Водонагрівач чорного системи тепловодопостачання

1. Водонагрівач системи тепловодопостачання, що має підвід води, її нагрівач та відвід нагрітої води, який відрізняється тим, що виконаний у вигляді закільцьованого з насосом, що має привід від електродвигуна, циркуляційного трубопроводу, на якому біля всмоктувального патрубка насоса розміщений додатковий патрубок для приєднання трубопроводу зворотної води системи теплопостачання та холодної води системи водопостачання, а біля нагнітального патрубка розміщений додатковий патрубок для приєднання трубопроводу подаваної нагрітої води. 3 води системи теплопостачання та холодної води системи водопостачання, а біля нагнітального патрубка - додатковий патрубок для приєднання трубопроводу подаваної нагрітої води. Для підвищення швидкості підігріву води за рахунок збільшення площі її тертя циркуляційний трубопровід усередині обладнують розташованими уздовж потоку пластинами, і для цього та збереження тепла нагріваємої води на зовнішню поверхню циркуляційного трубопроводу наносять теплоізоляційне покриття. Для утилізації тепла нагрітого потоку повітря системи охолодження електродвигуна і використання його для нагрівання води його та насос додатково обладнують кожухом, який направляє цей підігрітий потік повітря на насос. Для оптимізації нагрівання води в циркуляційному трубопроводі водонагрівача і подачі її в системи тепловодопостачання його насос виконують з продуктивністю і напором, що відповідають потрібній швидкості і опору руху води в ньому, а на трубопроводах систем постачання нагрітої води передбачають додаткові циркуляційні насоси, які по подачі та напору відповідають цим системам. Для автоматизації роботи водонагрівача відповідно потреби постачання нагрітої води в системи його циркуляційний трубопровід обладнують термодатчиком, який автоматично відключає електродвигун при максимально допустимій температурі води в ньому і включає його при мінімально допустимій температурі, а також регулює режим нагріву води залежно від зовнішньої температури повітря. Ця сукупність відомих суттєвих ознак водонагрівача, що полягають у підведенні, нагріву і подачі нагрітої води в систему, у взаємодії з новими суттєвими ознаками, що полягають у нагріванні води за рахунок її циркуляції в трубопроводі без використання палива для цього та в автоматизації нагрівання відповідно потреби, суттєво спрощує його конструкцію та експлуатацію, забезпечує його компактність, що не потребує капітальних споруд і дозволяє виконувати систему тепловодопостачання автоматичною для окремих будинків, розташовуючи її в їх відвалах, а також експлуатувати її без обслуговуючого персоналу завдяки повній автоматизації її функціонування. Крім цього завдяки роботі водонагрівача від електромережі, а не за рахунок палива, виключається можливість екологічного забруднення навколишнього простору, а низька енергонасиченість водонагрівача у порівнянні з котлами покращує його безпеку. На Фіг.1 схематично зображений вид збоку на водонагрівач з напрямками V руху води і повітря, на Фіг.2 - поперечний переріз циркуляційного трубопроводу і поздовжніх пластин в ньому. Водонагрівач має насос 1 з електродвигуном 2, який закільцьований з циркуляційним трубопроводом 3, на якому передбачені патрубки 4 та 5 для приєднання трубопроводів 6 подаваємої в системи нагрітої води та трубопроводу 7 зворотної води відповідно, а також патрубок 8 трубопроводу холодної води. У циркуляційному трубопроводі 3 закріплені поздовжні пластини 9, а на його зовнішню поверхню нанесено теплоізоляційне покриття 10. Електродвигун 2 і насос 1 зверху обладнані кожухом 11, який направляє нагрітий потік повітря 17454 4 системи охолодження електродвигуна на обтікання ним насоса з метою нагріву його і води в ньому. В трубопроводах 6 подачі нагрітої води вмонтовані додаткові циркуляційні насоси 12. В циркуляційний трубопровід 3 після нагнітального патрубка насоса 1 вмонтований термодатчик 13, який через виконавчий прилад 14 сполучений з електродвигуном 2. Водонагрівач працює наступним чином. При включенні електродвигуна 2 насос 1 примушує воду циркулювати по циркуляційному трубопроводу 3. За рахунок цієї циркуляції вода в трубопроводі 3 нагрівається внаслідок безпосереднього перетворення механічної енергії руху води в теплову, причому, чим більша швидкість руху води і площина омиваємих нею частин труби, тим швидше і більше вона нагрівається. Це явище відомо із галузі насособудування, зокрема із стендових випробувань насосів [2]. Стенди для цихвипробувань по конструкції аналогічні пропонуємому водонагрівачу і в них для обмеження нагрівання води передбачають спеціальні теплообмінники і баки-накопичувачі, які охолоджують воду. Наприклад, якщо стенд має накопичувальний бак ємкістю 1м3, і не має теплообмінника, то при потужності випробуваного насоса 50кВт вода в ньому [згідно номограми, мал.49] нагрівається на 10°С приблизно за 20 хвилин. А якщо цей стенд виконати без бака - накопичувача, повністю покрити його поверхні теплоізоляційним матеріалом, збільшити в ньому площу поверхні, що омивається водою, та швидкість циркуляції води, що передбачається в пропонуємому і аналогічному по конструкції водонагрівачі, то вода в ньому буде нагріватись до необхідної температури, яку забезпечують котли (70 150°), значно швидше. Тривалість нагріву можна приблизно визначити по перетвореній із рівняння теплового балансу (за умови відсутності тепловіддачі назовні і урахуванням розмірностей) формулі: Cв в Vв V 1167 в , , 6 Р 3,6 10 Р де: - тривалість нагріву, години; Св питна теплоємність води (~4200дж/кг.град); 3 в - густина води (1000 кг/м ); Vв - об'єм води у водонагрівачі, м3; - інтервал температур нагріву, °С; Р - потужність насоса, кВт. Наприклад, якщо треба нагріти 1м3 води в водонагрівачі від 20°С до 100°С при потужності насоса 18кВт, то на це буде потрібно приблизно 5 годин без урахування наявності в циркуляційному трубопроводі 3 пластин 9 та використання потоку нагрітого повітря системи охолодження електродвигуна, які теж сприяють нагріву води в водонагрівачі, і тому насправді тривалість нагріву буде іще меншою. Після того, як вода у водонагрівачі нагріється до необхідної температури включають циркуляційний насос 12 системи теплопостачання, завдяки чому вода, проходячи систему теплопостачання попадає знову у водонагрівач і, змішуючись з нагрітою водою в ньому, також нагрівається і в пода 5 17454 льшому циркулює в системі теплопостачання нагрітою, віддаючи тепло споживачам. А при включенні насоса 12 системи гарячого водопостачання включають і подачу в циркуляційний трубопровід 3 холодної води із системи. Коли температура води у водонагрівачі досягне максимально допустимої, по сигналу термодатчика 13 виконавчий прилад 14 виключає електродвигун 2 з насосом 1, після чого циркуляція води в нагріванні 3 припиняється і вона повільно остиває до мінімально допустимої температури, при якій по сигналу термодатчика 13 виконавчий прилад 14 знову включає електродвигун 2 з насосом 1. Таким чином забезпечується повна автоматизація роботи водонагрівача в системі тепловодопостачання, без використання палива і обслуговуючого персоналу, а також без викиду в навколишній простір продуктів його Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 згорання. А завдяки компактності водонагрівача та наявності в кожному будинку електромережі його можуть установлювати у підвалах цих будинків і, підключаючи до їх систем водяного опалення та гарячого і холодного водопостачання, створювати в них автономні системи тепловодопостачання як альтернативу системі централізованого тепловодопостачання, яка не потребує побудови споруд, складних і дорогих теплотрас, а також доставки і складування пального. Джерела інформації: 1. Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддагис, Э.Я. Берзиньш. Производственные и отопительные котельные. Энергоиздат. Москва. 1984. с.17...55. рис.3.15. 2. О.В. Ярѐменко. Испытания насосов. Москва. Машиностроение. 1976. с.71, 72, 76...78. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601