Обзор патентов в теплоснабжении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обзор патентов в теплоснабжении

Н.Л. Говорухин (продолжение, начало в № 3, 2003 г.)

Продолжая обзор российских изобретений в области систем центрального отопления, обратимся к устройствам питающих линий, например, предназначенных для баков-аккумуляторов тепла (F 24 D 3/10).

В апреле 2000 г. опубликованы сведения о патенте № 2147356 на способ работы системы теплоснабжения, в качестве прототипа которой авторы из Ульяновского государственного технического университета взяли довольно древнее техническое решение (см. авторское свидетельство № 1366656, публикация 1988 г.), направленное на совершенствование систем водяного центрального отопления в сочетании с системами для горячего водоснабжения (рубрика F 24 D 3/08). Предлагаемое техническое решение отличается от известного тем, что нагрев подпиточной воды перед вакуумной деаэрацией производят сетевой водой, которую отбирают для этой цели после нижнего сетевого подогревателя турбины.

На рис. 1 показана схема теплоснабжающей установки, поясняющая способ.

изобретение центральный отопление энергия

Установка состоит из включенных в сетевой трубопровод 1 нижнего 2 и верхнего 3 сетевых подогревателей и включенных в трубопровод подпиточной воды 4 встроенного пучка конденсатора 5 турбины 6, водо-водяного подогревателя 7, узла химводоочистки 8, декарбонизатора 9 и вакуумного деаэратора 10, греющим агентом для которого служит сетевая вода после верхнего сетевого подогревателя 3. Трубопровод подпиточной воды 4 соединен с трубопроводом сетевой воды 1 до нижнего сетевого подогревателя 2.

В соответствии с предложенным способом обратную сетевую воду нагревают с 40-70 °С до 90-100 °С в нижнем 2 и верхнем 3 сетевых подогревателях. Потери сетевой воды в теплосети восполняют подпиточной водой, которую после встроенного пучка конденсатора турбины нагревают до 40-50 °С сетевой водой, отобранной после нижнего сетевого подогревателя 2 в водо-водяном подогревателе 7. Далее подпиточную воду умягчают в узле химводоочистки, декарбонизируют в декарбонизаторе 9 и деаэрируют в вакуумном деаэраторе 10, после чего подают в сетевой трубопровод 1. Поскольку температуру сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя поддерживают в течение всего года 90-100 °С, температура воды за нижним сетевым подогревателем (65-85 °С) достаточна для подогрева до 40-50 °С исходной воды.

Таким образом, предложенное решение позволяет, по мнению авторов, повысить надежность и экономичность теплоснабжения благодаря эффективной обработке подпиточной воды при использовании для подогрева воды, полученной от пара низкопотенциального нижнего отбора турбины.

А.Д. Кузьмин предлагает схему системы централизованного теплоснабжения, в которой используется тепловая энергия возвратного теплоносителя (см. патент № 2148211 М. кл. F 24 D 3/12). Под этой рубрикой собраны патенты, в которых приводятся трубчатые панельные устройства для обогрева потолков, стен или полов.

Как полагает изобретатель, это повышает эффективность системы централизованного теплоснабжения за счет увеличения коэффициента полезного использования тепловой энергии теплоносителя, циркулирующего в магистральных трубопроводах, уменьшения транспортных тепловых потерь путем снижения температуры возвратного теплоносителя, а также уменьшения технологических затрат на дополнительное, более глубокое охлаждение возвратного теплоносителя в случае, когда источником централизованного теплоснабжения является ТЭЦ.

Задача решается применением схемы централизованной системы теплоснабжения, включающей прямой и обратный магистральный трубопроводы тепловой сети, создающие совместно с локальным контуром циркуляции отопительных приборов здания систему централизованной циркуляции теплоносителя, в которой, согласно изобретению, к обратному трубопроводу с возвратным теплоносителем подключена с помощью разделительного теплообменника низкотемпературная система отопления напольными отопительными панелями «Теплый пол».

Таким образом, эффективность системы централизованного теплоснабжения повышается за счет увеличения коэффициента полезного использования тепловой энергии теплоносителя, циркулирующего в магистральных трубопроводах, уменьшения транспортных тепловых потерь путем снижения температуры возвратного теплоносителя, а также уменьшения технологических затрат на дополнительное, более глубокое охлаждение возвратного теплоносителя - в случае, когда источником централизованного теплоснабжения является ТЭЦ.

Система централизованного теплоснабжения (рис. 2а) включает прямой 1 и обратный 2 трубопроводы тепловой сети, создающие совместно с локальным контуром циркуляции отопительных приборов здания 3 систему централизованной циркуляции теплоносителя. К обратному (рис. 26) трубопроводу 2 тепловой сети с возвратным теплоносителем подключена с помощью разделительного теплообменника 4 низкотемпературная система отопления напольными отопительными панелями «Теплый пол» 5.

Автор обращает внимание на то, что в системе централизованного теплоснабжения теплоноситель, транспортируемый по прямому магистральному трубопроводу 1, имеет температуру до 150°С и поступает через тепловой пункт здания (выполняющий роль смесительного узла) с температурой 85-105 °С в систему отопления с местными нагревательными приборами, например, радиаторами, входящую в локальный контур циркуляции системы отопления здания 3. Использованный теплоноситель с температурой около 65-70 °С поступает через тепловой узел здания в обратный магистральный трубопровод 2. Далее возвратный теплоноситель из обратного трубопровода 2, имеющий вышеуказанные температурные параметры, поступает в первичный контур разделительного теплообменника 4, где отдает свою тепловую энергию теплоносителю, циркулирующему через вторичный контур теплообменника 4 с температурой 40-45 °С, низкотемпературной системы отопления напольными отопительными панелями «Теплый пол» 5.

Таким образом, Кузьмин А.Д. предлагает повысить эффективность системы централизованного теплоснабжения за счет использования тепловой энергии возвратного теплоносителя в низкотемпературной системе отопления напольными отопительными панелями «Теплый пол», что приводит к понижению температуры возвратного теплоносителя и, следовательно, к увеличению коэффициента полезного использования тепловой энергии, транспортируемой теплоносителем в системе централизованного теплоснабжения.

Далее рассматриваются запатентованные технические решения, направленные на совершенствование систем парового центрального отопления (в международной классификации изобретений системы парового центрального отопления можно найти под рубрикой F 24D 1/00 -1/06).

Судя по малому количеству патентов на современном этапе развития теплоснабжения, развитие этого направления не вызывает большого интереса специалистов. Если учесть, что два из рассматриваемых ниже патентов, во-первых, суть одно и то же техническое решение, во-вторых, и в том и в другом описаниях к патентам принадлежность их именно к паровым системам теплоснабжения можно определить только по слову «пар», к тому же поставленному в скобках.

Система теплоснабжения, описанная в патенте Российской федерации № 2175744, предназначена для использования в городских системах теплоснабжения с тепловыми электростанциями и котельными установками.

На рис. 3 изображена принципиальная схема системы теплоснабжения.

Система теплоснабжения содержит котельную установку 1 с присоединенным к ней дутьевым вентилятором 2, всасывающий воздуховод вентилятора 3, дымосос 4, дымовую трубу 5, теплопровод 6, расположенный в подземном канале 7, вентиляционные камеры 8, установленные на подземном канале 7. Воздуховод 3 вентилятора 2 котельной установки 1 соединен с подземным каналом 7 теплопровода 6.

Система теплоснабжения работает следующим образом. Вырабатываемый в котельной установке 1 теплоноситель (пар или горячая вода) по теплопроводу 6, расположенному в канале 7, подается потребителям. Загрязненный атмосферный воздух через вентиляционные камеры 8 забирается в подземный канал 7, где проходит теплопровод 6, нагревается за счет тепловыделений от теплопровода 6 и по воздуховоду 3 подается дутьевым вентилятором 2 в котельную установку 1, где участвует в горении топлива, после чего дымососом 4 через дымовую трубу 5 выбрасывается в атмосферу на значительную высоту.

Транспортирование воздуха через подземный канал дутьевым вентилятором котельной установки и использование в котельной установке тепла, полученного воздухом в подземном канале, позволяет повысить экономичность системы теплоснабжения. Отведение загрязненного атмосферного воздуха через вентиляционные камеры из населенного пункта, его термическая обработка сгоранием загрязняющих веществ в котельной установке и выброс продуктов сгорания в атмосферу на значительную высоту позволяют улучшить экологическую обстановку в районах прохождения теплопровода.

Следующим по номеру, но не по сути, является техническое решение, описанное в патенте № 2175745, тех же авторов и того же патентообладателя - Ульяновского государственного технического университета. Вся разница между содержанием рассматриваемых патентов заключается в том, что в первом патенте объектом изобретения является устройство, а во втором - способ. Еще раз напомним читателям о том, что «способ работы», на наш взгляд, - это один из разделов описания изобретения, начинающийся, как правило, со слов «предлагаемое устройство работает следующим образом ...», а не совокупность существенных признаков, отраженных в формуле изобретения. Рассмотренное техническое решение - яркая тому иллюстрация, поскольку способ работы задан конструкцией устройства, которое по другому способу просто не может работать.

Изобретатели Гилязов Д.Г., Нарбеков А.И., За-малеев З.Х., Валиуллин М.А. из Казанской государственной архитектурно-строительной академии предлагают вакуум-паровую систему, которая работает следующим образом (рис. 4).

Первоначально поршень 3 в цилиндре находится в правом крайнем положении.

Система заполняется водой из водопровода до верхнего уровня по водоуказательному стеклу 13. При этом краны 6 и 9 открыты.

Вентиль 11 закрывают, и начинается растопка котла 1. Температура воды в котле поднимается до 100 °С, и вода закипает.

Образующийся пар собирается в паросборнике 2, а затем направляется по паропроводу 4 к отопительным приборам 5, где конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования через стенку прибора к воздуху помещения. Конденсат из приборов 5 через термические конденсатоотводчики 7 поступает в конденсатопроводы 8 и 10 и из них самотеком в котел 1. Процесс повторяется.

Воздух из системы вытесняется паром через кран 9. После этого кран 9 закрывают.

Регулирование теплоотдачи приборов 5 в закрытой системе можно осуществлять в зависимости от температуры наружного воздуха только изменением температуры пара. Температура насыщенного пара зависит от давления. Таким образом, изменяя давление пара в закрытой системе, можно изменять температуру пара в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого поршень 3 необходимо перемещать справа налево на определенное расстояние в зависимости от наружной температуры и соответственно давления пара, которое следует поддерживать в котле 1, на что указывает стрелка мановакуумметра 14. При движении поршня 3 справа налево внутренний объем системы увеличивается и давление становится ниже атмосферного, т.е. создается разрежение и вода начинает закипать при более низкой температуре. Это приводит к снижению теплоподачи прибора 5.

Таким образом, появляется возможность проведения качественного регулирования в системе в течение отопительного сезона, что снижает энергопотребление системы.

Размещено на Allbest.ru