Установка для горячего водоснабжения и способ утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения - RU2741532C1

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к установке для горячего водоснабжения и способу утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения и, более конкретно, к установке для горячего водоснабжения, которая обеспечивает подачу горячей воды за счет утилизации отходящего тепла из трубопровода, и котлу в качестве источника тепла, когда количество оставшейся горячей воды, необходимое для использования горячей воды в проточном котле, является маленьким, и к способу утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения.

Уровеньтехники

Установки для горячего водоснабжения представляют собой установки, которые нагревают прямоточную воду до заданной температуры в течение короткого времени, чтобы потребитель мог удобно использовать горячую воду.

Такая установка для горячего водоснабжения выполнена с возможностью сжигания топлива, такого как масло или газ, через горелку, затем нагревания воды с использованием теплоты сгорания, выделяемой в процессе горения, и подачи нагретой воды потребителю по мере необходимости.

Между тем, в случае использования функции горячей воды проточного котла при подаче прямоточной воды и измерении расхода, величина горения горелки, которая предусмотрена в теплообменнике с целью подачи прямоточной воды после нагревания прямоточной воды и при которой горячая вода должна достичь заданной температуры, регулируется в соответствии с теплотворной способностью заданной температуры.

Затем, когда потребитель закрывает кран, чтобы остановить использование горячей воды, котел приостанавливает работу горелки и возвращается в состояние ожидания после выполнения операции продувки для завершения операции горения.

В соответствии с таким традиционным способом работы котла, когда использование горячей воды приостанавливается, горячая вода остается в трубопроводе для подачи горячей воды из котла в кран, и внутри котла присутствует остаточное тепло. Как описано выше, горячая вода, оставшаяся в трубопроводе для горячего водоснабжения, и остаточное тепло внутри котла термически сбалансированы с внешней температурой, когда горячая вода не используется снова в течение длительного времени, и, таким образом, температура понижается, в результате чего происходит излишняя трата тепловой энергии. Кроме того, в состоянии, в котором использование горячей воды прекращается, и работа горелки приостанавливается для выполнения операции продувки, когда потребителю требуется небольшое количество дополнительной горячей воды, снова должна быть выполнена операция горения, соответствующая требуемому количеству тепла. В этом случае существует проблема в том, что вредный газ дополнительно вырабатывается из-за воспламенения горелки.

В качестве предшествующего уровня техники, относящегося к установке для горячего водоснабжения и его способу управления, в корейском патенте №10-0985381 раскрыт способ управления температурой горячей воды в случае, когда в установке для горячего водоснабжения используется низкий расход горячей воды.

Сущность изобретения

Техническая задача

Настоящее изобретение направлено на создание установки для горячего водоснабжения, которая обеспечивает подачу горячей воды путем утилизации отходящего тепла трубопровода и котла в качестве источника тепла, когда количество требуемой оставшейся горячей воды при использовании горячей воды проточного котла является небольшим, и способ утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения.

Техническое решение

Один аспект настоящего изобретения предусматривает установку для горячего водоснабжения, включающей в себя теплообменник явной теплоты, выполненный с возможностью нагревания нагревательной текучей среды с использованием теплоты сгорания от горелки, теплообменник для горячего водоснабжения, который вырабатывает горячую воду с использованием теплообмена между нагревательной текучей средой, нагреваемой в теплообменнике явной теплоты, и прямоточной водой и подает выработанную горячую воду в кран, и насос, выполненный с возможностью циркуляции нагревательной текучей среды по пути для потока нагревательной текучей среды, которая соединяет теплообменник явной теплоты с теплообменником для горячего водоснабжения. Установка для горячего водоснабжения включает в себя блок приема сигнала, выполненный с возможностью приема сигнала окончания использования горячей воды, и блок управления, выполненный с возможностью управления работой горелки, которая должна быть приостановлена на основе сигнала, принятого блоком приема сигнала, и управления насосом для циркуляции нагревательной текучей среды.

Блок управления может управлять работой насоса, которая должна быть приостановлена после того, как насос проработал в течение заданного периода времени с момента времени, в который принимается сигнал окончания использования горячей воды.

Установка для горячего водоснабжения может дополнительно включать в себя датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры нагревательной текучей среды, и блок управления может управлять работой насоса, которая должна приостанавливаться тогда, когда температура нагревательной текучей среды, измеренная датчиком температуры, ниже или равна заданной температуре после работы насоса.

Установка для горячего водоснабжения может дополнительно включать в себя блок измерения расхода, выполненный с возможностью определения изменения расхода воды, подаваемой при открытии или закрытии крана, и подачи сигнала расхода, и блок управления может управлять работой насоса, которая должна приостанавливаться, и управлять насосом для циркуляции нагревательной текучей среды, когда сигнал расхода, подаваемый из блока измерения расхода, соответствует сигналу окончания использования горячей воды.

Блок измерения расхода может измерять период времени, в течение которого кран открывался или закрывался, и количество раз, когда кран открыт или закрыт, и выходной сигнал расхода, имеющий специфическую форму.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрен способ утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения, которая включает в себя теплообменник явной теплоты, выполненный с возможностью нагревания нагревательной текучей среды с использованием теплоты сгорания от горелки, теплообменник для горячего водоснабжения, выполненный с возможностью выработки горячей воды с использованием теплообмена между нагревательной текучей средой, нагретой в теплообменнике явной теплоты, и прямоточной водой, и подачи выработанной горячей воды в кран, и насос, выполненный с возможностью циркуляции нагревательной текучей среды по пути для потока нагревательной текучей среды, которая соединяет теплообменник явной теплоты с теплообменником для горячего водоснабжения. Способ включает в себя прием сигнала окончания использования горячей воды, остановку работы горелки и управление насосом для циркуляции нагревательной текучей среды.

Способ может дополнительно включать в себя управление приостановкой насоса после того, как насос проработал в течение заданного периода времени с момента времени, в который принимается сигнал окончания использования горячей воды.

Способ может дополнительно включать в себя измерение температуры нагревательной текучей среды и управление работой насоса, которая должна приостанавливаться тогда, когда температура нагревательной текучей среды ниже или равна заданной температуре после работы насос.

При приеме сигнала окончания использования горячей воды, так как кран открывается и закрывается в течение заданного периода времени и заданное количество раз с использованием определенной последовательности, которая устанавливается в качестве сигнала окончания использования горячей воды, сигнал расхода, выводимый после определения изменения расхода подаваемой воды, может использоваться в качестве сигнала окончания использования горячей воды.

Преимущественные эффекты

В соответствии с установкой для горячего водоснабжения и способом утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению, в том случае, когда количество оставшейся горячей воды при использовании горячей воды проточного котла является небольшим, горячая вода вырабатывается и подается с использованием отходящего тепла трубопровода и котла в качестве источника тепла. Таким образом, можно предотвратить излишнюю потерю энергии горячей воды, оставшейся в трубопроводе между краном и котлом, и потерю энергии остаточного тепла, оставшегося в котле.

Кроме того, так как нет необходимости перезапускать горелку для того, чтобы дополнительно использовать небольшое количество горячей воды, можно снизить расход топлива и уменьшить выбросы вредных газов, образующихся при воспламенении горелки.

Кроме того, так как кран открывается и закрывается в течение заданного периода времени и заданное количество раз с использованием последовательности, которая устанавливается в качестве сигнала окончания использования горячей воды, сигнал расхода, выводимый после определения изменения расхода подаваемой воды используется в качестве сигнала окончания использования горячей воды. Таким образом, операцию управления с целью использования небольшого количества горячей воды можно легко выполнить без установки отдельного устройства для подачи сигнала окончания использования горячей воды, тем самым упрощая использование установки для горячего водоснабжения.

Краткоеописаниечертежей

На фиг.1 показана схема конфигурации установки для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 показана блок-схема управления установки для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению.

На фиг.3 показана блок-схема последовательности операций способа утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению.

На фиг.4 показана блок-схема управления способа приема сигнала окончания использования горячей воды в соответствии с сигналом расхода воды из крана.

На фиг.5 показан график, иллюстрирующий время выполнения операции управления в соответствии с сигналом расхода воды из крана согласно варианту осуществления.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций способа приема сигнала окончания использования горячей воды в соответствии с сигналом расхода воды из крана и способа утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения в соответствии со способом приема.

Перечень ссылочных позиций

1 - установка для горячего водоснабжения

10 - проточный котел

20 - теплообменник явной теплоты

21 - горелка

30 - теплообменник для горячего водоснабжения

41 - трубопровод для подачи нагревательной текучей среды

42 - трубопровод для возврата нагревательной текучей среды

43 - перепускной трубопровод

44 - трехходовой клапан

45 - трубопровод для прямоточной воды

46 - трубопровод для горячей воды

50 - кран

60 - насос

70 - датчик расхода

80 - датчик температуры

90 - блок приема сигнала

100 - блок управления

200 - блок, требующий нагрева

Подробное описание изобретения

Далее, со ссылкой на прилагаемые чертежи, будут подробно описаны конфигурации и операции примерных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1, установка 1 для горячего водоснабжения согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя проточный котел 10, который нагревает прямоточную воду с использованием нагревательной текучей среды для горячего водоснабжения, теплообменник явной теплоты 20, который нагревает нагревательную текучую среду, используя теплоту сгорания от горелки 21, и теплообменник 30 для горячего водоснабжения, который вырабатывает горячую воду с использованием теплообмена между нагревательной текучей средой, нагретой в теплообменнике 20 явной теплоты, и прямоточной водой, и подает горячую воду в кран 50.

Нагревательная текучая среда нагревается в теплообменнике 20 явной теплоты, подается в блок 200, требующий нагрева, через трубопровод 41 для подачи нагревательной текучей среды, и нагревательная текучая среда, проходящая через блок 200, требующий нагрева, возвращаются в теплообменник 20 явной теплоты через трубопровод 42 для возврата нагревательной текучей среды.

Перепускной трубопровод 43 ответвляется от трубопровода 41 для подачи нагревательной текучей среды, и перепускной трубопровод 43 соединен с трубопроводом 42 для возврата нагревательной текучей среды через теплообменник 30 для горячего водоснабжения. Трехходовой клапан 44 для избирательного подключения пути для потока нагревательной текучей среды, подаваемой из теплообменника 20 явной теплоты в блок 200, требующий нагрева, или в теплообменник 30 для горячего водоснабжения, предусмотрен в положении, в котором перепускной трубопровод 43 ответвляется от трубопровода 41 для подачи нагревательной текучей среды.

Трубопровод 45 для прямоточной воды, через который подается прямоточная вода, присоединен к одной стороне теплообменника 30 для горячего водоснабжения, и горячая вода, нагретая в теплообменнике 30 для горячего водоснабжения, подается в кран 50 через трубопровод 46 для горячей воды. Теплообмен осуществляется между нагревательной текучей средой, проходящей через теплообменник 30 для горячего водоснабжения через перепускной трубопровод 43, и прямоточной водой, поступающей в теплообменник 30 для горячего водоснабжения через трубопровод 45 для прямоточной воды, так что прямоточная вода вырабатывается в виде горячей воды и затем подается в кран 50 через трубопровод 46 для горячей воды.

Насос 60, используемый для циркуляции нагревательной текучей среды, предусмотрен в трубопроводе 42 для возврата нагревательной текучей среды, блок 70 измерения расхода, который измеряет расход прямоточной воды, предусмотрен в трубопроводе 45 для прямоточной воды, и датчик 80 температуры, который измеряет температуру нагревательной текучей среды, проходящей через теплообменник 20 явной теплоты, предусмотрен в трубопроводе 41 для подачи нагревательной текучей среды.

Как показано на фиг.2, установка 1 для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению дополнительно включает в себя блок 90 приема сигнала, который принимает сигнал окончания использования горячей воды, и блок 100 управления, который приостанавливает работу горелки 21 на основе сигнала, принятого блоком 90 приема сигнала и управляет насосом 60 для циркуляции нагревательной текучей среды. В данном документе сигнал окончания использования горячей воды относится к сигналу, который потребитель передает в котел, когда небольшое количество горячей воды, которое дополнительно необходимо, остается до тех пор, пока потребитель использует горячую воду. Например, сигнал окончания использования горячей воды относится к сигналу, вводимому потребителем для приема горячей воды за счет утилизации остаточного тепла, оставшегося в котле 10 в качестве источника тепла для прямого нагрева в случае, когда потребитель хочет использовать дополнительную горячую воду в течение одной-двух минут при использовании горячей воды.

Блок, через который вводится сигнал окончания использования горячей воды и передается в блок 90 приема сигнала, можно выполнить в виде дополнительного устройства ввода или можно выполнить путем ввода определенной последовательности расхода воды в соответствии с операцией открытия или закрытия крана 50, которая будет описана ниже.

После приема сигнала окончания использования горячей воды горячая вода, оставшаяся в трубопроводе 46 для горячей воды, подается в кран 50, и работа горелки 21 приостанавливается, так что не выполняется теплообмен явной теплоты из-за дополнительного сгорания в теплообменнике 20 явной теплоты. Нагревательная текучая среда циркулирует благодаря работе насоса 60 по замкнутому контуру, в котором соединены трубопровод 41 для подачи нагревательной текучей среды, теплообменник 30 для горячего водоснабжения, трубопровод 42 для возврата нагревательной текучей среды и теплообменник 20 явной теплоты, и, таким образом, остаточное тепло, оставшееся в теплообменнике 20 явной теплоты, передается прямоточной воде, проходящей через теплообменник 30 подачи горячей воды.

В одном варианте осуществления блок 100 управления может управлять насосом 60, который должен быть приостановлен после того, как насос 60 проработает в течение заданного периода времени с момента времени, когда был принят сигнал окончания использования горячей воды. Заданный период времени может быть задан как период времени с момента времени, когда был принят сигнал окончания использования горячей воды, до момента времени, когда остаточное тепло теплообменника 20 явной теплоты будет передано теплообменнику 30 для горячего водоснабжения и израсходовано.

В другом варианте осуществления, после того как был принят сигнал окончания использования горячей воды и при работе насоса 60, когда температура нагревательной текучей среды, измеряемая датчиком 80 температуры, ниже или равна заданной температуры, блок 100 управления может управлять работой насоса 60, которая должна быть приостановлена. В данном документе заданная температура может быть заданной температурой горячей воды или заданной температурой нагрева.

По истечении времени с момента времени, в который принимается сигнал окончания использования горячей воды, температура остаточного тепла внутри котла 10, включая теплообменник 20 явной теплоты, понижается. В момент времени, когда температура нагревательной текучей среды ниже или равна заданной температуре, остаточное тепло больше не может использоваться в виде источника тепла для нагрева прямоточной воды, и, таким образом, работа насоса 60 приостанавливается в данный момент времени.

Как показано на фиг.3, в способе утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в то время как обеспечивается нормальная подача горячей воды (S11), когда блок 90 приема сигнала принимает сигнал окончания использования горячей воды при вводе сигнала потребителем (S12), горение горелки 21 приостанавливается (S13), и осуществляется управление насосом 60 с целью циркуляции нагревательной текучей среды (S14). По истечении периода времени, который устанавливается с момента времени, когда принимается сигнал окончания использования горячей воды (S15), работа насоса 60 приостанавливается (S16), и горячая вода поддерживается в режиме ожидания (S17).

Как показано на фиг.4 и 5, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения установка 1 для горячего водоснабжения воды представляет собой блок для подачи сигнала окончания использования горячей воды и передачи сигнала окончания использования горячей воды в блок 90 приема сигнала, и в установке 1 для горячего водоснабжения воды может быть применен способ подачи сигнала окончания использования горячей воды с помощью операции открытия или закрытия крана 50.

Установка 1 для горячего водоснабжения согласно настоящему варианту осуществления включает в себя блок 70 измерения расхода, который определяет изменение расхода воды, подаваемой путем открытия или закрытия крана 50, и выдает сигнал расхода, и блок 100 управления, который приостанавливает работу горелки 21 и управляет насосом 60 для циркуляции нагревательной текучей среды, когда определено, что сигнал расхода, подаваемый из блока 70 измерения расхода, соответствует сигналу окончания использования горячей воды.

Блок 70 измерения расхода может быть переключателем расхода (потока) или датчиком расхода, и блок 70 измерения расхода измеряет период времени, в течение которого кран 50 открывается или закрывается, и количество раз открытия или закрытия крана 50 и выдает сигнал расхода, имеющий специфическую форму.

Когда определено, что сигнал расхода, подаваемый из блока 70 измерения расхода, является заданным сигналом окончания использования горячей воды, блок 100 управления приостанавливает работу горелки 21 и управляет насосом 60 для циркуляции нагревательной текучей среды, как описано выше. Таким образом, подается горячая вода, оставшаяся в трубопроводе 46 для горячей воды, и горячая вода подается за счет утилизации остаточного тепла внутри проточного котла 10 в качестве источника тепла для нагрева прямоточной воды.

Когда потребитель, который использует горячую воду, открывает или закрывает кран 50, изменяется расход воды, протекающей по трубопроводу 45 для прямоточной воды, через который подается вода (прямоточная вода), и по трубопроводу 46 для горячей воды, блок 70 измерения расхода выводит сигнал расхода воды из крана, имеющий специфическую форму, в ответ на изменение расхода, и блок 100 управления определяет, принят ли сигнал окончания использования горячей воды, на основе выходного сигнала расхода воды из крана.

В одном варианте осуществления, со ссылкой на фиг.5, сигнал окончания использования горячей воды может быть выполнен с возможностью открытия крана 50 на одну секунду, закрытия на одну секунду, открытия на три секунды, закрытия на одну секунду и открытия на одну секунду. Как описано выше, блок 100 управления может определить, соответствует ли принятый сигнал сигналу окончания использования горячей воды, на основе сигнала расхода воды из крана в соответствии с периодом времени, в течение которого кран 50 открывается или закрывается, и количеством раз, когда кран 50 открыт или закрыт.

Настоящий вариант осуществления является только одним примером периода времени, в течение которого кран 50 открывается или закрывается, и количества раз, когда кран 50 открывается или закрывается, и очевидно, что период времени, в течение которого кран 50 открывался или закрывался, и количество раз, когда кран 50 открывался или закрывался, могут быть изменены для того, чтобы отличаться от настоящего варианта осуществления. Однако для того, чтобы определить сигнал как сигнал окончания использования горячей воды, предпочтительно, чтобы период времени, в течение которого кран 50 открывался или закрывался, и количество раз, когда кран 50 открывался или закрывался, были установлены на определенную последовательность открытия или закрытия, который обычно не используется при использовании горячей воды в повседневной жизни.

Как описано выше, способ утилизации отходящего тепла в установке для горячего водоснабжения, в которой применяется способ подачи сигнала окончания использования горячей воды с помощью операции открытия или закрытия крана 50, включает в себя открытие или закрытие крана 50 в заданный период времени и заданное количество раз (S21), определение изменения расхода прямоточной воды из-за операции открытия или закрытия крана 50 и подачу сигнала расхода воды из крана (S22), определение того, соответствует ли сигнал расхода воды из крана сигналу окончания использования горячей воды (S23), и подачу горячей воды за счет утилизации отходящего тепла котла при остановке работы горелки 21 и управление насосом 60 для циркуляции нагревательной текучей среды (S24), когда определено, что сигнал расхода воды из крана соответствует сигналу окончания использования горячей воды, как показано на фиг.6.

Как описано выше, согласно способу утилизации отходящего тепла котла, в котором сигнал окончания использования горячей воды подается потребителем посредством операции открытия и закрытия крана 50, и определяется то, является ли принятый сигнал окончания использования горячей воды, даже в том случае, если отдельное устройство, имеющее функцию подачи сигнала, не установлено в месте, где расположен кран 50 и используется горячая вода, сигнал окончания использования горячей воды может подаваться посредством операции открытия или закрытия крана 50, тем самым повышается удобство использования горячей воды.

Как описано выше, настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и другие варианты осуществления, которые могут быть изменены или модифицированы специалистами в данной области техники без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения, подпадают под объем настоящего изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к установке для горячего водоснабжения и к способу утилизации отходящего тепла. Установка для горячего водоснабжения согласно настоящему изобретению содержит теплообменник явной теплоты для нагрева нагревательной текучей среды посредством теплоты сгорания от горелки, теплообменник для горячего водоснабжения для выработки горячей воды посредством теплообмена между нагревательной текучей средой, нагреваемой теплообменником явной теплоты, и прямоточной водой и подачи горячей воды в кран. Установка содержит насос для циркуляции нагревательной текучей среды через путь для потока нагревательной текучей среды, которая соединяет теплообменник явной теплоты и теплообменник подачи горячей воды. Установка для горячего водоснабжения содержит блок приема сигнала для приема сигнала окончания использования горячей воды и блок управления для приостановления работы горелки на основе сигнала, принятого блоком приема сигнала, и управления насосом для циркуляции нагревательной текучей среды. Настоящее изобретение направлено на создание установки для горячего водоснабжения, которая обеспечивает подачу горячей воды путем утилизации отходящего тепла трубопровода и котла в качестве источника тепла, когда количество требуемой оставшейся горячей воды при использовании горячей воды проточного котла является небольшим. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула