Патент на изобретение №2331818
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ПОДАЧИ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ)
(57) Реферат:
Изобретение относится к системе теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент. Технический результат: уменьшение количества используемого газа или нефтепродуктов при нагревании и подаче воды посредством использования топливного элемента и отопительного котла. Система теплоснабжения и подачи горячей воды, содержащая отопительный котел, топливный элемент, бак-накопитель, который повторно собирает и сохраняет теплоту реакции, производимую топливным элементом с помощью текучей среды, радиатор, установленный внутри дома или здания, в котором установлены отопительный котел и топливный элемент, причем радиатор нагревает внутреннюю часть комнаты, трубопровод для горячей воды, в который вода подается снаружи, причем трубопровод для горячей воды дает горячую воду в дом или здание через отопительный котел и бак-накопитель, трубопровод подачи нагретой текучей среды, который соединяет бак-накопитель, отопительный котел и радиатор друг с другом так, что текучая среда внутри бака-накопителя подается к радиатору через отопительный котел, трубопровод повторного собирания, который соединяет радиатор и бак-накопитель друг с другом так, что текучая среда, осуществляющая теплообмен в радиаторе, вводится в бак-накопитель, и устройство управления величиной потока, которое управляет расходом текучей среды через трубопровод подачи нагретой текучей среды. Также описан вариант системы теплоснабжения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к системе теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе теплоснабжения и подачи горячей воды, которая посредством использования топливного элемента способна обеспечивать электроэнергию для дома или здания и способна выполнять действие нагревания и подачи в него горячей воды, используя топливный элемент и отопительный котел, таким образом уменьшая количество используемого газа или нефтепродуктов. Нефтепродукты, используемые главным образом в качестве источника энергии, загрязняют окружающую среду и истощаются из-за их чрезмерного потребления. Для замены ископаемого топлива разрабатывают топливные элементы. Эти топливные элементы служат для того, чтобы прямо преобразовывать химическую энергию в электроэнергию. В этом отношении топливный элемент осуществляет электрохимическую реакцию включенного в топливо водорода и включенного в воздух кислорода друг с другом и затем прямо преобразовывает разницу энергии между энергией до реакции и после реакции в электроэнергию. Топливный элемент непрерывно генерирует электроэнергию, в то время как к нему подводятся топливо и кислород, и производит тепло и воду в качестве побочных продуктов. Топливные элементы могут включать в себя в качестве неограничивающего примера, по меньшей мере, один из топливного элемента из фосфорной кислоты (PAFC), щелочного топливного элемента (AFC), топливного элемента с мембраной протонного обмена (PEMFC), топливного элемента с расплавленным карбонатом (MCFC), топливного элемента из твердого оксида (SOFC), топливного элемента из метанола прямого действия (DMFC) и т.д. Согласно по меньшей мере одной области применения топливный элемент можно широко классифицировать на домашний топливный элемент для обеспечения электричества для дома, топливный элемент для транспортных средств, применяемый для электромобиля, топливный элемент малого типа, используемый в портативном электронном устройстве, таком как портативный терминал и портативный компьютер, и т.д. Домашний топливный элемент может служить, например, для снабжения электроэнергией бытовых электроприборов или бытовых осветительных устройств. В холодных областях или в стране, имеющей сезонные колебания (например, четыре времени года), ископаемое топливо типа нефтепродуктов, газа, угля и т.д. может использоваться для внутреннего теплоснабжения дома или здания. В таких местах, как Корея, для внутреннего теплоснабжения дома или здания можно использовать систему отопительного котла. В отопительном котле может использоваться топливо типа газа, нефтепродуктов и т.д. Обычную отопительную систему можно пояснить на фиг.1. Сначала отопительный котел 10, установленный вне дома или здания, получает топливо для сжигания. Вода нагревается за счет теплоты сгорания от отопительного котла 10, и нагретая вода циркулирует по теплоизлучающему трубопроводу 20, соединенному с отопительным котлом 10 и установленному в полу. Соответственно, когда система действует, вода нагревается отопительным котлом 10 и протекает по теплоизлучающему трубопроводу 20. Нагревание воды выполняется неоднократно, и тепло выделяется в пол в помещении, таким образом нагревая его. Трубопровод 30 для горячей воды соединен с отопительным котлом 10 и трубопроводом 40 для трубопроводной воды, через который обеспечивается подача трубопроводной воды. Трубопровод 40 для трубопроводной воды может быть соединен, например, с туалетной комнатой, ванной комнатой, кухней. Трубопроводная вода, подводимая по трубопроводу 40 для трубопроводной воды, нагревается отопительным котлом 10, а затем подается в туалетную комнату, ванную комнату или кухню по трубопроводу 30 для горячей воды. Ссылочная позиция 50 обозначает линию электроснабжения для подачи внешней энергии от силовой установки. Однако в известной системе отопительного котла вода нагревается теплотой сгорания, производимой после сжигания газа или нефтепродуктов, и эта вода используется для нагревания внутренней части комнаты или используется как горячая вода. Соответственно количество используемого газа или нефтепродуктов увеличивается, таким образом служа причиной образования загрязняющих веществ, которые являются вредными для человеческого организма, и это обременительно с точки зрения экономики для дома или здания. То есть высокая стоимость газа или нефтепродуктов из-за увеличения потребления может стать причиной больших экономических накладных расходов для дома или здания. Поэтому задачей настоящего изобретения стало создание системы теплоснабжения и подачи горячей воды, которая благодаря использованию топливного элемента способна обеспечивать электроснабжение дома или здания и способна выполнять нагревание и подачу горячей воды туда посредством использования топливного элемента и отопительного котла, тем самым уменьшая количество используемого газа или нефтепродуктов. Для достижения этих и других преимуществ и в соответствии с задачей настоящего изобретения, как подробно описано в данном описании, создана система теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент. Топливный элемент и отопительный котел могут быть установлены в доме или в здании, текучая среда может нагреваться теплотой реакции от топливного элемента и теплотой сгорания от отопительного котла, чтобы циркулировать и нагревать пол в помещении дома или здания, и теплота реакции от топливного элемента и теплота сгорания от отопительного котла могут использоваться для нагревания трубопроводной воды, таким образом обеспечивая горячую воду для туалетной комнаты или кухни в доме или здании. Вышеизложенные и другие задачи, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из последующего подробного описания настоящего изобретения, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы на нескольких видах чертежей и на которых: фиг.1 – схема системы трубопроводов, показывающая домашнюю систему отопительного котла; фиг.2 – схема системы трубопроводов, показывающая систему теплоснабжения и подачи горячей воды, использующую топливный элемент согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг.3 – схема системы трубопроводов, показывающая систему теплоснабжения и подачи горячей воды, использующую топливный элемент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; и фиг.4 – схема системы трубопроводов, показывающая вспомогательный резервуар системы теплоснабжения и подачи горячей воды, использующей топливный элемент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Подробности, приведенные в данном описании, приведены только в качестве примера и для целей иллюстративного обсуждения вариантов осуществления настоящего изобретения и представлены по причине обеспечения того, что, как мы полагаем, является наиболее полезным и без труда понимаемым описанием принципов и концептуальных аспектов настоящего изобретения. В этом отношении попытка показать детали конструкции настоящего изобретения более подробно, чем необходимо для фундаментального понимания настоящего изобретения, не делалась, описание, приведенное совместно с чертежами, делает очевидным для специалистов в данной области техники, как можно воплотить на практике несколько вариантов настоящего изобретения. Теперь будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых чертежах. В дальнейшем система теплоснабжения и подачи горячей воды, использующая топливный элемент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, будет поясняться в отношении прилагаемых чертежей. Фиг.2 представляет схему системы трубопроводов, показывающую систему теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.2, система теплоснабжения и подачи горячей воды согласно первому варианту осуществления включает в себя отопительный котел 100 и топливный элемент 200, установленный либо в доме, либо в здании; бак-накопитель 300, который повторно собирает теплоту реакции через текучую среду и сохраняет ее, причем теплота реакции производится с помощью электрохимической реакции между топливом и кислородом, подаваемым к топливному элементу 200; радиатор 400, установленный внутри дома или здания; и трубопровод 500 для горячей воды, в который вода подается снаружи. Трубопровод для горячей воды подает горячую воду в дом или здание через отопительный котел 100 и бак-накопитель 300. Система может включать в себя трубопровод 600 подачи нагретой текучей среды, которая соединяет бак-накопитель 300, отопительный котел 100 и радиатор 400 друг с другом так, что текучая среда внутри бака накопителя 300 может подаваться в радиатор 400 через отопительный котел 100; трубопровод 700 повторного собирания, который соединяет радиатор 400 и бак-накопитель 300 друг с другом таким образом, что текучая среда, которая выделяет тепло в радиаторе 400, может вводиться в бак-накопитель 300; и устройство 800 управления величиной потока, которое управляет расходом текучей среды через трубопровод 600 подачи нагретой текучей среды. Отопительный котел 100 нагревает воду, используя теплоту сгорания, производимую после сжигания, например, газа или нефтепродуктов. Топливный элемент 200 может непрерывно генерировать электроэнергию, в то время как в него подаются топливо и кислород, таким образом генерируя тепло и воду в качестве побочного продукта. Однако должно быть понятно, что в качестве топливного элемента 100 могут использоваться различные типы топливных элементов. Фиг.2 изображает обычный топливный элемент в соответствии с предшествующим уровнем техники. Топливный элемент 200 включает в себя батарею 210, которая имеет анод 211 и катод 212 для генерирования электроэнергии и побочного продукта посредством электрохимической реакции между водородом, обеспечиваемым анодом 211, и кислородом, обеспечиваемым катодом 212. Кроме того, топливный элемент 200 может включать в себя установку 220 для реформинга, предназначенную для очистки водорода после получения содержащего водород топлива, таким образом подавая водород к аноду 211 батареи 210; блок 230 подведения топлива для подачи содержащего водород топлива в установку 220 для реформинга; блок 240 подведения воздуха для подачи воздуха в установку 220 для реформинга и к катоду 212 батареи 210; и устройство 250 вывода электричества для преобразования электроэнергии, генерируемой батареей 210, в энергию энергосистемы общего пользования. В качестве топлива можно использовать топливо на основе углеводорода, такое как сжиженный природный газ, сжиженный нефтяной газ или CH3OH. В установке 220 для реформинга топливо может быть подвергнуто процессу десульфуризации, реформинг-процессу и процессу гидроочистки. Очищенный водород может подаваться к аноду 211 батареи 210. Текучая среда может содержаться в баке-накопителе 300, а в качестве текучей среды может использоваться вода. Кроме того, бак-накопитель 300 может быть накрыт изолирующим материалом. В одном варианте осуществления для сохранения тепла, производимого батареей 210 топливного элемента 200, в баке-накопителе 300 может быть выполнен первый теплообменный блок 310 в батарее 210 топливного элемента 200. Теплообменный блок 310 может служить для теплообмена текучей среды внутри бака-накопителя 300 в батарее 210 топливного элемента 200 и затем для введения текучей среды в бак-накопитель 300 повторяющимся образом. Одна сторона теплообменного блока 310 может быть соединена с баком-накопителем 300 подводящим трубопроводом 320, а другая сторона теплообменного блока 310 может быть соединена с баком-накопителем 300 отводящим трубопроводом 330. Радиатор 400 может быть выполнен внутри пола дома или здания в виде изогнутого трубопровода. Предпочтительно изогнутый трубопровод имеет зигзагообразную форму. Однако должно быть понятно, что изогнутый трубопровод может иметь любую подходящую форму. Трубопровод 500 для горячей воды имеет некоторую длину и может быть выполнен так, что одна его сторона может быть соединена с трубой для подачи трубопроводной воды в здание, а другая его сторона может подавать горячую воду, например, в туалетную комнату или в кухню здания. Также с одной стороны трубопровода 500 для горячей воды может быть установлен второй теплообменный блок 510 и размещен бак-накопитель 300. Кроме того, с другой стороны трубопровода 500 для горячей воды может быть выполнен третий теплообменный блок 520 и размещен в отопительном котле 100. Третий теплообменный блок 520 может быть выполнен в отопительном котле 100, чтобы подвергаться воздействию теплоты сгорания горелки (не показана) отопительного котла 100. Трубопровод 500 для горячей воды может подавать горячую воду, смешивая ее с трубопроводной водой, подаваемой в дополнительную трубу, которая соединена с внутренней частью здания. Трубопровод 600 подачи нагретой текучей среды может иметь заданную длину. В этом отношении одна сторона трубопровода 600 подачи нагретой текучей среды может быть соединена с баком-накопителем 300, а его другая сторона может быть соединена с радиатором 400. Кроме того, с одной стороны трубопровода 600 подачи нагретой текучей среды может быть выполнен четвертый теплообменный блок и размещен в отопительном котле 100. Четвертый теплообменный блок 610 может быть выполнен в отопительном котле 100, чтобы подвергаться воздействию теплоты сгорания горелки (не показанной) отопительного котла 100. Трубопровод 700 повторного собирания может иметь заданную длину. Одна сторона трубопровода 700 повторного собирания может быть соединена с радиатором 400, а его другая сторона может быть соединена с баком-накопителем 300. Предпочтительно устройство 800 управления величиной потока может быть установлено в трубопроводе 600 подачи нагретой текучей среды так, чтобы размещаться между баком-накопителем 300 и отопительным котлом 100. Дополнительно устройство 800 управления величиной потока может быть соединено с устройством 900 управления, имеющимся в здании, и может управляться устройством 900 управления. Устройство 900 управления может быть соединено с отопительным котлом 100. Насос (не показан) для принудительного течения текучей среды может иметься в трубопроводе 600 подачи нагретой текучей среды. Предпочтительно насос установлен между четвертым теплообменным блоком 610 и радиатором 400. Однако должно быть понятно, что насос может быть установлен в любом соответствующем местоположении. Отопительный котел 100 может нагревать либо один из третьего теплообменного блока 520 или четвертого теплообменного блока 610, либо и третий теплообменный блок 520, и четвертый теплообменный блок 610. Электроэнергия, генерируемая топливным элементом 200, может быть преобразована в энергию энергосистемы общего пользования устройством 250 вывода электричества и затем может подаваться не только к бытовым электроприборам (например, к холодильнику, кондиционеру, стиральной машине, телевизору), но также и к оборудованию типа осветительных устройств. Дополнительно ссылочная позиция 260 обозначает линию электроснабжения для обеспечения электроэнергии, генерируемой топливным элементом, для бытовых электроприборов и осветительных устройств. Однако должно быть понятно, что электроэнергия может применяться для любой соответствующей установки. В дальнейшем будет объясняться действие системы теплоснабжения и подачи горячей воды, использующей топливный элемент. Топливный элемент 200 может приводиться в действие так, чтобы подводить электропитание к электроприборам и осветительным устройствам, установленным в доме или здании. Отопительный котел 100 может приводиться в действие так, чтобы нагревать дом или здание, и может по выбору приводиться в действие для подачи горячей воды в дом или здание. Соответственно теплота реакции, производимая топливным элементом 200, может использоваться для теплоснабжения и подачи горячей воды. Это действие будет поясняться более подробно ниже. Через блок 230 подачи топлива установкой 220 для реформинга может подаваться топливо, и установка 220 для реформинга может очищать, например, водород и подавать очищенный водород к аноду 211 батареи 210. Также установкой 220 для реформинга через блок 240 подведения воздуха может подаваться воздух, который может подаваться к катоду 212 батареи 210. Кроме того, водород, подводимый к аноду 211 батареи 210, может вступать в электрохимическую реакцию с кислородом, подводимым к катоду 212 в батарее 210, таким образом генерируя электроэнергию, теплоту реакции и воду в качестве побочного продукта. Электроэнергия, генерируемая батареей 210 топливного элемента 200, может подаваться к электроприборам или осветительным устройствам, установленным в доме или здании, через устройство 250 вывода электричества. Теплота, производимая топливным элементом 200, может сохраняться в баке-накопителе 300 с помощью текучей среды бака-накопителя 300, циркулирующую через подводящий трубопровод 320, первый теплообменный блок 310 и отводящий трубопровод 330. Во время теплоснабжения внутри здания устройство 800 управления величиной потока может управляться устройством 900 управления так, чтобы текучая среда внутри бака-накопителя 300 могла течь к радиатору 400 по трубопроводу 600 подачи нагретой текучей среды. В то время как текучая среда протекает через радиатор 400, она выделяет тепло наружу. Таким образом, когда температура текучей среды, протекающей по трубопроводу 600 подачи нагретой текучей среды, более низкая, чем заданная температура, текучая среда, протекающая в четвертом теплообменном блоке 610, может нагреваться посредством работы отопительного котла 100. Кроме того, когда текучая среда внутри бака-накопителя 300 имеет температуру, которая ниже, чем заданная температура, тепло, выделяемое от радиатора 400, может управляться устройством 800 управления величиной потока (управления). Текучая среда, выделившая тепло наружу при протекании через радиатор 400, может вводиться в бак-накопитель 300 по трубопроводу 700 повторного собирания (которое может быть многократным). Соответственно излучаемым теплом может быть нагрет не только пол в помещении, но также и воздух в помещении. Когда радиатор 400 размещен с одной стороны внутри комнаты, воздух в помещении может нагреваться теплом, излучаемым от радиатора 400. Когда внутренняя часть комнаты дома или здания не должна нагреваться, теплоснабжение четвертого теплообменного блока 610 отопительным котлом 100 прекращается, и протекание текучей среды внутри бака-накопителя 300 в трубопровод 600 подачи нагретой текучей среды может быть блокировано с помощью управления устройством 800 управления величиной потока. Во время использования горячей воды, например в туалетной комнате или кухне дома или здания, трубопроводная вода от трубы может подаваться туда по трубопроводу 500 для горячей воды. Дополнительно трубопроводная вода протекает по трубопроводу 500 для горячей воды и может нагреваться при прохождении через второй теплообменный блок 510 внутри бака-накопителя 300 и третий теплообменный блок 520 внутри отопительного котла 100. Тогда нагретая трубопроводная вода может подаваться, например, к туалетной комнате или кухне. Трубопроводная вода, протекающая по трубопроводу 500 для горячей воды, может сначала нагреваться вторым теплообменным блоком 510. Когда нагретая трубопроводная вода имеет температуру ниже, чем заданная температура, она может нагреваться третьим теплообменным блоком 520, в то время как действует отопительный котел 100. В случае подачи горячей воды трубопроводная вода может нагреваться до высокой температуры третьим теплообменным блоком 520 трубопровода 500 для горячей воды, соответственно, когда действует отопительный котел 100. Согласно настоящему изобретению электроэнергия, генерируемая топливным элементом 200, может использоваться для работы электроприборов и осветительных устройств, установленных в доме или здании. Также теплота реакции, производимая топливным элементом 200 в качестве побочного продукта, может служить для нагревания внутренней части комнаты и подачи горячей воды вместе с теплотой сгорания, производимой отопительным котлом 100. Более конкретно, во время обогревания внутренней части комнаты с низкой температурой или подачи горячей воды низкой температуры используется только теплота реакции, производимая топливным элементом 200, чтобы нагревать внутреннюю часть комнаты или поставлять горячую воду. Однако во время обогревания внутренней части комнаты с высокой температурой или подачи горячей воды высокой температуры может использоваться теплота реакции, производимая от топливного элемента 200, и теплота сгорания, производимая отопительным котлом 100, чтобы нагревать внутреннюю часть комнаты или поставлять горячую воду. Поскольку тепло, производимое батареей 210, можно повторно собирать в баке-накопителе 300 и позже выделять наружу, батарея 210 активно функционирует. Поскольку топливный элемент 200 генерирует электроэнергию, теплоту реакции, воду и т.д., после электрохимической реакции между водородом и кислородом загрязняющие вещества не образуются. Фиг.3 представляет схему системы трубопроводов, показывающую систему теплоснабжения и подачи горячей воды, использующую топливный элемент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Одним и тем же частям присвоены такие же ссылочные позиции, как и в первом варианте осуществления, и их подробное пояснение будет опущено. Как показано, система теплоснабжения и подачи горячей воды, использующая топливный элемент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя отопительный котел 100 и топливный элемент 200, установленный в доме или здании; бак-накопитель 300, который повторно собирает теплоту реакции через текучую среду и сохраняет ее, причем теплота реакции производится электрохимической реакцией между топливом и кислородом, подаваемым к топливному элементу 200; радиатор 400, установленный в полу дома или здания; трубопровод 500 для горячей воды, в который вода может подаваться снаружи, и предназначенный для подачи горячей воды к оборудованию, например, в туалетную комнату или кухню дома или здания через отопительный котел 100 и бак-накопитель 300; первый трубопровод 910 теплоснабжения, который подает часть воды, протекающей по трубопроводу 500 для горячей воды, к радиатору 400 через отопительный котел 100; обратный трубопровод 920, который соединяет радиатор 400 и первый трубопровод 910 теплоснабжения друг с другом так, чтобы текучая среда, проходящая через радиатор 400, могла циркулировать через отопительный котел 100; и переключающее устройство 930, сконфигурированное так, чтобы допускать или отключать подачу воды по трубопроводу 500 для горячей воды в первый трубопровод 910 теплоснабжения. Отопительный котел 100, топливный элемент 200, бак-накопитель 300 и трубопровод 500 для горячей воды имеют такие же конструкции, как у вышеупомянутых элементов в первом варианте осуществления. Радиатор 400 может быть выполнен внутри пола дома или здания в форме изогнутого трубопровода. Предпочтительно изогнутый трубопровод реализован в зигзагообразной форме. Однако должно быть понятно, что радиатор 400 может иметь различные формы, и он может быть установлен с одной стороны внутренней части комнаты. Первый трубопровод 910 теплоснабжения может иметь заданную длину. Одна сторона первого трубопровода теплоснабжения может быть соединена с трубопроводом 500 для горячей воды, а его другая сторона может быть соединена с радиатором 400. С одной стороны первого трубопровода 910 теплоснабжения может быть обеспечен пятый теплообменный блок 911, который размещен в отопительном котле 100. Обратный трубопровод 920 может иметь заданную длину. Одна сторона обратного трубопровода 920 может быть соединена с радиатором 400, а его другая сторона может быть соединена с первым трубопроводом 910 теплоснабжения. Соответственно первый трубопровод 910 теплоснабжения, радиатор 400 и обратный трубопровод 920 могут образовывать один контур циркуляции. Переключающее устройство 930 может быть установлено в первом трубопроводе 910 теплоснабжения таким образом, чтобы располагаться между одним соединительным участком и другим соединительным участком, причем один соединительный участок находится между первым трубопроводом 910 теплоснабжения и трубопроводом 500 для горячей воды, а другой соединительный участок находится между первым трубопроводом 910 теплоснабжения и обратным трубопроводом 920. Предпочтительно переключающее устройство 930 представляет собой многоходовой клапан. Однако должно быть понятно, что переключающее устройство может быть выполнено в форме любого подходящего механизма переключения. Когда переключающее устройство 930 включено, текучая среда, протекающая по трубопроводу 500 для горячей воды, то есть горячая вода может содержаться в первом трубопроводе 910 теплоснабжения, радиаторе 400 и обратном трубопроводе 920. Когда переключающее устройство 930 выключено, может быть предотвращено прохождение текучей среды, протекающей по трубопроводу 500 для горячей воды, в первый трубопровод 910 теплоснабжения. Дополнительно, если количество текучей среды, содержащейся в первом трубопроводе 910 теплоснабжения, радиаторе 400 и обратном трубопроводе 920, ниже, чем заданная температура, переключающее устройство 930 можно снова включать для подачи воды в первый трубопровод 910 теплоснабжения. Как показано на фиг.4, в соединительном участке между первым трубопроводом 910 теплоснабжения и обратным трубопроводом 920 может быть установлен вспомогательный бак-накопитель 940 для горячей воды, подаваемой из трубопровода 500 для горячей воды. Во вспомогательном баке-накопителе 940 всегда содержится заданное количество воды. Когда количество воды, содержащейся во вспомогательном баке-накопителе 940, меньше, чем заданное количество, переключающее устройство 930 может быть включено, чтобы частично подавать воду, протекающую по трубопроводу 500 для горячей воды, во вспомогательный бак-накопитель 940. И наоборот, когда количество воды, содержащейся во вспомогательном баке-накопителе 940, больше, чем заданное количество, переключающее устройство 930 может быть выключено, чтобы предотвратить протекание воды, протекающей по трубопроводу 500 для горячей воды, во вспомогательный бак-накопитель 940. Предпочтительно, вспомогательный бак-накопитель 940 размещен в отопительном котле 100. Однако должно быть понятно, что вспомогательный бак-накопитель может быть размещен в любом соответствующем местоположении в пределах системы. Каждый из третьего теплообменного блока 520 трубопровода 500 для горячей воды и пятого теплообменного блока 911 первого трубопровода 910 теплоснабжения, размещенных в отопительном котле 100, может по выбору нагреваться одной или более горелками, имеющимися в отопительном котле 100. Пятый теплообменный блок 911 первого трубопровода 910 теплоснабжения нагревается в соответствии с внутренней заданной температурой дома или здания. Теперь будет поясняться действие системы теплоснабжения и подачи горячей воды, использующей топливный элемент согласно второму варианту осуществления. Топливный элемент 200 приводится в действие так, чтобы поставлять электропитание к электроприборам и осветительным устройствам, установленным в доме или здании. Отопительный котел 100 приводится в действие для теплоснабжения дома или здания и по выбору приводится в действие для подачи горячей воды в дом или здание. Теплота реакции, производимая топливным элементом 200, используется для подачи горячей воды. Это действие будет объясняться более подробно. Действие топливного элемента, действие по обеспечению электроэнергией, производимой топливным элементом 200, дома или здания, действие по накоплению теплоты реакции, производимой топливным элементом 200 в баке-накопителе 300, и действие подачи горячей воды к туалетной комнате, кухне и т.д. здания являются такими же, как действия в первом варианте осуществления. Во время теплоснабжения внутри здания пятый теплообменный блок 911 первого трубопровода 910 теплоснабжения нагревается отопительным котлом 100. Соответственно нагревается вода, протекающая через пятый теплообменный блок 911, и нагретая вода течет к радиатору 400 по первому трубопроводу 910 теплоснабжения. Затем вода течет через радиатор 400, при этом излучая тепло наружу. Таким образом, излучаемое тепло может нагревать внутреннюю часть дома или здания. Вода, пройдя через радиатор 400, течет к пятому теплообменному блоку 911 первого трубопровода 910 теплоснабжения по обратному трубопроводу 920. Вышеупомянутый процесс повторяется, таким образом обеспечивая теплоснабжение внутренней части дома или здания. Когда дом или здание имеют заданную комнатную температуру, нагревание пятого теплообменного блока 911 прекращается. И наоборот, когда дом или здание имеет температуру ниже, чем заданная комнатная температура, пятый теплообменный блок 911 нагревается отопительным котлом 100. В системе теплоснабжения и подачи горячей воды, которая использует топливный элемент согласно второму варианту осуществления, используется электроэнергия, генерируемая топливным элементом 200, чтобы приводить в действие электроприборы и осветительные устройства, установленные в доме или здании. Также теплота реакции, производимая топливным элементом 200 в качестве побочного продукта, служит для нагревания внутренней части комнаты и подачи горячей воды вместе с теплотой сгорания, производимой отопительным котлом 100. Как было пояснено, в системе теплоснабжения и подачи горячей воды, использующей топливный элемент согласно настоящему изобретению, электроэнергия, генерируемая топливным элементом, используется для приведения в действие электроприборов и осветительных устройств, установленных в доме или здании. Также теплота реакции, производимая топливным элементом в качестве побочного продукта, и теплота сгорания, производимая отопительным котлом, служат для нагревания внутренней части комнаты дома или здания и подачи горячей воды. Соответственно время работы отопительного котла можно понижать, и используемое количество нефтепродуктов или газа можно уменьшать, тем самым уменьшая хозяйственные расходы и предотвращая образование загрязняющих веществ, которые могут быть вредными для человеческого организма. Дополнительно отметим, что вышеизложенные примеры приведены просто для пояснения, а не для того, чтобы их рассматривать в качестве ограничения настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение было описано в отношении предпочтительного варианта осуществления, следует понимать, что термины, которые использовались в данном описании, представляют собой термины описания и иллюстрации, а не термины ограничения. Можно делать изменения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, не выходя при этом за рамки объема и сущности настоящего изобретения в его объектах. Хотя настоящее изобретение было описано в данном описании в отношении конкретного средства, материалов и вариантов осуществления, настоящее изобретение не предназначено для ограничения деталями, раскрытыми в данном описании; скорее, настоящее изобретение распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и использования, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.
Формула изобретения
1. Система теплоснабжения и подачи горячей воды, содержащая отопительный котел, топливный элемент, бак-накопитель, который повторно собирает и сохраняет теплоту реакции, производимую топливным элементом, с помощью текучей среды, радиатор, установленный внутри дома или здания, в котором установлены отопительный котел и топливный элемент, причем радиатор нагревает внутреннюю часть комнаты, трубопровод для горячей воды, в который вода подается снаружи, причем трубопровод для горячей воды дает горячую воду в дом или здание через отопительный котел и бак-накопитель, трубопровод подачи нагретой текучей среды, который соединяет бак-накопитель, отопительный котел и радиатор друг с другом так, что текучая среда внутри бака-накопителя подается к радиатору через отопительный котел, трубопровод повторного собирания, который соединяет радиатор и бак-накопитель друг с другом так, что текучая среда, осуществляющая теплообмен в радиаторе, вводится в бак-накопитель, и устройство управления величиной потока, которое управляет расходом текучей среды через трубопровод подачи нагретой текучей среды. 2. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, в которой радиатор выполнен внутри пола дома или здания и в виде изогнутого трубопровода. 3. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, в которой часть трубопровода для горячей воды входит в контакт с текучей средой бака-накопителя, таким образом осуществляя теплообмен текучей среды, протекающей по трубопроводу для горячей воды, с текучей средой внутри бака-накопителя. 4. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, в которой трубопровод для горячей воды частично подвергается воздействию теплоты сгорания горелки отопительного котла, таким образом нагревая текучую среду, протекающую по трубопроводу для горячей воды. 5. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, в которой трубопровод подачи нагретой текучей среды частично подвергается воздействию теплоты сгорания горелки отопительного котла, таким образом нагревая текучую среду, протекающую по трубопроводу подачи нагретой текучей среды. 6. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, в которой устройство управления величиной потока установлено в трубопроводе подачи нагретой текучей среды и расположено между баком-накопителем и отопительным котлом. 7. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.1, дополнительно содержащая первый теплообменник, подсоединенный с одной стороны к баку-накопителю подводящим трубопроводом и подсоединенный с другой стороны к баку-накопителю отводящим трубопроводом, причем первый теплообменник сконфигурирован для осуществления теплообмена между текучей средой внутри бака-накопителя и внутри топливного элемента. 8. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.7, в которой вода, протекающая по трубопроводу для горячей воды, нагревается при прохождении через второй теплообменник, выполненный в баке-накопителе, и третий теплообменник, выполненный в отопительном котле. 9. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.8, в которой вода, протекающая по трубопроводу для горячей воды, нагревается третьим теплообменником, выполненным в отопительном котле, когда температура воды ниже, чем заданная температура. 10. Система теплоснабжения и подачи горячей воды, содержащая отопительный котел, топливный элемент, бак-накопитель, который повторно собирает и сохраняет теплоту реакции, производимую топливным элементом, через текучую среду, радиатор, установленный внутри дома или здания, в котором установлены отопительный котел и топливный элемент, причем радиатор нагревает внутреннюю часть комнаты, трубопровод для горячей воды, в который вода подается снаружи, причем трубопровод для горячей воды подает горячую воду в дом или здание через отопительный котел и бак-накопитель, первый трубопровод теплоснабжения, который подает часть воды, протекающей по трубопроводу для горячей воды, в радиатор через отопительный котел, обратный трубопровод, который соединяет радиатор и первый трубопровод теплоснабжения друг с другом так, что текучая среда, осуществляющая теплообмен в радиаторе, может циркулировать через отопительный котел, и переключающее устройство, которое сконфигурировано так, чтобы допускать или отключать подачу воды по трубопроводу для горячей воды в первый трубопровод теплоснабжения. 11. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.10, в которой имеется вспомогательный бак-накопитель для горячей воды, подаваемой из трубопровода для горячей воды, на соединительном участке между первым трубопроводом теплоснабжения и обратным трубопроводом. 12. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.10, в которой радиатор выполнен внутри пола дома или здания в виде изогнутого трубопровода. 13. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.10, дополнительно содержащая первый теплообменник, подсоединенный с одной стороны к резервуару для хранения подводящим трубопроводом и подсоединенный с другой стороны к баку-накопителю отводящим трубопроводом, причем первый теплообменник сконфигурирован для осуществления теплообмена между текучей средой внутри бака-накопителя и внутри топливного элемента. 14. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.13, в которой вода, протекающая по трубопроводу для горячей воды, нагревается при прохождении через второй теплообменник, выполненный в баке-накопителе, и третий теплообменник, выполненный в отопительном котле. 15. Система теплоснабжения и подачи горячей воды по п.14, в которой вода, протекающая по трубопроводу для горячей воды, нагревается третьим теплообменником, выполненным в отопительном котле, когда температура воды ниже, чем заданная температура.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.10.2009
Извещение опубликовано: 20.09.2010 БИ: 26/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
