RU2381419C2 - Room heating device - Google Patents
Room heating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381419C2 RU2381419C2 RU2006127182/03A RU2006127182A RU2381419C2 RU 2381419 C2 RU2381419 C2 RU 2381419C2 RU 2006127182/03 A RU2006127182/03 A RU 2006127182/03A RU 2006127182 A RU2006127182 A RU 2006127182A RU 2381419 C2 RU2381419 C2 RU 2381419C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- heating device
- pipe
- thermostat
- valve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к одно- и двухтрубным системам отопления строений, а также к энергосберегающим автоматическим системам отопления зданий различной этажности.The invention relates to one and two-pipe heating systems of buildings, as well as energy-saving automatic heating systems for buildings of various floors.
В одно- и двухтрубных системах отопления жилых и административных зданий с энергосберегающим оборудованием, в состав которого входят радиаторные термостаты, имеется явление "остаточной" теплоотдачи [1] (В.И.Ливчак. К вопросу об усилении роли ИТП в реализации стратегии энергосбережения. Инф. бюлл. Энергосбережение, №7, 1996, стр.1-2). "Остаточная" теплоотдача проявляется в виде переноса тепла из системы отопления через прибор отопления (конвектор) в помещение без участия термостата при закрытом термостатическим клапане. Она приводит к значительным (до 40%) и неучтенным потерям тепла и возможным выбросам значительного количества тепла в атмосферу.In one- and two-pipe heating systems of residential and administrative buildings with energy-saving equipment, which includes radiator thermostats, there is a phenomenon of “residual” heat transfer [1] (V.I. Livchak. On the issue of strengthening the role of ITP in implementing the energy-saving strategy. Inf Bulletin of Energy Saving, No. 7, 1996, p. 1-2). The "residual" heat transfer is manifested in the form of heat transfer from the heating system through the heating device (convector) to the room without the participation of a thermostat with the thermostatic valve closed. It leads to significant (up to 40%) and unaccounted for heat losses and possible emissions of a significant amount of heat into the atmosphere.
Закрытый клапан термостата создает условия практического отсутствия течения рабочей жидкости в приборе отопления, например в конвекторе. Сила гравитации образует температурные слои, перемещая жидкость с меньшей температурой и большей плотностью в нижнюю часть сечения горизонтального трубопровода или секции прибора отопления, а с большей температурой - в верхнюю часть. Далее, нагретая жидкость из системы отопления замещает часть охлажденной в приборе отопления, доставляя с собой излишнее количества тепла. Основная доля в поступлении излишнего тепла в помещение обеспечивается теплом, прибывающим из системы отопления не через клапан термостата (он находится в закрытом состоянии), а через другие соединения системы с прибором отопления, в частности через обратную трубу от прибора отопления. Кроме того, поступление дополнительного тепла, т.е. уже не требуемого, т.к. клапан закрывается при тепловом равновесии в помещении и соответствии фактической температуры воздуха в помещении и заданной регулятором температуры (термостатом), осуществляется от теплоносителя в трубах системы отопления через все металлические соединения между трубами системы отопления и прибором отопления.The closed valve of the thermostat creates conditions for the practical absence of flow of the working fluid in the heating device, for example, in a convector. The force of gravity forms temperature layers, moving a liquid with a lower temperature and higher density to the lower part of the horizontal pipe section or section of the heating device, and with a higher temperature to the upper part. Further, the heated liquid from the heating system replaces part of the heating cooled in the appliance, bringing with it excessive heat. The main share in the excess heat entering the room is provided by heat arriving from the heating system not through the thermostat valve (it is closed), but through other connections of the system to the heating device, in particular through the return pipe from the heating device. In addition, the addition of additional heat, i.e. no longer required, as the valve closes with thermal equilibrium in the room and the actual temperature of the air in the room and the temperature set by the controller (thermostat), is carried out from the coolant in the pipes of the heating system through all metal connections between the pipes of the heating system and the heating device.
С целью создания препятствия на пути перемещения послойного течения жидкости используются схемные решения, в которых меняется расположение радиаторного термостата: до входа в прибор отопления (конвектор) или после него. С этой же целью существуют конструктивные приемы, например тепловой барьер в виде отдельных устройств: специальные колена, двойные изгибы трубопровода, наклонные участки трубопровода, косые каналы в специальных вставках в трубопровод и др. См., например, [2] (Oventrop, Handbuch 1/98, Technische Daten, стр.1.43); [3] (стр.1.43; 5 - R.Petitjean. Balancing of Radiator Systems. Tour & Andersson Hydronics AB, Ljung, Sweden, 1994, стр.47).In order to create an obstacle to the movement of the layered fluid flow, circuit solutions are used in which the location of the radiator thermostat is changed: before entering the heating device (convector) or after it. For the same purpose, there are constructive methods, for example, a thermal barrier in the form of separate devices: special bends, double bends of the pipeline, inclined sections of the pipeline, oblique channels in special inserts in the pipeline, etc. See, for example, [2] (Oventrop, Handbuch 1 / 98, Technische Daten, p. 1.43); [3] (p. 1.43; 5 - R. Petitjean. Balancing of Radiator Systems. Tour & Andersson Hydronics AB, Ljung, Sweden, 1994, p. 47).
Недостатком схемных решений является недостаточное уменьшение эффекта остаточной теплоотдачи.The disadvantage of circuit solutions is the insufficient reduction of the effect of residual heat transfer.
Недостатком известных устройств теплового барьера является пассивный способ создания препятствия на малых скоростях движения жидкости, что соответствует малым коэффициентам затекания в нагревательный элемент отопительного прибора. Не используется дополнительно энергия рабочей жидкости всей системы отопления, которая подается в систему со значительным перепадом давления, и возможности получения дополнительных эффектов. Например, увеличение расхода через прибор отопления (величины коэффициента затекания) от действия инерционных (центробежных) сил, от эжектирующих сил, от перераспределения указанных сил, создающих дополнительный перепад давления, и давления в магистрали отопления и др.A disadvantage of the known thermal barrier devices is a passive method of creating an obstacle at low liquid velocities, which corresponds to low coefficients of flowing into the heating element of the heating device. The energy of the working fluid of the entire heating system, which is supplied to the system with a significant pressure drop, and the possibility of obtaining additional effects are not used additionally. For example, an increase in the flow rate through the heating device (leakage coefficient) from the action of inertial (centrifugal) forces, from ejection forces, from the redistribution of these forces, creating an additional pressure drop, and pressure in the heating main, etc.
Далее, у нагревательного элемента верхний и нижний трубопроводы находятся в неравных условиях теплоотдачи, т.к. верхняя часть трубопровода испытывает дополнительный приток тепла от нижней части, тем самым уменьшается перепад температур в верхней части и отдача тепла в помещение, что также ухудшает послойное деление жидкости и работу заградительных устройств теплового барьера.Further, the upper and lower pipelines of the heating element are in unequal conditions of heat transfer, because the upper part of the pipeline experiences additional heat influx from the lower part, thereby decreasing the temperature difference in the upper part and heat transfer to the room, which also worsens layer-by-layer liquid division and the operation of thermal barrier devices.
Кроме того, для надежности получаемого эффекта от наличия препятствия эти устройства монтируются двойным комплектом, т.е. на верхнем и нижнем трубопроводе, с которыми соединяется прибор отопления. Монтажные требования накладывают также требования по ориентировке в пространстве перечисленных ранее устройств теплового барьера, пользование специальными метками при монтаже, что создает дополнительные трудности.In addition, for the reliability of the effect obtained from the presence of an obstacle, these devices are mounted with a double set, i.e. on the upper and lower pipelines with which the heating device is connected. Installation requirements also impose requirements on the orientation in space of the previously mentioned thermal barrier devices, the use of special marks during installation, which creates additional difficulties.
Наиболее близким техническим решением является устройство [4] (Патент №2176363, зарегистрированный 27.11.2001 г.), называемое тормозом гравитационного обмена, в котором отвод теплоносителя от прибора отопления содержит соединение с однотрубной системой отопления (замыкающим участком или байпасом) и обратной трубой прибора отопления. Ответвление обратной трубы прибора отопления расположено внутри выхода петлеобразного байпаса.The closest technical solution is the device [4] (Patent No. 2176363, filed November 27, 2001), called the gravity exchange brake, in which the heat transfer from the heating device contains a connection to a single-pipe heating system (closing section or bypass) and the return pipe of the device heating. The return pipe of the heating appliance is located inside the loop-bypass output.
Недостатком известного решения является сложность конструктивного выполнения и эксплуатационного режима, заключающегося в том, что выполнение соосных деталей сопла и гильзы для удержания и регулировки положения сопла, например, резьбовым соединением требует значительных затрат в производстве и его удорожания.A disadvantage of the known solution is the complexity of the structural implementation and operational mode, which consists in the fact that the implementation of the coaxial parts of the nozzle and the sleeve to hold and adjust the position of the nozzle, for example, by a threaded connection, requires significant costs in production and its cost.
Кроме того, например, при сварке криволинейного байпаса и гильзы нарушается соосность сопла и гильзы, что приводит к искаженному профилю скоростей потока теплоносителя и уменьшению коэффициента затекания через прибор отопления.In addition, for example, when welding a curved bypass and a sleeve, the alignment of the nozzle and sleeve is violated, which leads to a distorted profile of the flow rates of the coolant and a decrease in the coefficient of flow through the heating device.
Наличие условия герметизации соединения сопла и гильзы от протечек вовне также значительно осложняет реализацию всего устройства, т.к. она должна обеспечивать безопасную регулировку положения сопла относительно гильзы и байпаса при течении жидкости с большой температурой (более 100°С в российских системах отопления) и протечка может приводить к аварийной ситуации и нанесению физического и материального ущерба проживающим в помещении.The presence of a condition for sealing the connection of the nozzle and the sleeve from leaks to the outside also significantly complicates the implementation of the entire device, because it should provide safe adjustment of the nozzle position relative to the sleeve and bypass when the liquid flows at high temperatures (more than 100 ° C in Russian heating systems) and leakage can lead to an emergency and physical and material damage to those living in the room.
Нарушение герметичности регулировочного соединения «сопло-гильза» уменьшает энергосберегающие возможности устройства и практически приводит к отсутствию процесса регулировки.Violation of the tightness of the adjusting connection "nozzle-sleeve" reduces the energy-saving capabilities of the device and practically leads to the absence of the adjustment process.
Далее, недостаток известного устройства [4] состоит в том, что оно предназначено только для однотрубных систем отопления и для двухтрубных систем его нельзя применить.Further, a disadvantage of the known device [4] is that it is intended only for one-pipe heating systems and cannot be used for two-pipe systems.
Далее, известное устройство применяется для приборов отопления со смещенным замыкающим участком и без смещения не применимо.Further, the known device is used for heating appliances with a displaced closing section and without displacement is not applicable.
Для устранения недостатков предложено устройство отвода теплоносителя от прибора отопления, содержащее соединение с трубой системы отопления и обратной трубой прибора отопления, отличающееся тем, что в разрыв трубы системы отопления вставлено устройство в виде тройника с двумя входами, приемником в виде камеры смешения теплоносителя из двух входов, и выходом, к одной стороне разрыва трубы по ходу течения подключен один из входов тройника, например, совпадающий по направлению с выходом из тройника, к другому входу тройника подключена обратная (отводящая) труба прибора отопления, к другой стороне разрыва трубы системы отопления подключен выход тройника.To eliminate the shortcomings, a device for removing the coolant from the heating device is proposed, comprising a connection to the pipe of the heating system and the return pipe of the heating device, characterized in that a device in the form of a tee with two inputs, a receiver in the form of a mixing chamber of the coolant from two inputs, is inserted into the pipe gap of the heating system , and the output, to one side of the pipe rupture along the course of the flow, one of the inputs of the tee is connected, for example, coinciding in the direction with the exit from the tee, the other input of the tee is connected atnaya (tapping) heating instrument tube to the other side of discontinuity heating pipes connected to the output tee.
Кроме того устройство отвода теплоносителя от прибора отопления отличается тем, что соединение с трубой системы отопления выполнено одним из входов тройника, например, не совпадающим по направлению с выходом из тройника.In addition, the device for removing the coolant from the heating device is characterized in that the connection to the heating pipe is made by one of the inputs of the tee, for example, not coinciding in direction with the exit from the tee.
Кроме того, устройство отвода теплоносителя от прибора отопления отличается тем, что соединение с трубой системы отопления выполнено одним из входов тройника в виде смещенного замыкающего участка, соединенного под углом с обратной трубой прибора отопления.In addition, the device for removing the coolant from the heating device is characterized in that the connection to the heating system pipe is made by one of the tee inputs in the form of an offset closing portion connected at an angle to the return pipe of the heating device.
Кроме того, устройство отвода теплоносителя от прибора отопления отличается тем, что один из входов тройника выполнен сужающимся.In addition, the device for removing the coolant from the heating device is characterized in that one of the inputs of the tee is made tapering.
Кроме того, устройство отвода теплоносителя от прибора отопления отличается тем, что соединения между трубами системы отопления и прибором отопления выполнены из материала с уменьшенной теплопередачей по сравнению с металлом, например неметаллического.In addition, the device for removing the coolant from the heating device is characterized in that the connections between the pipes of the heating system and the heating device are made of a material with reduced heat transfer compared to metal, for example, non-metallic.
Предлагаемое устройство направлено на создание компоновочных вариантов с целью использования кинетической энергии потока теплоносителя в системе отопления.The proposed device is aimed at creating layout options in order to use the kinetic energy of the coolant flow in the heating system.
Работа предложенного устройства основана на эффекте эжектирования потока теплоносителя из обратной трубы (условно пассивного), натекающего из конвектора, например, к замыкающему участку в случае применения устройства в однотрубной системе отопления. Поток горячей воды (условно активный) системы отопления имеет достаточную кинетическую энергию для формирования процесса эжектирования в той или иной степени в зависимости от этажа здания, его необходимо только направить в рациональное место. В двухтрубной системе отопления устройство подключается входом и выходом в разрыв обратной трубы и использует кинетическую энергию потока в обратной трубе системы отопления. При этом устраняется из монтажного комплекта настроечное гидравлическое сопротивление на обратной трубе из прибора отопления.The operation of the proposed device is based on the effect of ejection of the coolant flow from the return pipe (conditionally passive) flowing from the convector, for example, to the closing section if the device is used in a single-pipe heating system. The flow of hot water (conditionally active) of the heating system has sufficient kinetic energy to form the ejection process to one degree or another depending on the floor of the building, it only needs to be directed to a rational place. In a two-pipe heating system, the device is connected by the input and output to the break in the return pipe and uses the kinetic energy of the flow in the return pipe of the heating system. At the same time, the adjustment hydraulic resistance on the return pipe from the heating device is eliminated from the installation kit.
В традиционной схеме двух- и однотрубной систем отопления с термостатом основная доля подмеса происходит по обратной трубе от прибора отопления.In the traditional scheme of two- and single-pipe heating systems with a thermostat, the main proportion of the admixture occurs through the return pipe from the heating device.
При условии теплового баланса, когда создан реальный затвор в виде закрытого клапана термостата на подающей трубе, если сформировать виртуальный затвор (в динамике потока) на выходной трубе из прибора отопления, то будем иметь временное выключение двух труб нагревательного элемента и всего прибора (конвектора) от системы отопления. Далее предоставим конвектору остывать по естественному процессу, без подмеса горячей воды в его трубы, при котором термостат набирает сигнал рассогласования между фактической и заданной температурой воздуха в измеряемой точке помещения. Тройник, соединяющий потоки теплоносителя из подающей трубы и обратной от конвектора и построенный по правилам эжектора (наличие активного сужающегося сопла, пассивного объема и камеры смешения для восстановления давления), обеспечивает отсос теплоносителя из обратной трубы конвектора. Давление разрежения в нагревательном элементе конвектора, возникающее в динамике потока от замыкающего участка в однотрубной системе или обратной трубы двухтрубной системы отопления, препятствует проникновению горячей воды в трубы конвектора через обратную трубу.Under the condition of heat balance, when a real shutter is created in the form of a closed thermostat valve on the supply pipe, if a virtual shutter (in the flow dynamics) is formed on the outlet pipe from the heating device, then we will temporarily turn off the two pipes of the heating element and the entire device (convector) from heating systems. Next, let the convector cool down by a natural process, without adding hot water to its pipes, in which the thermostat picks up a mismatch signal between the actual and the set air temperature at the measured point in the room. A tee connecting the coolant flows from the supply pipe and return from the convector and built according to the rules of the ejector (the presence of an active tapering nozzle, a passive volume and a mixing chamber to restore pressure), ensures the suction of the coolant from the return pipe of the convector. The vacuum pressure in the convector heating element arising in the flow dynamics from the closing section in the single-pipe system or the return pipe of the two-pipe heating system prevents the penetration of hot water into the convector pipes through the return pipe.
В результате компоновки с помощью двух затворов (первый - клапана термостата, второй - условный динамический затвор в тройнике), действующих по обе стороны подключения нагревательного прибора к системе отопления, получаем уменьшение остаточной теплоотдачи и экономию тепла, ранее сбрасываемого через открытое окно (форточку) за пределы отапливаемого помещения, например, в атмосферу.As a result of the arrangement with the help of two gates (the first is a thermostat valve, the second is a conditional dynamic shutter in the tee) acting on both sides of the heating device connecting to the heating system, we obtain a decrease in the residual heat transfer and the heat saved earlier through the open window (window) for the limits of a heated room, for example, into the atmosphere.
С помощью компоновки двух затворов достигается компоновка отопительного участка в помещении, например, с горизонтальной разводкой труб, в которой отопительные трубы (подающая и отводящая) прибора отопления также участвуют в цикле нагрев - охлаждение. При этом исключается из контура регулирования температуры неуправляемый дополнительный источник тепла, способствующий накоплению остаточной теплоотдачи, что в традиционной компоновке невозможно.By arranging the two gates, the layout of the heating section in the room is achieved, for example, with horizontal pipe wiring, in which the heating pipes (supply and exhaust) of the heating device also participate in the heating - cooling cycle. At the same time, an uncontrolled additional heat source is excluded from the temperature control loop, which contributes to the accumulation of residual heat transfer, which is impossible in the traditional layout.
Кроме того, монтаж термостата отдельно от прибора отопления упрощает закупочную политику инвестора - строителя. В случае отсутствия термостата с клапаном можно заменить обычным вентилем.In addition, the installation of the thermostat separately from the heating device simplifies the procurement policy of the investor - builder. If there is no thermostat with a valve, you can replace it with a regular valve.
Предлагаемое устройство отвода теплоносителя от прибора отопления возможно применять для однотрубной системы отопления со смещенным и не смещенным замыкающим участком.The proposed device for removing the coolant from the heating device can be used for a single-pipe heating system with a biased and not biased closing section.
Плавный поворот и вход под углом в обратную трубу прибора отопления значительно уменьшает гидравлическое сопротивление местного участка и одновременно используются центробежные и реактивные силы течения потока, входящего в обратную трубу прибора отопления после прохождения потоком замыкающего участка. При этом на кромке обратной трубы, где она соединяется с замыкающим участком, возникает некоторое пониженное давление, достаточное для устранения явления замещения теплого и охлажденного слоев воды.A smooth rotation and entrance at an angle into the return pipe of the heating device significantly reduces the hydraulic resistance of the local section and at the same time uses the centrifugal and reactive forces of the flow of the stream entering the return pipe of the heating device after the flow of the closing section. At the same time, at the edge of the return pipe, where it connects to the closing section, a certain reduced pressure arises, sufficient to eliminate the phenomenon of substitution of warm and cooled layers of water.
Практика изучения явления остаточной теплоотдачи показала, что ее некоторая часть возникает при передаче теплового потока по металлическим элементам соединения прибора и системы отопления. Для устранения нежелательного расходования тепловой энергии предложено соединительные элементы выполнять с помощью неметаллических деталей, обладающих уменьшенной теплопередачей по сравнению с металлом.The practice of studying the phenomenon of residual heat transfer has shown that some of it occurs when the heat flux is transmitted through the metal elements of the connection between the device and the heating system. To eliminate the undesirable expenditure of thermal energy, it is proposed that the connecting elements be performed using non-metallic parts having reduced heat transfer compared to metal.
Кроме того, при монтаже устройства отвода теплоносителя от прибора отопления температурная компенсация удлинения вертикального стояка системы отопления осуществлена за счет горизонтальных участков подающей и обратной труб прибора отопления, связанных с вертикальными трубами вертикальной или горизонтальной поэтажной разводки системы отопления.In addition, when installing the device for removing the coolant from the heating device, temperature compensation of the extension of the vertical riser of the heating system is carried out due to the horizontal sections of the supply and return pipes of the heating device associated with vertical pipes of the vertical or horizontal floor wiring of the heating system.
На фиг.1-20 представлены схемы устройства отвода теплоносителя от прибора отопления.Figure 1-20 shows a diagram of a device for removing the coolant from the heating device.
Рассмотрим работу устройства отвода теплоносителя от прибора отопления.Consider the operation of the device for removing the coolant from the heating device.
По существу предлагается дополнить в систему отопления к каждому прибору отопления, укомплектованному термостатом и клапаном, устройством отвода теплоносителя от прибора отопления. Такой набор оборудования, состоящий из прибора отопления, термостата с клапаном и устройства отвода теплоносителя от прибора отопления, представляет собой энергосберегающую ячейку, которая обеспечивает уменьшение остаточной теплоотдачи.In essence, it is proposed to supplement the heating system with each heating device equipped with a thermostat and a valve, a device for removing the coolant from the heating device. Such a set of equipment, consisting of a heating device, a thermostat with a valve and a device for removing the coolant from the heating device, is an energy-saving cell that provides a reduction in residual heat transfer.
В такой комплектации возможна как однотрубная, так и двухтрубная система отопления с вертикальными стояками в старых домах и горизонтальной разводкой стояков в новых домах.In this configuration, both single-pipe and double-pipe heating systems with vertical risers in old houses and horizontal wiring of risers in new houses are possible.
На фиг.1-7 показано включение устройства отвода теплоносителя от прибора отопления в двухтрубную и на фиг.8-20 - в однотрубную системы отопления.Figure 1-7 shows the inclusion of a device for removing the coolant from the heating device in a two-pipe and in Fig.8-20 - in a single-pipe heating system.
На фиг.5, 6, 7 показаны устройства для двухтрубной системы отопления, а на фиг.18, 19, 20 - для однотрубной системы, собранные на стандартных сантехнических элементах тала тройника, бочонка, сгона и др. с вариантами различных диаметров условного прохода dy, например dy 15 и dy 20.Figures 5, 6, 7 show devices for a two-pipe heating system, and Figs. 18, 19, 20 - for a single-pipe system, assembled on standard plumbing elements of a tee, barrel, chute, etc. with options for different nominal diameters d y , for example, d y 15 and d y 20.
На фиг.1-20 обозначено: 1 - подающая труба системы отопления, 2 - термостат с регулирующим клапаном, 3-1 - прибор отопления (секционная батарея, радиатор), 3-2 - прибор отопления (нагревательный элемент конвектора), 4 - устройство отвода теплоносителя от прибора отопления (тройник на схеме включения), 5 - выходная труба устройства отвода теплоносителя от прибора отопления, 6 - обратная труба прибора отопления, 7 - труба обратной воды системы отопления, 8 - подающая труба к прибору отопления, 9 - замыкающий участок (байпас) в однотрубной системе отопления, 10 - активный вход (например, сопло, бочонок dy 15, труба), 11 - пассивный вход (например, труба, сопло), 12 - выход, 13 - сантехнический тройник.Figure 1-20 indicates: 1 - the supply pipe of the heating system, 2 - thermostat with a control valve, 3-1 - heating device (sectional battery, radiator), 3-2 - heating device (heating element of the convector), 4 - device heat transfer pipe from the heating device (tee on the connection diagram), 5 - output pipe of the heat transfer device from the heating device, 6 - return pipe of the heating device, 7 - return pipe of the heating system, 8 - supply pipe to the heating device, 9 - closing section (bypass) in a single-pipe heating system, 10 - active input (for example, nozzle, keg d y 15, pipe), 11 - passive input (for example, pipe, nozzle), 12 - output, 13 - plumbing tee.
Устройство отвода 4 теплоносителя от прибора отопления может быть выполнено в виде тройника с входами 10 и 11 и выходом 12. Активный вход 10 может выполняться сужающимся (фиг.3, 5, 10, 12, 15, 18) и не сужающимся (фиг.4, 6, 7, 11, 13, 17, 19, 20) различного диаметра (фиг.5, 7, 19, 20) и конфигурации (фиг.12, 15). Например, вход 10 с внезапным сужением и расширением позволит придать активному потоку колебательный цикл по давлению, свойства импульсивности и снизить уровень известкования на выходе 12. Геометрия криволинейного входа 10 (фиг.12-17) и входа под углом (фиг.3, 4, 10, 11) позволяет использовать пространственные силы воздействия на поток теплоносителя в динамике поворота, например инерционные, и уменьшить гидравлическое сопротивление устройства (фиг.3, 4, 10-17).The
При работе системы отопления с традиционной схемой управления протоком тепла, например, через конвектор, горячая вода поступает на конвектор и замыкающий участок одновременно до тех пор, пока температура в помещении не сравняется с заданной термостатом плюс примерно 2°С. По мере приближения к заданной термостатом температуре затвор клапана уменьшает проходное сечение и при наступлении теплового баланса между притоком и оттоком тепла из помещения затвор закрывается и подача воды из подающей трубы системы отопления в прибор отопления прекращается. Далее горячая вода будет поступать только по замыкающему участку, обходя данный конвектор мимо, например, на другие этажи здания. В трубах конвектора (нижней и верхней) происходит гравитационное расслоение по удельному весу на горячие и холодные слои. В результате неравномерной теплоотдачи в помещение от конвектора вверху в сечении по трубам располагается более теплый слой, внизу - формируется охлажденный слой воды.When the heating system operates with a traditional heat flow control scheme, for example, through a convector, hot water enters the convector and the closing section at the same time until the room temperature reaches the set thermostat plus about 2 ° C. As it approaches the temperature set by the thermostat, the valve shutter reduces the cross-section and, when a heat balance occurs between the influx and outflow of heat from the room, the shutter closes and the water supply from the supply pipe of the heating system to the heating device stops. Further, hot water will flow only through the closing section, bypassing this convector by, for example, to other floors of the building. In the convector pipes (lower and upper), gravitational separation occurs in specific gravity into hot and cold layers. As a result of uneven heat transfer to the room from the convector, a warmer layer is located at the top in the section through the pipes, and a cooled layer of water is formed below.
В этом состоянии клапан закрыт.Система отопления пропускает горячую воду через замыкающий участок в рассматриваемом конвекторе. Поток воды протекает по замыкающему участку и увлекает за собой части охлажденного слоя воды из верхней и нижней труб конвектора. На их место проникает снова горячая вода, замещая их. Термостат на изменение этой ситуации в трубах конвектора никак не реагирует, т.к. температура фактическая всегда чуть выше заданной. Клапан термостата при этом находится в закрытом состоянии.In this state, the valve is closed. The heating system passes hot water through the closing section in the convector in question. A stream of water flows through the closing section and carries away parts of the cooled layer of water from the upper and lower convector pipes. Hot water penetrates their place again, replacing them. The thermostat does not react in any way to changes in this situation in the convector pipes, because the actual temperature is always slightly higher than the set temperature. The thermostat valve is in the closed state.
Однако приращение величины тепла при закрытом затворе клапана термостата нарушает температурный баланс в помещении. Температура в помещении начинает неуправляемо возрастать до тех пор, пока не установится баланс между оттоком тепла через стены при повышенной температуре помещения по сравнению с заданной температурой или будет обеспечен отток тепла через дополнительно открытую форточку.However, the increment in heat with the shutter of the thermostat valve closed violates the temperature balance in the room. The temperature in the room begins to increase uncontrollably until a balance is established between the outflow of heat through the walls at an elevated room temperature compared to the set temperature or the outflow of heat through an additional open window is ensured.
Наступает так называемый «форточный эффект» или вступает в работу «форточный» регулятор поддержания температуры в помещении. Это явление приращения тепла и температуры в помещении при закрытом клапане термостата чаще называют «остаточной» теплоотдачей [1]. По данным различных организаций ее величина составляет до 39…45% от нормированного тепла для данного помещения.The so-called “fortochny effect” sets in or the “fortochny” regulator of maintaining the room temperature comes into operation. This phenomenon of heat and temperature increment in a room with the thermostat valve closed is more often called “residual” heat transfer [1]. According to various organizations, its value is up to 39 ... 45% of the normalized heat for a given room.
1. Рассмотрим работу предлагаемого устройства отвода теплоносителя от прибора отопления в трех режимах однотрубной системы отопления (фиг.8-20).1. Consider the operation of the proposed device for removing the coolant from the heating device in three modes of a single-pipe heating system (Fig.8-20).
1.1. Затвор клапана термостата 2 открыт.Из подающей трубы 1 теплоноситель поступает одновременно в замыкающий участок (байпас) 9 на вход устройства 4 и к радиаторному термостату 2 через подающую трубу 8 в прибор отопления. Теплоноситель через клапан термостата 2 проходит в верхнюю и нижнюю трубы нагревательного элемента 3-2 и попадает в обратную трубу 6 от прибора отопления. Теплоноситель по замыкающему участку 9 следует к выходу 5. Этот поток создает эжектирующий эффект за счет увеличенной скорости течения через, например, суженное сечение 10. При этом создается пониженное давление внутри труб конвектора 3-2 между двумя точками: первая точка - выход клапана термостата 2, вторая точка - концевое сечение 11 обратной трубы 6 от прибора отопления. Понижение давления способствует увеличению коэффициента затекания в конвектор 3-2 (нагревательный элемент), как бы уменьшается сопротивление гидравлического тракта конвектора. Коэффициента затекания в конвектор 3-2 максимальный. В этом режиме эжектрующие силы минимальны по сравнению с другими режимами. При создании эжекции используется энергия потока теплоносителя, находящегося в общей системе отопления здания (фиг.8-11, 18-20), инерционные и реактивные силы потока (фиг.12-17).1.1. The valve shutter of
При открытом клапане термостата присущи два свойства устройства 4:1 - создание разрежения, и 2 - известно, что гидравлическое сопротивление потоку больше при истечении его в свободный объем, чем при течение по трубе, за счет инверсии струи на выходе сопла 10. При этом увеличивается коэффициент затекания, не применяя замыкающий участок меньшего диаметра подводящих труб отопления (фиг.11, 13, 17, 20).When the thermostat valve is open, two properties of the
1.2. Затвор клапана термостата 2 в промежуточном положении. Температура в помещении поддерживается термостатом 2 путем регулирования проходного сечения в клапане термостата. При регулировании изменяется соотношение между расходами жидкости, протекающей через клапан термостата 2 и байпас 9, при постоянстве расхода жидкости по трубе 1 и выходу 5. При этом изменяются эжектирующие свойства устройства с суженным входом 10, коэффициент затекания, соотношение расходов через термостат и байпас и теплоотдача от прибора отопления в помещение. В этом режиме используются три свойства устройства 4: первое и второе по п.1.1., третье свойство заключается в том, что по мере уменьшения температурного рассогласования фактической и заданной температурами в помещении увеличивается степень эжекции.1.2. Shutter
1.3. Клапан термостата 2 закрыт. Теплоноситель по трубе 1 направляется на вход устройства 4 и на выход 5 только через байпас 9, через, например, суженный вход 10 (фиг.10, 12, 14, 15, 16, 18, 19) или без него (фиг.11, 13, 17, 20). При равновесии динамических давлений между течением в потоке и в полости нагревательного элемента (нижнем трубопроводе, сечение 11) достигается отсутствие расхода, характеризующего замещение слоев теплоносителя с различной плотностью (нагретого и охлажденного), и уменьшение "остаточной" теплоотдачи в этой части конвектора, которая в известной схеме ее излучает. В этом режиме достигается максимальный эффект эжекции, который требуется для уменьшения остаточной теплоотдачи при закрытом клапане. Именно в этом режиме устройство максимально выполняет свое функциональное назначение в уменьшении излишнего тепла.1.3.
В этом режиме в схеме включения прибора отопления (фиг.8, 9) работают два затвора, отделяющих прибор отопления 3-2 от системы отопления здания. Первый затвор - это клапан термостата 2. Второй затвор «виртуальный» в устройстве 4 в сечении 11, созданный динамическими силами потока теплоносителя подающей трубы 1.In this mode, in the switching circuit of the heating device (Figs. 8, 9), two shutters are operating, separating the heating device 3-2 from the heating system of the building. The first shutter is the valve of the
Для увеличения перепада давления и, следовательно, коэффициента затекания и увеличения теплоотдачи при той же площади конвектора используются следующие эффекты:The following effects are used to increase the pressure drop and, consequently, the leakage coefficient and increase the heat transfer for the same convector area:
- эффект от эжектирующих сил, связанных с инверсией потока с увеличенной скоростью из суженного входа;- the effect of the ejection forces associated with the inversion of the flow with an increased speed from the narrowed entrance;
- эффект от инерционных сил при повороте потока в криволинейном байпасе, который получает дополнительный импульс перепада давления, связанный с тангенциальным ускорением;- the effect of inertial forces when the flow is rotated in a curved bypass, which receives an additional pressure drop impulse associated with tangential acceleration;
- эффект от реактивных сил при повороте потока на 180°.- the effect of reactive forces when the flow is rotated 180 °.
Замыкающий участок 9 с сужающим выходом 10 может применяться в схеме со смещением (фиг.9) и без смещения (фиг.8).The
2. Рассмотрим работу предлагаемого устройства отвода теплоносителя от прибора отопления в двух режимах двухтрубной системы отопления (фиг.1).2. Consider the operation of the proposed device for removing the coolant from the heating device in two modes of a two-pipe heating system (figure 1).
2.1. Затвор клапана термостата 2 открыт. Из подающей трубы 1 теплоноситель поступает на вход клапана радиаторного термостата 2 через подающую трубу 8 прибора отопления 3-1 и попадает в обратную трубу 6 от прибора отопления. По обратной трубе 7 системы отопления здания поток теплоносителя попадает в устройство 4 через вход 10 обратной трубы 7 отопления и следует к выходу 5. Этот поток создает эжектирующий эффект за счет увеличенной скорости течения через, например, суженное сечение 10 (фиг.3). При этом создается пониженное давление между двумя точками: первая точка- выход клапана термостата 2, вторая точка - концевое сечение 11 обратной трубы 6 от прибора отопления 3-1.2.1.
Понижение давления способствует увеличению коэффициента затекания в прибор отопления, как бы уменьшается сопротивление гидравлического тракта радиатора. При создании эжектирующего эффекта используется энергия потока теплоносителя, находящегося в общей системе отопления зданием (фиг.1-7). Температура в помещении поддерживается термостатом 2 путем регулирования проходного сечения в клапане термостата. При регулировании изменяется соотношение между расходами жидкости, протекающей через клапан термостата 2 и по обратной трубе 7 системы отопления и далее на выходе 5 обратной трубы системы отопления. При этом изменяются эжектирующие свойства устройства 4 с суженным входом 10 (фиг.3, 5, 6, коэффициент затекания прибора отопления и его теплоотдача в помещение. В этом режиме используются три свойства устройства 4: первое и второе по п.1.1., третье свойство заключается в том, что по мере уменьшения температурного рассогласования фактической и заданной температурами в помещении увеличивается степень эжекции.Lowering the pressure increases the coefficient of leakage into the heating device, as if the resistance of the hydraulic path of the radiator decreases. When creating an ejective effect, the energy of the flow of heat carrier located in the general heating system of the building is used (Figs. 1-7). The room temperature is maintained by
2.2. Клапан термостата 2 закрыт. Теплоноситель по трубе 8 не попадает в прибор отопления 3-1. Отсутствует расход теплоносителя по обратной трубе 6 в устройство 4 и на выход 5. Поток теплоносителя по обратной трубе 7 системы отопления проходит через суженный вход 10 (фиг.3, 5, 6). В этот момент в устройстве 4 при равновесии динамических давлений в потоке через сечение 10 из трубы 7 и в полости трубы 6 прибора отопления 3-1 возникает второй «виртуальный» затвор. Первый - это клапан термостата 2. Два затвора отделяют прибор отопления 3-1 от подающей и обратной труб системы отопления. Таким условным отделением прибора отопления от системы отопления здания достигается отсутствие расхода через прибор и гравитационное замещение охлажденных слоев теплоносителя на более теплые слои. Как результат имеем уменьшение "остаточной" теплоотдачи. Именно в этом режиме устройство максимально выполняет свое функциональное назначение в уменьшении излишнего тепла.2.2.
При этом используются для увеличения перепада давления и, следовательно, коэффициента затекания и увеличения теплоотдачи при той же площади прибора- эффект от эжектирующих сил, связанных с расширением потока увеличенной скорости, например, из суженного входа (фиг.3, 5, 6).In this case, they are used to increase the pressure drop and, consequently, the leakage coefficient and increase heat transfer for the same area of the device — the effect of the ejection forces associated with the expansion of the increased velocity flow, for example, from a narrowed inlet (Figs. 3, 5, 6).
Преимущества устройства отвода теплоносителя от прибора отопления целесообразно рассматривать в комплекте с термостатом и клапаном и прибором отопления.It is advisable to consider the advantages of the device for removing the coolant from the heating device in conjunction with a thermostat and a valve and a heating device.
Известно из [1], что доля радиаторных термостатов, установленных на каждом радиаторе, в процедуре энергосбережения для жилого здания находится менее 2-3%.It is known from [1] that the share of radiator thermostats installed on each radiator in the energy saving procedure for a residential building is less than 2-3%.
Предлагаемое устройство усиливает долю энергосбережения термостатов, увеличивая эффект за счет уменьшения постоянной времени переходного процесса и остаточной теплоотдачи с помощью устройства отвода теплоносителя от прибора отопления, включая в контур регулирования неизолированные подающую 8 и обратную 6 трубы к прибору отопления 3-1, которые расположены между термостатом 2 и входом 11 в устройство отвода 4 теплоносителя от прибора отопления, например, в горизонтальной схеме отопления (фиг.2).The proposed device enhances the share of energy saving thermostats, increasing the effect by reducing the time constant of the transition process and residual heat transfer using a device for removing the coolant from the heating device, including in the control loop
Применение предлагаемого устройства направлено на создание новых и модернизацию уже имеющихся систем отопления как однотрубных, так и двухтрубных с термостатами. Выполнить это можно путем подключения к системе отопления устройства отвода теплоносителя от прибора отопления, представляющего по функции как дополнительный энергосберегающий контур регулирования по температуре помещения. Возможно такое подключение энергосберегающего узла практически без изменения конструкции центрального отопления многоэтажных домов и серийной продукции, входящей в системы отопления (термостатов, конвекторов, радиаторов и др.).The application of the proposed device is aimed at creating new and modernizing existing heating systems, both single-pipe and two-pipe with thermostats. This can be done by connecting to the heating system a device for removing the coolant from the heating device, which, by its function, is an additional energy-saving control circuit for temperature in the room. It is possible to connect such an energy-saving unit practically without changing the design of the central heating of multi-storey buildings and serial production included in heating systems (thermostats, convectors, radiators, etc.).
Устройство отвода теплоносителя от прибора отопления применимо для одно- и двухтрубной системы отопления горизонтального расположения, с одним стояком в квартире или межквартирной площадке. Применимо устройство отвода теплоносителя от прибора отопления и для обычной традиционной двухтрубной схемы отопления, когда на секционной батарее имеется термостат и стояки (подающий и обратный).The heat transfer device from the heating device is applicable for a single and two-pipe heating system of horizontal arrangement, with one riser in the apartment or inter-apartment area. The device for removing the coolant from the heating device is also applicable to the usual traditional two-pipe heating scheme, when the sectional battery has a thermostat and risers (supply and return).
Следующие отличительные свойства продукции делают устройство отвода теплоносителя от прибора отопления более предпочтительным:The following distinctive properties of the products make the heat transfer device from the heating device more preferable:
- уменьшение остаточной теплоотдачи приборов отопления относительно традиционной схемы установки радиаторных термостатов;- reduction of residual heat transfer of heating devices relative to the traditional installation of radiator thermostats;
- окупаемость затрат на установку узла за два-три отопительных сезона;- cost recovery for the installation of the site for two or three heating seasons;
- улучшение экологии местного региона (в частности Московского). Меньше необходимо сжигать газа для производства тепловой энергии;- Improving the ecology of the local region (in particular, Moscow). Less gas needs to be burned to produce thermal energy;
- улучшение потребительских качеств системы отопления, инженерного оборудования и здания в целом;- Improving the consumer qualities of the heating system, engineering equipment and the building as a whole;
- сравнительно низкая стоимость с аналогичными энергосберегающими и экологическими характеристиками известных устройств;- a relatively low cost with similar energy-saving and environmental characteristics of known devices;
- уменьшено гидравлическое сопротивление теплового поквартирного узла, что обеспечивает при тех же мощностях узлов ввода обслуживание большего числа этажей или запас мощности.- reduced hydraulic resistance of the thermal apartment unit, which provides for the same power input nodes service more floors or power reserve.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127182/03A RU2381419C2 (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Room heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127182/03A RU2381419C2 (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Room heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006127182A RU2006127182A (en) | 2008-02-10 |
| RU2381419C2 true RU2381419C2 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=39265631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006127182/03A RU2381419C2 (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Room heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2381419C2 (en) |
-
2006
- 2006-07-27 RU RU2006127182/03A patent/RU2381419C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| СОКОЛОВ Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: МЭИ, 2001, с.90-91, рис.3.7. * |
| СОСНИН Ю.П. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. - М.: Стройиздат, 1993, с.14, 15, рис.6. РЕПИН Н.Н. Санитарно-технические устройства здания. Госуд. изд-во литературы по строительству и архитектуре. - М., 1957, с.13-17, рис.9 (в, г). КОПЬЕВ С.Ф. Теплофикация, теплопотребление, тепловые сети. - М.-Л.: Гос. изд-во строит. лит-ры, 1940, с.82-87. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006127182A (en) | 2008-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100948844B1 (en) | Apparatus for automatic control of constant flow considering of heating load | |
| KR101040693B1 (en) | The central heating and hot water supply systems for saving energy | |
| CN102865623B (en) | Centralized heating public building heat supply energy-saving control method | |
| CN103154842B (en) | For being regulated the method for the volumetric flow rate of heating and/or heat eliminating medium by the space heat exchanger of heating or cooling device | |
| KR101222119B1 (en) | Heating and hot water supply systems | |
| JP5350166B2 (en) | Heat medium piping system | |
| KR101528799B1 (en) | Hot water distribution system with individual constant flow valve | |
| CN106482336A (en) | One kind makes Teat pump boiler winter go out the maximized plus hot water method of heat | |
| SK500612019U1 (en) | Combined system of service water heating and heating medium for domestic heating | |
| RU2343357C1 (en) | Heating system of building | |
| RU2381419C2 (en) | Room heating device | |
| RU2382283C2 (en) | Independent single-pipe heating system | |
| CN105509120B (en) | The heating unit and control method in multi partition greenhouse | |
| KR102583364B1 (en) | Household unit with hot water preheating function using bypass function and its control method | |
| CN209782784U (en) | geothermal and hanging piece mixed heat supply type adjusting system | |
| RU2176363C1 (en) | Heating temperature limiter of hot-water heating system | |
| RU2237836C1 (en) | Thermal control unit | |
| CN106402988B (en) | Steam heating and water-heating system | |
| CN205783772U (en) | Wall-mounted stove | |
| RU2229076C2 (en) | Convector heating element | |
| RU2789790C1 (en) | Method for natural regulation of building heating and a control system based on it | |
| CN206361803U (en) | Temperature-sensing valve and two-pipe heating system | |
| CN219756504U (en) | Hot water circulation system | |
| RU2314457C1 (en) | Method to provide designed flow rate of heat carrier | |
| RU2746619C2 (en) | Heating device piping assembly (options) and plumbing method (options) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120728 |