Електричний тепловий акумулюючий пункт системи гарячого водопостачання

Електричний тепловий акумулюючий пункт системи гарячого водопостачання, що включає систему теплообмінників, насосів, запірновентильної апаратури, вузол автоматики, блок генерування теплової енергії і гарячої води, який з'єднаний через систему клапанів з теплообмінником, датчик температури, підключений до вузла автоматики, який відрізняється тим, що має модульний водяний теплонакопичувач, виконаний у вигляді невеликих водяних вентильованих ємностей з шаром теплової ізоляції, які забезпечені датчиками рівня води, підключеними до вузла автоматики, геліосистему і регулятор температури змішаної води, які з'єднані з блоком генерування теплової енергії і гарячої води, при цьому, блок генерування теплової енергії і гарячої води виконаний у вигляді електричного котла зі ступінчастим регулюванням потужності. UA (21) a200910668 (22) 22.10.2009 (24) 10.11.2010 (46) 10.11.2010, Бюл.№ 21, 2010 р. (72) ТАРТАК ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ (73) ТАРТАК ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ (56) UA 32450 U, F24D11/00, 12.05.2008 UA 88171 C2, H01L35/28, 25.09.2009 SU 1537978 A1, F24J2/34, 23.01.1990 CH 619798 A5, F24D19/10, 15.10.1980 DE 10058273 A1, F24D17/02, 29.05.2002 GB 2312493 A, F24D11/00, 29.10.1997 JP 57115631 A, F24J2/42, 19.07.1982 Агеева Г.Н. и др. Комбинированная солнечнотеплонасосная установка как вариант технического решения теплоснабжения.- Журнал С.О.К. Сантехника Отопление Кондиционирование. 18.12.2005. C2 2 (19) 1 3 споживання теплової енергії, а також не дозволяє вирівнювати добове споживання електричної теплової енергії. Найбільш близьким технічним рішенням, як по суті так і по задачі, що вирішується, є індивідуальний тепловий пункт систем опалення і гарячого водопостачання (див. Патент України № 38541, МПК (2006) G05D27/00, F24H1/00), що включає систему теплообмінників, насосів, запірновентильної апаратури і вузла автоматики, блок генерування теплової енергії і гарячої води у вигляді паралельно підключених електричних котлів різної потужності, з'єднаних через систему клапанів з теплообмінником і датчик температури, підключений до вузла автоматики. Дане технічне рішення прийнято за прототип. Прототип і винахід, який заявляється, мають таки спільні ознаки: - система теплообмінників, насосів, запірновентильної апаратури; - вузол автоматики; - блок генерування теплової енергії і гарячої води, який з'єднаний через систему клапанів з теплообмінником; - датчик температури, підключений до вузла автоматики. Але, прототип має суттєві недоліки: - пункт потребує потужного теплообмінника розрахованого на максимальне споживання гарячої води; - тепловий пункт потребує підведення труб розподільчої тепломережі з діаметром, який забезпечує теплоспоживання при максимальному споживанні гарячої води; - не забезпечує вирівнювання добового графіку споживання теплової енергії; - не забезпечує можливість споживання електроенергії виключно в період пільгового (нічного) тарифу; - не забезпечує вирівнювання добового графіку споживання електроенергії; - не забезпечує можливість використання відновлюваних джерел енергії. В основу винаходу поставлено задачу шляхом усунення недоліків прототипу забезпечити можливість споживання електроенергії виключно в період пільгового (нічного) тарифу, використання відновлюваних джерел енергії, достатню надійність, високі економічні та екологічні показники системи гарячого водопостачання. Поставлене завдання вирішене в електричному тепловому акумулюючому пункті системи гарячого водопостачання, що включає систему теплообмінників, насосів, запірно-вентильної апаратури, вузол автоматики, блок генерування теплової енергії і гарячої води, який з'єднаний через систему клапанів з теплообмінником, датчик температури, підключений до вузла автоматики, тим, що згідно з винаходом він додатково містить модульний водяний теплонакопичувач виконаний у вигляді невеликих водяних вентильованих ємностей з шаром теплової ізоляції, які забезпечені датчиками рівня води підключеними до вузла автоматики, геліосистему і регулятор температури змішаної води, які з'єднані з блоком генерування теплової енергії і 92565 4 гарячої води, при цьому, блок генерування теплової енергії і гарячої води виконаний у вигляді електричного котла зі ступінчастим регулюванням потужності. На Фіг. показана схема електричного теплового акумулюючого пункту системи гарячого водопостачання де, 1 - шаровий кран, 2 - регулятор перепаду тиску, 3 - регулюючий кран, 4 - датчик температури, 5 - електронний регулятор, 6 - запобіжно-скидний клапан, 7 -циркуляційний насос, 8 сітчастий фільтр, 9 - зворотний клапан, 10 - регулятор тиску «до себе», 11 - датчик сухого ходу, 12 - пластинчастий теплообмінник, 13 -електрокотел, 14 -регулятор температури змішаної води, 15 модульний водяний теплонакопичувач, 16 - вентильована ємність з шаром теплової ізоляції, 17 трубопровід наповнення водою ємностей модульного водяного теплонакопичувача, 18 - трубопровід розбору води з ємностей модульного водяного теплонакопичувача, 19 - циркуляційний насос електрокотла, 20 -розбірний насос, 21 - запобіжноскидний клапан електрокотла, 22 - датчик сухого ходу електрокотла, 23 - теплообмінник геліосистеми, 24 - циркуляційний насос геліосистеми, 25 регулюючий кран теплообмінник геліосистеми, 26 датчик температури теплообмінника геліосистеми, 27 - регулюючий кран, 28 - електромагнітний клапан, 29 - датчик температури води на вході в електрокотел, 30 - датчик температури води на виході з електрокотла, 31 - датчик верхнього рівня води в ємностях, 32 - датчик нижнього рівня води в ємностях, 33 - геліосистема, 34 - пневмогідравлічний бак, 35 - датчик тиску, 36 - електромагнітний клапан, 37 - регулятор температури води. Електричний тепловий акумулюючий пункт системи гарячого водопостачання працює наступним чином: а) У разі коли в даний момент в системі гарячого водопостачання (далі по тексту ГВП) немає споживання гарячої води, то вода що остигла повертається із системи ГВП в тепловий пункт і під дією насоса 7 проходить через теплообмінник 12 нагріваючись до потрібної температури 50°С контрольованої датчиком температури 4 і повертається в систему ГВП проходячи через регулятор температури змішаної води 14. У цей час теплоносій високих параметрів надходить з тепломережі і проходить через шаровий кран 1, який практично не має гідравлічного опору. Регулятор перепаду тиску 2 підтримує постійний перепад тиску для нормальної роботи регулятора температури 3, яким керує вузол автоматики 5. При проходженні по міжпластинним зазорам пластинчастого теплообмінника 12 гріючий теплоносій первинного контуру передає тепло через тонколистові пластини, який нагрівається, забезпечуючи гідравлічну незалежність від теплових мереж для контуру ГВП. Циркуляцію гарячої води забезпечує циркуляційний насос 7. Датчик сухого ходу 11 дає сигнал на контролер для виключення циркуляційного насосу 7 при падінні тиску перед насосом нижче 5 м вод. ст. б) У режиму розбору гарячої води з системи ГВП холодна вода з водопроводу крізь зворотний клапан 9 подається до теплового пункту, де змішу 5 ється з остиглою водою, що повертається з системи ГВП. Далі проходить через теплообмінник 12, нагріваючись до потрібної температури контрольованої датчиком температури 4 і повертається в систему ГВП проходячи через регулятор температури змішаної води 14. У випадку коли вода, яка з теплообмінника 12 поступає до регулятора температури змішаної води 14 має температуру нижчу за 50°С (по причині недостатньої потужності теплообмінника, недостатньої температури теплоносія в підвідних розподільчих системах тепломережі), то в регуляторі температури змішаної води 14 відбувається підмішування до неї гарячої води з температурою 90°С, що подає розбірний насос 20 з модульного водяного теплонакопичувача 15. Насос 20 підтримує тиск перед регулятором температури змішаної води 14 за допомогою пневмогідравлічного баку 34, вмикається насос 19 вузлом автоматики 5 по сигналу датчика тиску 35. в) При відсутності теплоносія в підвідних розподільчих системах у разі аварії або профілактичного ремонту тепловий пункт працює таким самим чином як описано в пунктах а) і б) виключно з тим доповненням, що при відсутності споживання води в системі ГВП по команді вузла автоматики 5 відкривається електромагнітний клапан 36 і вода, що остигнула зливається з системи ГВП в ємності 16 модульного водяного теплонакопичувача через регулятор температури води 37. Наповнення вентильованих ємностей 16 холодною водою відбувається через електромагнітний клапан 28 з водопроводу. Команду на відкриття електромагнітний клапан 28 отримує від вузла автоматики 5, який віддає її в залежності від рівня води в вентильованих ємностях 16, що вимірюється датчиками рівня 31 і 32, та її температури, що фіксується датчиком температури 29. Нагрів води в вентильованих ємностях 16 відбувається наступним чином: а) В період пільгового нічного тарифу на електричну енергію вода через забірний трубопровід 18 забирається з ємностей і прокачується циркуляційним насосом 19 через електричний котел 13 і після цього повертається трубопроводом наповнення 17 до ємностей 16. Кількість води, яка проходить через електричний котел 13, регулюється вузлом автоматики 5 за допомогою регулюючих 92565 6 кранів 24, 27 та датчиків температури 26, 29, 30. Вузол автоматики 5 визначає час відключення електричного котла, а також його потужність. Захист котла від сухого ходу відбувається за допомогою датчику сухого ходу 22. б) В денний час вода через забірний трубопровід 18 забирається з вентильованих ємностей 16 і прокачується циркуляційним насосом 19 через теплообмінник геліосистеми 23 і після цього повертається трубопроводом наповнення 17 до ємностей 16. Кількість води, яка проходить через теплообмінник, регулюється вузлом автоматики 5 за допомогою регулюючих кранів 25, 28 та датчиків температури 26, 29, 30. В цей час теплоносій геліосистеми 33 нагрітий в геліоколекторі проходить через теплообмінник геліосистеми 23 і віддає тепло води забраній з ємностей, а далі під дією насоса 24 повертається до геліоколектора. Загальний технічний результат досягається сукупністю суттєвих ознак і пояснюється наступним. Виконання модульного водяного теплонакопичувача у вигляді невеликих водяних вентильованих ємностей з шаром теплової ізоляції, дозволяє легко їх транспортувати і встановлювати в багатоквартирних будинках, які знаходяться у використанні, Запропонований винахід дозволяє використовувати електричну енергію по пільговому (нічному) тарифу для часткового або повного забезпечення користувачів гарячою водою, а також за допомогою геліосистеми використовувати сонячну енергію, що сприяє зменшенню споживання теплової енергії і призводить до зменшення споживання органічного палива (газ, вугілля и т.д.), а також вирівнює добовий графік споживання теплової та електричної енергії. За рахунок використання в періоди найбільшого споживання гарячої води з модульного водяного теплонакопичувача дозволяє зменшити потужність теплообмінника 12, а також діаметри труб розподільчої тепломережі. Вирівнювання споживання електричної енергії дозволяє оптимізувати роботу атомних і теплових електростанцій, зменшити витрати палива для електростанцій та відмовитися від будівництва гідроакумулюючих станцій. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 92565 8 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