты, так и павтар",:о поспе соатветствуащей очистки и обработки в качестве горячей и халадцай воды в системе горячего водоснабжения с возможностью регулирования температуры горячей воды на водоразборе, что позволяет экацомить не только энергио, но также и питьевую водопроводную воду са значительным снижением затрат на магистральные сети, Кроме этого, существенно расширяется область применения такой системы, так как она не связана с внешним низкапотенциальным источником теплоты. В предлокенной системе горячего водоснабжения используется также теплота вытяжного воздуха вентиляционной системы и теплота падпитачнай воды, если ее темпе. ратура выше 4-5 С, что существенно повышает экономичность данной системы, Достоинствам этой системы является также и то, что ана не загрязняет окружающую среду тепловыми выбросами и сточными водами. Формула изобретения1, Автономная система горячего водоснабжения, содержащая бакиаккмуляторы горячей и холодной воды, установленные на трубопроводах горячей и холодной воды саводы ат магистрального трубопровода и сливной трубопровод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения затрат на маГистралы 1 ые сети путем исг 1 альзавания теплоты сливной воды, си стема дополнительно садеркит установленные на сливном трубопроводе отстойник и соединенные с его выходом и последовательно расположенные фильтр, бак-аккумулятор сливной воды и химвадопадготовительнуо установку, вы1772531 Составитель И,Атман Техред М,Моргентал Редактор ректо орол Заказ 3833 ВНИИПТираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 131 ход которой одновременно подключен к входам конденсатора и испарителя, соответственно линии нагрева и охлаждения которых подключены к соединенным перемычкой с насосом и регулятором температуры трубопроводам горячей и холодной воды, линия подпиточной воды снабжена регулятором температуры с трехходовым краном, выходные штуцеры которого подключены к распределительному трубопроводу холодной воды, причем один непосредственно, а другой - через дополнительную теплообменную поверхность испарителя, бак-аккумулятор горячей воды снабжен вмонтированным в него доводчиком воды, после бака-аккумулятора дополнительно установлен пиковый подогреватель горячей воды,5 2. Система поп,1, отличающая сятем, что, с целью повышения температуры горячей воды при одновременном использовании системы горячего водоснабжения и 10 системы вентиляции, система горячего водоснабжения содержит дополнительный тепловой насос. испаритель которого расположен в потоке вытяжного воздуха, а конденсатор - на трубопроводе горячей воды.