початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2216693

ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕЗЕРВНОГО РЕЖИМУ ОПАЛЕННЯ

Ім'я винахідника: Денисов Г.А .; Зуєв Б.Н .; Попов О.І .; Угадчик А.Л .; Фундатор Ю.В.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-виробнича фірма Стройпрогресс-Нове століття"; ТОВ "Датен'"
Адреса для листування: 113105, Москва, Варшавське ш., 17, стор.5, ЗАТ "НВФ Стройпрогресс-Нове століття"
Дата початку дії патенту: 2001.11.21

Винахід відноситься до теплогенератора і системам опалення індивідуальних будівель і може бути використана в автоматизованих системах нагріву з твердим і рідким паливом. Пристрій містить опалювальний канал, нагнітач, включений в байпас до каналу. Вхід і вихід байпаса виконані у вигляді патрубків з перетином, меншим перетину каналу, перетин патрубка виходу розташоване по осі каналу і нижче патрубка входу за течією потоку, при цьому вісь перетину патрубка в ході зміщена щодо осі каналу. Пристрій дозволяє одночасно функціонувати основним режиму з примусовою циркуляцією і резервному з гравітаційною циркуляцією, збільшити енергозбереження та підвищити ККД системи опалення.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до систем опалення індивідуальних будівель з газовим і електричним теплогенератором і може бути використано в автоматизованих системах з нагріванням твердим та рідким паливом.

Відомі автоматизовані вітчизняні газові теплогенератори [1, 2] для систем опалення індивідуальних будівель з циркуляцією теплоносія гравітаційного типу, наприклад АОГВ [3], а й з примусовою циркуляцією теплоносія [4,5].

Відомий теплогенератор [4], представлений як аналог, оснащений вузлом примусової циркуляції теплоносія, встановленим послідовно з теплогенератором в гідравлічній схемі опалення. Це дозволяє підвищити на 15-20% енергоефективність системи опалення.

Однак ці пристрої вимагають якісного мережевого електроживлення. В даний час в Росії неможливо забезпечити електропостачання без перерв. Тому для нормального функціонування відомих пристроїв зарубіжного виробництва [4] в період відключення мережевого електроживлення потрібно резервне джерело електроживлення, наприклад, акумулятор, бензогенератор та ін. Наявність резервного джерела електроживлення значно ускладнює експлуатацію та підвищує в 2-3 рази початкові витрати споживачів. У той же час сумарні перерви в подачі електроенергії не перевищують 5-8% календарного часу опалювального періоду.

Відомий теплогенератор [5], є певною модернізацією [4], в якому паралельно насосу, встановленому так само як і в [4], в каналі опалення послідовно з теплогенератором, розташований в байпасе зворотний клапан таким чином, що при відключенні електроживлення насос вимикається, тиск на його виході знижується і зворотний клапан відкривається під дією гравітаційного перепаду тиску, створюваного різницею температур холодного і гарячого обсягів теплоносія. Така гідравлічна схема розташування насоса в каналі опалення і зворотного клапана на байпасе дозволяє виконувати роль автоматичного перемикача режимів опалення від примусової циркуляції до вільної гравітації при відсутності електроживлення, а при включенні електроживлення знову повернутися до режиму примусової циркуляції. В цьому випадку функціонування системи опалення не залежить від мережевого електроживлення в період його відключення.

Однак ділянку байпаса з розташованим в ньому зворотним клапаном має підвищений гідравлічний опір через наявність поворотів (місцеві втрати) в перпендикулярних напрямках. При цьому робота системи опалення в гравітаційному режимі відбувається із зайвою зниженням гідравлічного напору і, як наслідок, призводить до зниження швидкості теплоносія в каналі опалення, зменшення швидкості перехідних процесів і зниження температури в опалювальному приміщенні.

Ці недоліки в значній мірі усунені в відомому пристрій [6], прийнятому за прототип, яке містить опалювальний канал, нагнітач (насос), розташований на байпасе до каналу опалення.

У схемі, коли насос встановлюється в байпасе, а зворотний клапан на прямій ділянці каналу опалення, гідравлічні втрати значно менше. У разі відмови електроживлення зворотний клапан відкривається в прямому каналі опалення з великим перетином у порівнянні з трубопроводом байпаса і має менший гідравлічний опір, в порівнянні зі схемою розташування, наведеної в [5].

Разом з тим потрібно мати на увазі, що зворотний клапан при закритті відсікає гравітаційний режим, а за умови недостатньої водопідготовки при наявності відкритої системи опалення може статися з одного боку відмова зворотного клапана - неповне закриття. Зниження ймовірності такого відмови вимагатиме більш частою профілактики не завжди доступною всім користувачам, щоб не допустити відмови незакриття зворотного клапана. Така відмова веде до додаткових втрат енергії, порушення гідравлічної циркуляції різних контурів системи опалення, нестійкої роботи системи опалення спільно з теплогенератором.

З іншого боку зворотний клапан, в разі іншого типу відмови - несправності пружини через корозію в умовах нагріву, взагалі не відкриє канал, коли насос зупиниться. А адже в [5, 6] гравітаційний режим використовується в період виживання системи. Наявність негативної зовнішньої температури, тривала відсутність мережевого електроживлення і циркуляції теплоносія в системі опалення - це негативні умови, коли внаслідок замерзання теплоносія можливий вихід з ладу трубопроводів і приладів системи опалення, арматури і дорогого теплогенератора, можливі протікання теплоносія в приміщення одного або декількох поверхів, поява конденсату на будівельної конструкції будівлі і, як наслідок, фінансові втрати. Типи відмов "неповне відкриття-закриття" зворотного клапана або його "невідкриття" знижують надійність роботи системи.

Крім того, зворотний клапан замикає частина ділянки трубопроводу системи опалення, відключаючи для течії теплоносія один з паралельно розташованих каналів і залишаючи для протоки тільки один канал з насосом. Це не знижує загальний гідравлічний опір каналу разом з ділянкою, де розташовані паралельні трубопроводи (байпас і канал).

Крім того, закрита частина каналу системи опалення, в яку під тиском насоса заганяється теплоносій, є тупиковою гілкою, в якій виникають умови для накопичення різних суспензій і механічних домішок теплоносія. Причому за часом робота системи опалення в режимі примусової циркуляції (накопичення домішок в тупикової гілки) становить понад 90% часу опалювального сезону. Ці умови можуть призвести до відмов при відкритті зворотного клапана, тому що гравітаційний перепад тиску порівняно малий (~ кілька сотень Па) в порівнянні з тиском від циркуляційного насоса (~ в 10 ³ разів більше).

Крім того, закриття зворотного клапана призводить до втрати руху в системі опалення і витрати теплоносія за рахунок гравітаційного режиму, який в сумі з витратою за рахунок циркуляційного течії не дозволяє доставити більшу кількість тепла до приладів опалення і споживачеві тепла (людині), зменшити час перехідного процесу і отримати частку енергозбереження в процедурі опалення.

Крім того, в відомих пристроях існує виражений режим перемикання з основного на резервний режим опалення, завдяки наявності механічних пристроїв перемикання, і веде до перебудови в роботі системи і можливих збоїв.

Для усунення недоліків відомих пристроїв пропонується пристрій для резервного режиму опалення, що містить опалювальний канал, нагнітач, включений в байпас до каналу, що відрізняється тим, що вхід і вихід байпаса виконані у вигляді патрубків з перетином, меншим перетину каналу, перетин патрубка виходу розташоване по осі каналу і нижче патрубка входу за течією потоку.

Крім того, у пристрої для резервного режиму опалення перетину патрубків входу і виходу розташовані співвісно перетину каналу.

Крім того, у пристрої для резервного режиму опалення вісь перетину патрубка входу зміщена щодо осі каналу.

Крім того, у пристрої для резервного режиму опалення перетин патрубка входу розташоване на стінці каналу.

Пропонований пристрій для резервного режиму опалення (креслення а, б, в, г) складається з каналу 1 опалення, насоса 2 для примусової циркуляції, розташованого на байпасе 3 з патрубком виходу 4 з перетином 5 і патрубком входу 6 з перетином 7. Стрілками вказано протягом теплоносія. Пристрій може бути встановлено в напірному і зворотному каналі системи опалення. Перетин 5 встановлено співвісно з перетином каналу опалення 1. Вихідний патрубок 4 разом з каналом 1 утворює струменевий насос, в якому патрубок 4 є активним соплом, ділянка 8 каналу опалення 1 є камерою, звідки підсмоктується пасивна середовище (теплоносій), ділянка 9 каналу 1 є камерою змішання і відновлення тиску для подолання навантаження, що представляє собою опір розгалуженої системи опалення, що складається з приладів опалення, трубопроводів та арматури. Патрубок 6 входу байпаса, через який подається теплоносій до активного сопла (перетин 5) патрубка 4, може розташовуватися в різних конструктивних положеннях в залежності від вибору його місцевого гідравлічного опору в каналі опалення.

Таким чином, в такій компоновці пристрій являє собою поєднання фактично двох збудників, один з яких є механічним з приводом від електродвигуна і харчування від електромережі, інший є струменевим без рухомих частин, виконаний за законами побудови елеватора (ежектора) типу "вода-вода" з короткою або подовженою камерою змішання з дифузором або без нього. Ділянка 9 може виконуватися у вигляді камери змішання з дифузором, патрубок 4 може виконуватися у вигляді конічного сопла.

Пристрій (креслення а) характерне тим, що перетин 5 патрубка 4 виходи байпаса 3 і перетин 7 патрубка 6 розташовані на одній осі і соосни перетину каналу 1 опалювальної системи. У резервному (гравітаційному) режимі циркуляції теплоносія є два місцевих гідравлічних опору на ділянках каналу 1, де розташовані патрубок 7 входу і патрубок 4 виходи байпаса 3. В основному режимі (примусової циркуляції) найбільш оптимальне розташування патрубків 4 і 6 байпаса 3.

Пристрій (креслення б) відрізняє від пристрою за кресленням а конструктивно об'єднаний в один елемент трубопроводи 10, що зв'язують байпас 3 з патрубками 4 і 6. Таке об'єднання вигідніше в технологічному плані, дозволяє зробити одну врізку в канал системи опалення і відразу розмістити патрубки входу і виходу байпаса.

Пристрій (креслення в) характерно тим, що при роботі в резервному режимі циркуляції теплоносія має знижений місцевий опір на ділянці патрубка 6 входу байпаса, в порівнянні зі схемою на кресленні а. При роботі в основному режимі циркуляції умови всмоктування теплоносія в патрубок входу 6 байпаса при розвиненому турбулентному плині практично не відрізняється від схеми на черптеже а. Турбулентний плин передбачає прямокутну епюру швидкостей в каналі 1 і можна вважати байдужим розташування перетину 7 патрубка 6 входу байпаса 3.

Пристрій (креслення г) характерно тим, що перетин 7 патрубка 6 входу байпаса 3 розташоване на стінці каналу 1. У гравітаційному режимі на цій ділянці каналу є мінімальне місцеве гідравлічний опір. В основному режимі циркуляції на ділянці каналу 1, де розташований патрубок 4, потік, що йде в трубопровід байпаса 3 дещо спотворює протягом в каналі і епюру швидкостей, створюючи місцеве опір взаємодією двох розгалужуються потоків. Однак відсутність нерухомого тіла патрубка 6 значно зменшує гідравлічний місцеве опір як в резервному гравітаційному режимі, так і в основному режимі.

Пристрій працює наступним чином

При роботі пристрою для резервного режиму опалення з'являється гідравлічне взаємодія потоків на патрубках входу в байпас і виходу з нього. Виражені ці зміни у вигляді струминного ефекту ежекції, що забезпечує автоматичну самоочищення каналу опалення за рахунок використання переходу з комбінованого робочого режиму (гравітаційний плюс примусовий циркуляційний) на чисто гравітаційний резервний режим опалювальної системи в період відключення електроживлення. Використання ефекту самоочищення в запропонованому пристрої і відсутність рухомих частин в каналі системи опалення значно підвищує надійність роботи системи опалення.

Пропоноване пристрій призначений для роботи спільно з нагрівачем теплоносія і системою опалення в будівлі, індивідуальному будинку, теплиці, складі.

Прелагается пристрій дозволяє функціонувати одночасно основному і резервному режимам опалення. При роботі в основному режимі, тобто коли не вимикаючи електроживлення, під впливом механічного нагнітача 2, який спонукає витрата теплоносія по байпасу 3, теплоносій з каналу 1 системи опалення через патрубок 6 і 4 прокачується через байпас і з великою швидкістю вкидається знову в канал 1. Струмінь теплоносія, що виходить з перетину 5 патрубка 4 за рахунок своєї інверсії, підхоплює навколишні шари теплоносія, мають меншу швидкість течії, і забирає їх далі вниз за течією, наприклад, по каналу зворотної магістралі ( "обратки") в бак газового котла. На ділянці 9 каналу 1 в місці розташування перетину 5 патрубка 4 виникає гідравлічний ефект ежекції в момент запуску циркуляції. Далі в статичному рівновазі при рівності витрат на ділянках 9 і 10 каналу 1 є менша швидкість течії на ділянці 8 в порівнянні зі швидкістю теплоносія в перетині 5 патрубка 4 байпаса. На ділянці 9 ефект ежекції буде проявлятися в меншій мірі. У цей момент циркуляційний оборот теплоносія буде тільки пристосовуватися за рахунок додаткової енергії потоку, що створюється циркуляційним насосом з електроприводом. Образне порівняння - як підганяють палицею котиться по дорозі обруч.

Одночасно продовжує працювати циркуляція, тому що є проточна навантаження, за рахунок сил гравітації, створена нагріванням теплоносія і отриманої різницею питомої ваги верхнього і нижнього шарів рідини в системі опалення.

При відключенні електроживлення і зупинки насоса резервний режим опалення продовжує працювати як і при наявності основного режиму. При цьому циркуляція здійснюється тільки за рахунок переміщення температурних шарів рідини силами гравітації. Перебіг теплоносія здійснюється по каналу 1 при мінімальному місцевому гідравлічному опорі, яке створюють патрубки 4 і 6 (креслення а, б, в) або тільки патрубок 4 (креслення г).

У пропонованому пристрої для забезпечення роботи резервного режиму опалювання не потрібні пристрої з рухомими частинами. Відсутність рухомих частин в каналі опалення 1, пропускає весь циркуляційний витрата, підвищує надійність і ресурс роботи в порівнянні з відомими пристроями.

При включенні електроживлення поновлюється основний режим роботи в контурах системи опалення, забезпечений примусовою циркуляцією від насоса. Одночасно з основним режимом продовжує функціонувати резервний режим.

Таким чином, Прелагается пристрій має наступні переваги в порівнянні з відомими:

- Відсутність рухомих частин

- Знижений гідравлічний опір

- Підвищений ресурс і надійність

- Одночасна робота основного і резервного режиму дозволяє зменшити час перехідного процесу і підвищити енергозбереження

- Відсутній виражений режим перемикання з основного на резервний

- Наявність або відсутність електроживлення не приводить до зникнення циркуляційного режиму опалення, а тільки до його зміні інтенсивності.

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Апарат опалювальний газовий побутовий АОГВ-23, 2-1-У ГОСТ 20219-74. Інструкція з експлуатації. Жуковське машинобудівне виробниче об'єднання. Г. Жуковський. Тисяча дев'ятсот вісімдесят-вісім.

2. Н. Л. Стаськевіч і ін. Довідник з газопостачання і використання газу. -Л .: Недра, 1990, стор. 351-360.

3. Міждержавний стандарт "Апарати опалювальні газові побутові з водяним контуром". ГОСТ 20219-93.

4. Порівняльні характеристики підлогових опалювальних водогрійних котлів закордонного виробництва. Газ. Будівельний експерт 34 (23) / 98 лютий.

5. Котел електричний типу "Русніт" моделей 212, 215, 221 і ін. Паспорт та технічний опис. Вид. г.Рязань, 2000.

6. Газовий теплогенератор. Свідоцтво РФ на корисну модель RU 11872 U1, кл.6 F 24 H 9/20.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для резервного режиму опалення, що містить опалювальний канал, нагнітач, включений в байпас до каналу, що відрізняється тим, що вхід і вихід байпаса виконані у вигляді патрубків з перетином, меншим перетину каналу, перетин патрубка виходу розташоване по осі каналу і нижче патрубка входу за течією потоку, при цьому вісь перетину патрубка входу зміщена щодо осі каналу.

2. Пристрій за п. 1, яке відрізняється тим, що перетин патрубка входу розташоване на стінці каналу.

Версія для друку
Дата публікації 29.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів