Автономная система водоснабжения

Изобретение относится к системам водоснабжения с децентрализованным подогревом воды и может быть использовано в автономных системах водоснабжения как в домашних, так и в полевых условиях.

Значение воды для человеческого организма чрезвычайно велико, дефицит ее может привести к ухудшению, а также к расстройствам жизнедеятельности организма.

В ряде районов проживания человека, как постоянного, так и временного, например, вахтового, остро стоит вопрос постоянного водоснабжения.

Источники воды, не имеющие достаточно больших резервных возможностей, не могут обеспечить жилища человека бесперебойной подачей воды. Вода поступает с перебоями. В ряде районов наблюдается дискретный режим водоснабжения. Для обеспечения комфортных условий, соблюдения требований безопасности и экологии при малом расходе воды и минимальном потреблении электроэнергии потребовалась разработка специального устройства для подачи воды проточно-накопительного типа.

Создание надежных и эффективных систем водоснабжения на современном уровне является актуальной задачей для отдельных районов и серьезной проблемой для очень многих регионов обитания человека и для полевых условий. Таким устройством является автономная система водоснабжения, которая обеспечивает горячей / холодной водой санитарно-гигиенические нужды человека при умывании, чистке зубов, бритье, принятии душа, мытье посуды, приготовлении пищи и т.п., а также другие хозяйственно-бытовые и промышленные нужды при минимальном расходе воды (от 0,3 до 1 литра в минуту) и минимальном потреблении электроэнергии (до 1 кВт).

Из патентных источников известна автономная система водоснабжения по патенту РФ №2081255. кл. Е03В 7/04, 1997 (прототип), содержащая емкость резервирования воды и магистраль раздачи волы из емкости резервирования воды, при этом магистраль раздачи воды снабжена блоком управления, водозаборным средством с насосом, средством подогрева воды, выполненным в виде теплообменника, водораздаточными средствами, а также датчиком давления, индикатором работы системы, фотоприемниками и датчиком температуры, при этом насос включен в магистраль раздачи воды между емкостью резервирования воды и водораздаточными средствами, причем к входу блока управления подключены соответственно датчик давления, индикатор работы системы, фотоприемники и датчик температуры, а выход блока управления соединен с насосом. Во всех производимых в настоящее время водонагревателях проточно-накопительного типа вода нагревается по мере ее продвижения через передающие тепло элементы, как правило, спиральные, в виде тэнов или им подобные нагреватели и поступает на водораздаточные приборы (кран, душ и т.п.) с расходом 6-13 литров в минуту и более. При этом непосредственное соприкосновение рабочего тела нагревателя с водой чревато отложением накипи на этих элементах (если вода используется для санитарно-гигиенических нужд, добавлять в нее различные химические средства для защиты от накипи запрещается), что ведет к сокращению срока службы спиралей, тэнов или им подобных нагревателей и выходу из строя всего водонагревателя.

В данной конструктивно-технической разработке автономная система водоснабжения отличается тем, что в качестве средства для нагрева воды (вместо используемых ныне в водонагревателях спирального, в виде тэнов или им подобных элементов) выступает лампа накаливания с потребляемой мощностью до 1 кВт, которая в течение 5-10 секунд обеспечивает нагрев воды до 47°C и подачу ее потребителю через водораздаточные приборы (кран, душ и т.п.) с расходом от 0,3 до 1 литра в минуту.

В целях обеспечения повышенной электробезопасности применяемые лампы накаливания (прожекторные, галогеновые и им подобные) расположены внутри теплообменника особой конструкции из навитой медной трубки для протока воды (для обеспечения гальванической развязки с питающей лампу сетью). Для поддержания тепла теплообменник с нагревательными элементами размещается в оболочке из фарфора или других низко теплопроводных материалов.

Известные автономные системы водоснабжения, включая указанный прототип, спроектированы с учетом существующей в мировой практике нормы расхода воды через кран - 6-9 литров в минуту (см. «Проблемы космической биологии», том XXIV: Чижов С.В., Синяк Ю.Е. Водообеспечение экипажей космических кораблей, М: Наука, 1973, с. 16, 17). Хотя это слишком большой расход воды, до сих пор практически никто из проектировщиков систем водоснабжения не решал вопрос существенного уменьшения этого показателя за счет повышения эффективности использования вытекающей из крана струи воды, около 90% которой не участвует в процессе мытья объекта, находящегося под струей.

Другой особенностью данного прибора является также то, что его конструкция обеспечивает нагрев и раздачу горячей воды только при работе с водораздающими устройствами с расходом воды от 0,3 до 1 литра в минуту (например, с универсальной водораздающей насадкой по патенту РФ №2476273).

Техническим результатом предлагаемой системы водоснабжения является уменьшение расхода воды через кран до 0,3-1 литра в минуту, т.е. в среднем в 15 раз.

Указанный технический результат достигается тем, что в автономной системе водоснабжения, включающей емкость резервирования воды и магистраль раздачи воды из емкости резервирования воды, при этом магистраль раздачи воды снабжена блоком управления, водозаборным средством с насосом, средством подогрева воды, водораздаточными средствами, а также датчиком давления, индикатором работы системы, фотоприемниками и датчиком температуры, насос включен в магистраль раздачи воды между емкостью резервирования воды и водораздаточными средствами, к которым подсоединены средства подогрева воды, при этом к входу блока управления подключены соответственно датчик давления, индикатор работы системы, фотоприемник и датчик температуры, а выходы блока управления соединены с насосом, в качестве средства подогрева воды в системе водоснабжения применена лампа накаливания, расположенная внутри теплообменника, а в водораздаточных средствах применены водосберегающие насадки, установленные на выходе сливного патрубка каждого водораздаточного средства.

Далее, в предлагаемой автономной системе водоснабжения в качестве лампы накаливания применена прожекторная (галогеновая) электролампа, а в качестве водосберегаюших насадок применены насадки, обеспечивающие расход воды в пределах 0,3-1 литр в минуту.

Далее, в качестве емкости резервирования воды в данной системе может быть использован любой естественный или искусственный водоем.

На прилагаемом чертеже показана электрогидравлическая схема предлагаемой автономной системы водоснабжения.

Показанная на схеме автономная система водоснабжения включает емкость 1 резервирования воды и магистраль 2 раздачи воды из емкости 1 резервирования воды. При этом магистраль 2 раздачи воды снабжена блоком 3 управления, водозаборным средством 4 с насосом 5, средством подогрева воды, выполненным в виде теплообменника 6 со змеевиком 6а, водораздаточными средствами 7, а также датчиком 8 давления, индикатором 9 работы системы, индикатором 10 нагрева воды, фотоприемником 10а и датчиком 11 температуры. Насос 5 и змеевик 6а включены в магистраль 2 раздачи воды между емкостью 1 резервирования воды и водораздаточными средствами 7. К входу блока 3 управления подключены соответственно датчик 8 давления, индикатор 9 работы системы, индикатор 10 нагрева воды, фотоприемник 10а и датчик 11 температуры, а выход блока 3 управления соединен с насосом 5. Позицией 13 обозначена стационарная магистраль подачи воды, к которой альтернативно может быть подключена данная автономная система водоснабжения. Стрелками 14 условно обозначена электронная или электрическая связь блока 3 управления с упомянутыми выше узлами автономной системы водоснабжения для автоматического управления процессами потребления воды.

В соответствии с целью изобретения, в качестве нагревательного элемента для подогрева воды в предлагаемой автономной системе водоснабжения применена электролампа 12 накаливания, расположенная внутри теплообменника 6 со змеевиком 6а, а в водораздаточных средствах 7 (кране, душевой головке) применены водосберегающие насадки, установленные на выходе сливного патрубка каждого водораздаточного средства. Причем в предлагаемой автономной системе водоснабжения в качестве лампы накаливания применена прожекторная (галогеновая) электролампа, а в качестве водосберегающих насадок применены насадки, обеспечивающие расход воды в пределах 0,3-1 литр в минуту. Например, в качестве таких насадок могут быть применены насадки по российским патентам RU 2476273 С2, Е03С 1/04, 2013. или RU 82724 U1, Е03С 1/04, 2009.

Разумеется, в качестве емкости 1 резервирования воды в данной системе может быть использован любой естественный или искусственный водоем.

Пользование данной автономной системой водоснабжения осуществляется следующим образом.

Для мытья рук пользователь подносит их к крану 7. От воздействия света, отраженного от рук на фотоприемник 10а, срабатывает насос 5, направляя поток воды в магистраль 2 через датчик давления 8. Электрический импульс от датчика 8 давления через блок 3 управления поступает на индикатор 9 работы системы, в результате чего включается электролампа 12 накаливания. Холодная вода, проходя по змеевику 6а теплообменника 6, нагревается. Датчик 11 температуры контролирует нагрев и выключает электролампу 12 по достижении требуемой температуры воды, а по мере остывания ее периодически включает электролампу снова.

Нагрев проточной воды в данной автономной системе водоснабжения осуществляется мощной прожекторной (галогеновой) электролампой 12, расположенной внутри теплообменника. Ввиду пониженного расхода воды, обеспечиваемого водосберегающей насадкой крана или душевой головки, нагрев воды в змеевике 6а происходит довольно быстро - в течение 5-6 секунд.

Таким образом, предлагаемая автономная система водоснабжения удовлетворяет горячей или холодной водой санитарно-гигиенические нужды человека при минимальном расходе воды (от 0,3 до 1 литра в минуту) и минимальном потреблении электроэнергии (до 1 кВт). Данная автономная система водоснабжения применима как в загородных (дачных) домах, где нет централизованного водоснабжения, так и в условиях городских квартир, где она позволит резко снизить потребление горячей и холодной воды и тем самым в масштабах страны дать огромный экономический эффект.

Источники информации

SU 1564294 C1, Е03В 11/06. 1987;

RU 2081255 С1, Е03В 7/04. 1997 (прототип);

RU 2476273 С2, Е03С 1/04, 2013;

RU 82724 U1, Е03С 1/04, 2009.