L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
НАСТЕННЫЙ КОНВЕКЦИОННЫЙ ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ ДЛЯ ПОКВАРТИРНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ДВУХСТЕНЧАТОЙ АТМОСФЕРНОЙ ГОРЕЛКОЙ
| Название | НАСТЕННЫЙ КОНВЕКЦИОННЫЙ ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ ДЛЯ ПОКВАРТИРНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ДВУХСТЕНЧАТОЙ АТМОСФЕРНОЙ ГОРЕЛКОЙ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Торопов Алексей Леонидович |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 203004 |
| Дата регистрации | 17.03.2021 |
| Правообладатель | Торопов Алексей Леонидович |
| Область применения (класс МПК) | F24H 1/00 (2006.01) F24H 1/08 (2006.01) |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Полезная модель относится к области тепловой энергетики, в частности к котлам настенным для отопления и подготовки горячей воды, и может быть использована в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения квартир в зданиях с разной высотой и этажностью.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства, работающего в разных режимах мощности:
для подготовки горячей воды необходимая мощность составляет 20-24 киловатта;
для отопления квартир малой площади от 50 до 60 квадратных метров необходимая мощность составляет 3-6 киловатт.
Технический результат достигается с помощью разделения горелки газового котла на две зоны. Первая - центральная часть горелки, предназначена только для обеспечения отопления, вторая - горение по полной площади - для обеспечения режима подготовки горячей воды. Подача горючего газа в зоны горения производится с помощью электромагнитных газовых клапанов, управляемых системой управления работой котла.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет преимущество в более высоком коэффициенте энергетической эффективности и позволяет сократить выбросы парниковых газов, возникающих при работе котлов систем отопления и горячего водоснабжения.
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области тепловой энергетики, в частности к котлам настенным для отопления и подготовки горячей воды и может быть использовано в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения квартир в зданиях с разной высотой и этажностью.
Уровень техники
Известен котел настенный газовый для отопления и/или горячего водоснабжения, содержащий расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость с теплообменником контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, отличающийся тем, что теплообменник контура отопления включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части и змеевиком на наружной поверхности, дымовая коробка в месте ее соединения с патрубком удаления продуктов сгорания снабжена каналом, соединенным с внутренней полостью герметичного корпуса, а буферная емкость связана с патрубком отвода теплоносителя и включает призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения и собственными патрубками подвода и отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, при этом буферная емкость вынесена за пределы расположения теплообменника контура отопления, размещена в нижней части герметичного корпуса и посредством дополнительного патрубка через кран переключения в режим «отопление + горячее водоснабжение/только горячее водоснабжение» соединена с патрубком подвода теплоносителя, на котором после его соединения с дополнительным патрубком буферной емкости установлен насос (см. патент RU №2452906, МПК F24H 1/08, от 14.09.2010 г.).
Недостатком данного котла является невысокая надежность, низкий коэффициент энергетической эффективности, большие размеры, забор воздуха, необходимого для горения происходит непосредственно из атмосферы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и выполняемой функции является серийно выпускаемый водогрейный котел, предназначенный для раздельного отопления и горячего водоснабжения квартир в жилых многоэтажных домах и индивидуальных жилых зданиях, с системами естественной и принудительной циркуляции воды. Котел содержит расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость прямоугольного сечения с теплообменником (змеевиком) контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, включающую датчик опрокидывания тяги и блок безопасности газовой горелки (см. патент RU №88113, МПК F24H 1/08, от 24.06.2009). Котел отличается улучшенными эксплуатационными характеристиками, надежностью работы и простотой в обслуживании. Герметичный корпус исключает отбор воздуха из внутреннего объема помещения.
Недостатком данного решения является невозможность эффективно функционировать при большой разнице необходимого количества тепловой мощности для режимов отопления и горячего водоснабжения, что характерно для использования котлов для поквартирного теплоснабжения многоквартирных многоэтажных домов.
Из открытых источников известно (Торопов А.Л., Настенные газовые котлы автономных систем теплоснабжения. История создания. Основные элементы. Классификация. Часть 2. Конденсационные настенные газовые котлы. - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2020. - 68 с. ISBN 978-5-91327-642-1 DOI 10. 17513/пр.417, стр. 56). Стандартом считается котел с максимальной тепловой мощностью 24 киловатта. Это обусловлено тем, что данная мощность необходима для подготовки комфортного количества горячей воды при индивидуальном потреблении. Однако котлы с мощностью 24 киловатта могут обогреть помещение площадью 250 квадратных метров. Если настенный котел применяется для отопления помещений площадью 50-60 квадратных метров, то он никогда не будет работать на полную нагрузку в режиме отопления. И реально необходимая, усредненная мощность в режиме отопления, будет составлять не 30% или 55% от максимальной мощности котла, а 10%.
При использовании конвекционных настенных газовых котлов для поквартирного отопления атмосферная горелка предназначена, как для обеспечения отопления, так и для подготовки горячей воды. Однако, при использовании указанных котлов для отопления квартир площадью 50-60 квадратных метров в многоквартирных многоэтажных домах, мощность, необходимая для отопления составляет максимально 3-5 киловатта. Многофакельные атмосферные горелки, применяемые в котлах данной конструкции, имеют минимальную мощность 7 киловатт. Следовательно, горелки способны отапливать помещения квартир данной площади только в режиме постоянного включения - выключения, что является неэффективным и сопровождается максимальными выбросами парниковых газов, возникающих при горении природного газа.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства, работающего в разных режимах мощности:
для подготовки горячей воды необходимая мощность составляет 20-24 киловатта;
для отопления квартир малой площади от 50 до 60 квадратных метров необходимая мощность составляет 3-6 киловатт.
Поскольку диапазон регулирования атмосферных горелок конвекционных котлов в диапазоне 3-24 киловатта невозможен, то предлагается сделать газовую многофакельную горелку двухдиапазонной. Первый диапазон 3-6 киловатт предназначен для отопления и второй диапазон до 24 киловатта предназначен для подготовки горячей воды. Подключение второго диапазона производится с помощью дополнительного газового клапана, обеспечивающего подачу горючего газа в зону горения горелки для обеспечения максимальной мощности.
Технический результат достигается с помощью разделения горелки газового котла на две зоны. Первая - центральная часть горелки, предназначена только для обеспечения отопления, вторая - горение по полной площади - для обеспечения режима подготовки горячей воды. Подача горючего газа в зоны горения производится с помощью электромагнитных газовых клапанов, управляемых системой управления работой котла.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлена схема настенного газового котла конвекционного типа с атмосферной многофакельной горелкой и закрытой камерой сгорания.
Осуществление полезной модели.
Газовый настенный котел имеет закрытую камеру сгорания 1, воздух для сгорания поступает по каналу коаксиального дымохода 2, продукты сгорания удаляются в атмосферу по каналу 3 с помощью вентилятора 4, при горении природного газа нагревается теплообменник 5, с помощью двухступенчатой горелки 6. Для отопления используется центральная часть горелки 7, для подготовки горячей воды к зоне 7 подключается зона горелки 8. Зоны 7 и 8 разделены между собой перегородками 9. Горючий газ поступает в зоны горения по трубам подачи газа 10 и 11. В зону горения для подготовки горячей воды газ подается с помощью газового клапана 12, в зону горения для отопления - с помощью газового клапана 13. Общая подача газа для котла подается по трубопроводу 14.
Предлагаемая полезная модель настенного газового котла с двухступенчатой атмосферной горелкой по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет преимущество в более высоком коэффициенте энергетической эффективности, поскольку обеспечивает работу котла в двух диапазонах, отдельно для отопления и отдельно для подготовки горячей воды.
Формула полезной модели
1. Котел настенный газовый конвекционного типа, состоящий из горелки, теплообменника, вентилятора удаления дымовых газов, оснащенного электрическим мотором асинхронного типа с постоянной скоростью вращения ротора, отличающийся тем, что атмосферная многофакельная горелка разделена на две зоны, предназначенные для отопления помещения и подготовки горячей воды, подача горючего газа в каждую зону производится по отдельным трубопроводам.
2. Котел настенный газовый конвекционного типа по п. 1, отличающийся тем, что подача горючего газа в зону, предназначенную для подготовки горячей воды, производится с помощью отдельного электромагнитного газового клапана.
Медаль Альфреда Нобеля