Hot water treatment in autonomous heat supply systems with several water intake points

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Improving the energy efficiency of HVAC equipment makes the greatest contribution to reducing the man-made impact on the environment. The peculiarities of using gas heaters for several hot water disassembly points are related to the comfort of hot water consumption. Two points are included in this concept. The delay in the start time of hot water supply from the moment the tap is opened and the fluctuation of hot water temperature when several water intake points are used at random at the same time. The aim of the study is to investigate the operating modes of hot water of gas heaters, to determine the influence of algorithms for modulation of thermal power and thermal inertia of heat exchangers on the change in the temperature of hot water supply with the simultaneous use of two water intake points.Materials and methods. The study was carried out on the research stand of the “ARDERIA” plant. Objects of research — Gas Instantaneous Water Heater with Thermal Power Modulation Ariston FAST EVO ONT C 14, Arderia D24 and Arderia D24 Atmo wall-mounted gas boilers.Results. The coefficients of thermal inertia of the heat exchangers of the studied specimens, the value of temperature change at the main point of water intake (shower) during periodic connection and disconnection of the tap in the kitchen were determined. Comparisons of the thermal power modulation algorithms of the specimens under consideration are given.Conclusions. Operation of autonomous hot water supply systems with several water intake points leads to water temperature fluctuations with a range of up to 10 °C. Water temperature equalization time is up to one and a half minutes. The solution to the issue of ensuring a given comfortable level of water temperature is achieved by organizing the consumption of hot water and cold water in accordance with the level of priority of water consumption at various water intake points, the use of buffer heat tanks or heat generators with a large range of heat power regulation and reduced thermal inertia of heat exchangers.

About the authors

A. L. Toropov

Engineering Center “April”

Email: Toropov@aprilgroup.ru
ORCID iD: 0000-0002-7457-6948

References

  1. Czerski G., Strugala A. The energy efficiency of hot water production by gas water heaters with a combustion chamber sealed with respect to the room // Water. 2014. Vol. 6. Issue 8. Pp. 2394–2411. doi: 10.3390/w6082394
  2. Czerski G., Gebhardt Z., Strugala A., Butrymowicz C. Gas-fired instantaneous water heaters with combustion chamber sealed with respect to the room in multi-storey residential buildings — Results of pilot plants tests // Energy and Buildings. 2013. Vol. 57. Pp. 237–244. doi: 10.1016/j.enbuild.2012.10.052
  3. Tan Z., Yao Y., Yao C., Yang J., Ruan Y., Wang Q. A new phase transition heat exchanger for gas water heaters // Inventions. 2018. Vol. 3. Issue 2. P. 37. doi: 10.3390/inventions3020037
  4. Farias O., Jara F., Betancourt R. Theoretical and experimental study of the natural draft in chimneys of buildings for domestic gas appliances // Energy and Buildings. 2008. Vol. 40. Issue 5. Pp. 756–762. doi: 10.1016/j.enbuild.2007.05.010
  5. Aguilar C., White D.J., Ryan D.L. Domestic water heating and water heater energy consumption in Canada. CBEEDAC : Edmonton, AB, Canada, 2005. 359 p.
  6. Galitsky C., Worrell E. Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the Vehicle Assembly Industry : an ENERGY STAR Guide for Energy and Plant Managers. Lawrence Berkeley National Laboratory : Berkeley, CA, USA, 2008. 81 p.
  7. Tajwar S., Saleemi A.R., Ramzan N., Naveed S. Improving thermal and combustion efficiency of gas water heater // Applied Thermal Engineering. 2011. Vol. 31. Issue 6–7. Pp. 1305–1312. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2010.12.038
  8. Eiamsa-Ard S., Promvonge P. Enhancement of heat transfer in a tube with regularly-spaced helical tape swirl generators // Solar Energy. 2005. Vol. 78. Issue 4. Pp. 483–494. doi: 10.1016/j.solener.2004.09.021
  9. Craig S.J., Mcmahon J.F. The effects of draft control on combustion // ISA Transactions. 1996. Vol. 35. Issue 4. Pp. 345–349. doi: 10.1016/S0019-0578(96)00043-2
  10. Веснин В.И. Концепция энергосбережения проточными газовыми водонагревателями // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 8–3 (50). С. 29–32. doi: 10.18454/IRJ.2016.50.197. EDN WJBTJJ.
  11. Милова Л. Двухконтурные настенные газовые котлы. Обзор рынка // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2012. № 9 (129). С. 38–55. EDN RHWARL.
  12. Темников А.А., Баромыченко А.А. Горелки для сжигания газообразного топлива // Science Time. 2016. № 3 (27). С. 483–486. EDN VUBDXV.
  13. Ионин А.А., Жила В.А., Архитихович В.В., Пшоник М.Г. Газоснабжение : учебник. М. : Изд-во АСВ, 2012. 472 с.
  14. Плужников А.И., Жила В.А., Ушаков М.А. Газоснабжение. М. : Издательский центр «Академия», 2008. 448 с.
  15. Жила В.А., Ушаков М.А., Брюханов О.Н. Газовые сети и установки. М. : Издательский центр «Академия», 2003. 272 с.
  16. Торопов А.Л. Исследование работы газовых клапанов конвекционных котлов малой мощности // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2020. № 3. С. 58–71. EDN VZQWKW.
  17. Wong L.T., Mui K.W., Chan Y-W. Showering thermal sensation in residential bathrooms // Water. 2022. Vol. 14. Issue 19. P. 2940. doi: 10.3390/w14192940
  18. Торопов А.Л. Автономные системы теплоснабжения малой мощности. Настенные газовые котлы и тепловые аккумуляторы. М. : Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 2022. 176 с. doi: 10.22227/978-5-7264-3110-9.2022.176. EDN CJWKLO.
  19. Masuda Y., Marui S., Kato I., Fujiki M., Nakada M., Nagashima K. Thermal and cardiovascular responses and thermal sensation during hot-water bathing and the influence of room temperature // Journal of Thermal Biology. 2019. Vol. 82. Pp. 83–89. doi: 10.1016/j.jtherbio.2019.03.014
  20. Santos T., Quinta A., Jaf F., Costa V. Improving thermal comfort and water savings in domestic gas water heaters // TEchMA2023 — 6th International Conference on Technologies for the Wellbeing and Sustainable Manufacturing Solutions. 2023. doi: 10.13140/RG.2.2.27685.06886
  21. Quinta A., Santos T., Martins N., Jaf F., Costa V. Enhancing user comfort and environmental performance of domestic tankless gas water heaters: hardware and software strategies // Ciência 2023 — Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal. 2023. doi: 10.13140/RG.2.2.20480.20488
  22. Григоров Н.О., Саенко А.Г., Восканян К.Л. Методы и средства гидрометеорологических измерений. Метеорологические приборы : учебник. СПб. : Российский государственный гидрометеорологический университет, 2012. 305 с. EDN YFNPGL.
  23. Григоров Н.О., Восканян К.Л., Караваева М.С. О соотношении чувствительности и тепловой инерции различных видов термометров // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2014. № 33. C. 69–76. EDN SCCYNZ.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».