Абонентский ввод системы теплоснабжения здания
Изобретение относится к технике теплоснабжения, а именно, к централизованному теплоснабжению жилых и преимущественно общественных и промышленных зданий.
Технической задачей изобретения является поддержание нормированных параметров теплообмена в нижней ступени водонагревателя путем устранения налипания загрязнений на его внутренней поверхности при длительной эксплуатации абонентского ввода.
Технический результат достигается тем, что абонентский ввод системы теплоснабжения здания содержит подающие и обратные трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с входными и выходными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру, причем входной патрубок греющей воды дополнительной ступени водонагревателя соединен с подающим трубопроводом системы отопления после смесительной установки, при этом входной патрубок нагреваемой воды нижней ступени водонагревателя выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого расположены винтообразные канавки, продольно размещенные от входного к выходному отверстиям, а у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, которая соединена со сборником загрязнения и винтообразными канавками, кроме этого внутренние полости винтообразных канавок выполнены в виде «ласточкина хвоста».
Изобретение относится к технике теплоснабжения, а именно, к централизованному теплоснабжению жилых и преимущественно общественных и промышленных зданий.
Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания (см. Ливчак В.И. Повышение эффективности использования водонагревателей горячего водоснабжения в ЦТП «Водоснабжение и санитарная техника». 1979, 
7 с.14-16, рис.1,), содержащий подающие и обратные трубопроводы, системы отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с выходными и входными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру.
Недостатком является большой расход сетевой воды, что приводит к удорожанию тепловых сетей и превышению расчетных значений температур в зданиях в переходной период.
Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания (см. а.с. 1681 Мкл3 F24D 17/00. Опубл. 28.02.1983 г., Бюл. 8), содержащий подающие и обратные трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с входными и выходными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру, причем входной патрубок греющей воды дополнительной ступени водонагревателя соединен с подающим трубопроводом системы отопления после смесительной установки,
Недостатком является снижение эффективности работы абонентского ввода системы теплоснабжения здания, особенно при длительной эксплуатации вследствие наблюдаемого отклонения процесса нагрева холодной воды от нормированных параметров в водонагревателе нижней ступени из-за наличия твердых загрязнений, например, в виде ржавчины иокалины налипающих на внутренние поверхности нижней ступени водонагревателя. Это не только ухудшает теплопередачу от теплоносителя обратного трубопровода, но и требует дополнительной мощности насоса на подачу холодной воды в водонагреватель из-за его возросшего гидравлического сопротивления, обусловленного уменьшением проходного сечения.
Технической задачей изобретения является поддержание нормированных параметров теплообмена в нижней ступени водонагревателя путем устранения налипания загрязнений на его внутренней поверхности при длительной эксплуатации абонентского ввода.
Технический результат достигается тем, что абонентский ввод системы теплоснабжения здания содержит подающие и обратные трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с входными и выходными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру, причем входной патрубок греющей воды дополнительной ступени водонагревателя соединен с подающим трубопроводом системы отопления после смесительной установки, при этом входной патрубок нагреваемой воды нижней ступени водонагревателя выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого расположены винтообразные канавки, продольно размещенные от входного к выходному отверстиям, а у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, которая соединена со сборником загрязнения и винтообразными канавками, кроме этого внутренние полости винтообразных канавок выполнены в виде «ласточкина хвоста».
На фиг.1 изображен предлагаемый абонентский ввод системы теплоснабжения здания; на фиг.2 - внутренняя поверхность входного патрубка нагреваемой воды нижней ступени водонагревателя; на фиг.3 - внутренняя полость винтообразной канавки в виде «ласточкина хвоста».
Абонентский ввод системы теплоснабжения здания состоит из подающего 1 и обратного 2 трубопроводов тепловой сети, смесительной установки 3, понижающей температуру воды перед системой отопления 4, нижней 5, дополнительной 6 и верхней 7 ступеней водонагревателя, регулятора 8 расхода, регулятора 9 температуры, подающего 10 и обратного 11 трубопроводов системы горячего водоснабжения и из подающего 12 и обратного 13 трубопроводов системы отопления.
Входной патрубок 14 нагреваемой воды нижней 5 ступени водонагревателя выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности 15 которого расположены винтообразные канавки 16 с внутренней полостью выполненной в виде «ласточкиного хвоста» и продольно размещенные от входного 17 к выходному 18 отверстиям. У выходного отверстия 18 входного патрубка 14 в виде суживающегося сопла выполнена круговая канавка 19, которая соединена со сборником загрязнений 20 и винтообразными канавками 16.
Абонентский ввод системы теплоснабжения здания работает следующим образом.
Известно, что холодная водопроводная вода не имеет столь существенную обработку как вода в подающем 1 трубопроводе тепловой сети и потому в ней находятся твердые загрязнения в виде ржавчины и окалины. По мере поступления данной смеси (холодной водопроводной воды и твердых загрязнений) в водонагревателе нижней 5 ступени ржавчина и окалина налипают на внутренние поверхности, резко снижая количество тепла передаваемого теплоносителем из обратного 2 трубопровода тепловой сети воде подающего 10 трубопровода системы горячего водоснабжения. Снижение передаваемого количества тепла через поверхность водонагревателя и трубопровода определяется коэффициентом теплопроводности ржавчины и окалины, который в 20 и более раз меньше, чем коэффициент теплопроводности, например, стальной стенки водонагревателя и трубопровода (см, коэффициент теплопроводности смеси ржавчины с окалиной 2-2, 2 Вт/(м·гр), а коэффициент теплопроводности 50 Вт/(мтр), например, Нащокин В.В., Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980. - 469 с., ил.), что снижает теплопередачу в зависимости от толщины налипания от 32 до 59%.
Для устранения данного явления входной патрубок Инагреваемой воды выполнен в виде суживающегося сопла и холодная вода из водопровода движется от входного отверстия 17 к выходному отверстию 18, перемещаясь по винтообразным канавкам 16 и закручивается в виде вихревого потока. Твердые частицы загрязнений в виде ржавчины и окалины центробежной силой отбрасывается в полости винтообразных канавок 16, выполненные в виде «ласточкина хвоста» и перемещается в сторону круговой канавки 19 у входного отверстия 17 (см., например, Меркулов В.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара. 2002. - 287 с., ил.), откуда под действием силы тяжести поступает в сборник загрязнений для последующего удаления автоматически или вручную на фиг. не показано). Выполнение внутренней полости винтообразных канавок 16 в виде «ласточкина хвоста» предотвращает выпадение и повторное «витание» твердых частиц в движущийся поток холодной воды, а это в конечном итоге улучшает работу в целом абонентского ввода.
Очищенная таким образом от загрязнений холодная вода из водопровода поступает в нижнюю ступень 5 водонагревателя, где и осуществляется в нормированных параметрах процесс теплообмена. В результате обеспечивается длительная и эффективная работа абонентского ввода системы теплоснабжения здания.
В расчетном режиме (т.е. в точке излома температурного графика) температура воды в подающем трубопроводе тепловой сетив зависимости от вида графика составляет +70 ÷ +83°С, а температура воды после смесительной установки +51÷+56°С. Холодная вода водопровода с температурой +5°С поступает в подогреватель нижней ступени, где подогревается обратной водой до+25 ÷ +30°С. Затем в дополнительной ступени водонагревателя вода подогревается до +45 ÷ +50° С и в водонагревателе верхней ступени догревается до нормируемой величины +60°С. При расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки) температура сетевой воды после смесительной установки обычно равна +95°С. При этом вода на горячее водоснабжение будет нагреваться в дополнительной ступени в зависимости от расхода воды до +60 ÷ +70°С. В летнее время дополнительная ступень отключается и водопроводная вода нагревается только в водонагревателях нижней и верхней ступенях. Для уменьшения гидравлического сопротивления скорость греющей воды в дополнительной секции следует принимать 0,25-0,35 м/с.при этом диаметр корпуса дополнительной ступени оказывается на 1-2 типоразмера больше, чем диаметр корпуса водонагревателей нижней и верхней ступеней. При этих условиях дополнительной ступени достаточно одной секции, а гидравлическое сопротивление ее по греющей воде составляет незначительную величину порядка 60-100 кг/м3.
Наличие последовательно включенной дополнительной ступени водонагревателя позволяет за счет частичного использования теплоаккумулирующей способности здания уменьшить тепловую нагрузку водонагревателя верхней ступени в 1-2 раза, приводит к снижению расчетного расхода сетевой воды на водонагреватель верхней ступени на 20-35%. Кроме того, дополнительная ступень снимает температурную добавку к отопительному графику регулирования в переходный период, что позволяет уменьшить перетоп здания и создать в помещениях комфортный климат.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении эффективности работы абонентского ввода системы теплоснабжения здания при длительной эксплуатации, которая достигается очисткой холодной воды из водопровода перед поступлением в нижнюю ступень водонагревателя за счет выполнения входного патрубка в виде суживающегося сопла с расположенными на его внутренней поверхности винтообразных канавок с круговой канавкой у входного отверстия суживающегося сопла и со сборником загрязнений.
Абонентский ввод системы теплоснабжения здания, содержащий подающие и обратные трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с входными и выходными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру, причем входной патрубок греющей воды дополнительной ступени водонагревателя соединен с подающим трубопроводом системы отопления после смесительной установки, отличающийся тем, что входной патрубок нагреваемой воды нижней ступени водонагревателя выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого расположены винтообразные канавки, продольно размещенные от входного к выходному отверстиям, а у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, которая соединена со сборником загрязнения и винтообразными канавками, кроме этого, внутренние полости винтообразных канавок выполнены в виде ласточкина хвоста.
