Система гарячого водопостачання

Винахід відноситься до систем гарячого водопостачання і може знайти застосування у житловокомунальному господарстві, в агропромисловому комплексі та інших галузях промисловості Відомі системи гарячого водопостачання, що містять трубопроводи подачі водопровідної води, нагрівач води, трубопроводи подачі нагрітої води до обладнання її споживання, обладнання для споживання гарячої та трубопроводи для відведення водопровідної води у загальносплавну каналізацію [А.В. Хлудов. Горячее водоснабжение. - М. Госстройиздат. -1957. -464с.]. Однак, споживання гарячої води має нестабільний характер на протязі доби, причому витрати води по годинах відрізняються у шість і більше разів. Це призводить до нестабільної роботи водопідігрівачів і мереж, які за таких умов повинні розраховува тися на максимальні витрати, а при значно менших витрата х працюють з дуже низьким ККД (не перевищує 25¸35%), що призводить до значних перевитрат теплоти і матеріалів. Найбільш близьким аналогом системи, що заявляється, вибраним, як прототип, є система гарячого водопостачання [А.С. SU №916907, БИ №48. 30.12.86], що містить трубопроводи подачі водопровідної води, нагрівач води, добовий 2-х секційний бак-акумулятор гарячої води, трубопроводи подачі гарячої води до обладнання її споживання, обладнання споживання гарячої води, тепловий насос, конденсатор якого є нагрівачем води та трубопроводи відведення відпрацьованої гарячої води у загальносплавну каналізацію. Загальними суттєвими ознаками відомої системи та системи, що заявляється, є двохсекційний бакакумулятор та тепловий насос, конденсатор якого є нагрівачем води. При роботі відомої системи за рахунок наявності добового двохсекційного бака-акумулятора забезпечується можливість стабільної, на протязі доби, роботи вузлів підігріву води та її споживання, а за рахунок наявності теплового насосу забезпечується можливість використання для нагріву води енергії низького потенціалу. До недоліків відомої системи гарячого водопостачання слід віднести дві основні: не використовується потенціал скидної води (як наслідок, енергетичний ККД системи не перевищує 36¸40%). Крім того, для системи гарячого водопостачання (з тепловим насосом) добовий бак-акумулятор не може гарантувати 100% відповідності параметрів гарячої води нормативним у кожний момент доби. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення системи гарячого водопостачання шляхом встановлення у ній обладнання для використання потенціалів відпрацьованої води системи гарячого водопостачання, перед скидом її у каналізацію, зворотної води системи опалення та забезпечення повної відповідності параметрів води нормативним на протязі доби, за рахунок чого підвищиться ККД та зменшаться енерговитрати. Поставлена задача вирішується тим, що в системі гарячого водопостачання, що містить трубопроводи подачі водопровідної води, трубопроводи подачі гарячої води до обладнання її споживання, двосекційний бакакумулятор гарячої води, тепловий насос, конденсатор якого, розташований у баці-акумуляторі і являється нагрівачем водопровідної води, обладнання споживання гарячої води та трубопроводи відводу відпрацьованої води у загальносплавну каналізацію. Згідно з винаходом трубопроводи відпрацьованої води відокремлені від загальносплавної каналізації і на них встановлені датчик температури відпрацьованої води, поверхневий протитечійний теплообмінник нагріву відпрацьованої води зворотною водою системи опалення, бак-акумулятор відпрацьованої води з розташованим у ньому випарником теплового насосу, на трубопроводах гарячої води встановлені догрівач тонкого регулювання температури, а конденсатор теплового насосу виконаний двосекційним таким чином, що кожна секція розташована у відповідній секції бака-акумулятора гарячої води і підключена до холодильного контуру через регулюючі клапани. Крім того, на трубопроводі водопровідної води встановлено поверхневий протитечійний теплообмінник нагріву цієї води нагрітою відпрацьованою водою системи гарячого водопостачання. Відокремлення трубопроводів відпрацьованої води від загальносплавної каналізації забезпечує можливість подачі її через поверхневий протитечійний теплообмінник для її нагріву зворотною водою системи опалення у бак-акумулятор відпрацьованої води, де від неї за допомогою випарювача теплового насосу відбирається теплота, яка через конденсатор теплового насосу використовується для нагріву водопровідної води до потрібної температури. У зимовий період, коли температура зворотної води системи опалення вище за необхідну температуру гарячої води, тепловий насос відключається, а за допомогою регулюючи х клапанів відпрацьована вода повз бак-акумулятор подається у протитечійний поверхневий теплообмінник, де вона нагріває до необхідної температури водопровідну воду, яка потім подається у бак-акумулятор гарячої води. Підключення секцій бака-акумулятора до холодильного контуру через регулюючі за рівнем і температурою води у секції клапани забезпечує більш точне і повне регулювання параметрів води. Догрівач води забезпечує тонке підтримання температури води, що подається на споживання. В результаті досягається підвищення енергетичного ККД системи гарячого водопостачання до 80¸85% та нагрів води у ній з використанням потенціалу відпрацьованої води систем гарячого водопостачання і опалення та мінімальною витратою додаткової енергії (потужність електродвигуна у разі використання паро-компресійного теплового насосу). Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема системи гарячого водопостачання. Система гарячого водопостачання містить трубопроводи водопровідної води 1 з регулюємим по температурі відпрацьованої води клапаном 2, 2-х секційний бак-акумулятор-нагрівач гарячої води 4 з розташованими у ньому шаровими кранами 3, датчиками рівня і температури 7 і конденсатором теплового насоса 22, який має випарник 20, розташований у баці-акумуляторі відпрацьованої води 16, компресор 21, дросель 23 та регульовані клапани 9, трубопроводи 5 для подачі води у баки-акумулятори і до обладнання для споживання гарячої води 8, догрівач тонкого підтримування температури води 6 з біметалічним вимикачем електричного струму 7, циркуляційні трубопроводи 9 з насосом 10 та зворотнім клапаном 11, трубопроводи відпрацьованої води 12 з датчиком її температури 13, регулюємі клапани 14, трубопроводи скидної води 15, поверхневий протитечійний підігрівач відпрацьованої води 25, трубопроводи для підводу 24 у цей підігрівач та відводу 26 від нього зворотної води системи опалення, датчика температури води після підігрівача 13, трубопроводи подачі підігрітої відпрацьованої води 19 з регулюючими клапанами 14, бак-акумулятор відпрацьованої води 16 з розташованим у ньому випарником 20 теплового насосу та датчиком рівня води 17, регулюємі клапани 18 на трубопроводах скидної води 15, гарячої води 5 та контурі теплового насосу, поверхневий протитечійний підігрівач водопровідної води 27. Система працює таким чином. Водопровідна вода по трубопроводах 1 через регульований клапан 2 надходить у поверхневий протитечійний теплообмінник 27, а з нього - у секції бака-акумулятора-нагрівача 4, рівень води в яких регулюється за допомогою шарових клапанів 3 з поплавцями. У секціях бака-акумулятора за допомогою розташованого в них конденсатора теплового насосу 22 вода нагрівається до необхідної температури (регулювання температури води у секціях здійснюється за командою розташованих у них датчиків температури 17 регулюємими клапанами 18). З секцій бака-акумулятора гаряча вода почергово через регулюємі клапани надходить у тр убопроводи 5 і далі через догрівач тонкого регулювання 6 з регулюючим клапаном 7 - до системи споживання 8. Після використання гаряча вода по трубопроводах 12 за допомогою регулюючих клапанів 14 за командою датчика температури 13 іде або по трубопроводах 15 безпосередньо у систему загальносплавної каналізації, або надходить у поверхневий протитечійний теплообмінник 25, де нагрівається зворотною водою системи опалення, яка подається у цей теплообмінник по трубопроводах 24 і відводиться у теплову мережу по трубопроводах 26. У теплообміннику 25 відпрацьована вода нагрівається до температури на 3-5°С нижчої за температуру зворотної води системи опалення і далі, в залежності від температури відпрацьованої води після цього теплообмінника, надходить через регулюємі клапани 14 або у бак-акумулятор 16 відпрацьованої води, або (в разі, коли її температура на 3-5°С вище за необхідну температуру гарячої води) повз бак-акумулятор 16 у поверхневий протитечійний теплообмінник нагріву водопровідної води 27 (тепловий насос у цей період не працює). Коли температура води після теплообмінника 25 недостатня для нагріву водопровідної води до необхідного рівня, нагріта відпрацьована вода надходить у бак-акумулятор 16, де віддає свою теплоту випарникові теплового насосу 20 (теплообмінник 27 у цей період на працює). Після бака-акумулятора 16, або теплообмінника 27 охолоджена відпрацьована вода по трубопроводах 15 надходить у систему загальносплавної каналізації.