Результат интеллектуальной деятельности: КОТЕЛ НАРУЖНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, в частности к котлам наружного и внутреннего размещения, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Уровень техники

Известна водогрейная универсальная котельная установка, состоящая из водогрейного отопительного котла, содержащего газогорелочное устройство, газоход, патрубки греющей и обратной воды, верхнего барабана, в который вмонтирована система горячего водоснабжения, выполненная в виде многоходового скоростного водоводяного подогревателя, содержащего пучки латунных трубок, разделенных по концам камеры и расположенных последовательно снизу вверх (см. Патент RU №2133925, МПК F24H 1/22, опубл. 27.07.1999 г.).

Недостатком данной котельной установки является высокая стоимость получения тепла, невысокий КПД.

Известен конденсационный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а прямая линия соединена с вертикальным стояком системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки с приборами отопления, обратную линию системы отопления и циркуляционный насос, при этом котел в нижней внутренней части дымовой трубы снабжен теплообменником конденсатной части, причем внутри теплообменника конденсатной части установлен обтекатель, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, при этом верхняя часть теплообменника конденсатной части соединена с обратной линией системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак и грязевой фильтр, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла (см. Патент RU №2395042, МПК F24H 1/00, опубл. 20.07.2010 г.).

Недостатком данного котла являются большие габариты, а также необходимость установки дымовой трубы большего диаметра и увеличения высоты котла из-за необходимости размещения над ним конденсационного теплообменника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является конденсационный котел наружного размещения, содержащий гидротеплоизолированный корпус с размещенными внутри газогорелочным устройством, теплообменник котла с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, прямую и обратную линии системы отопления здания, при этом он дополнительно снабжен теплообменником конденсатной части котла и циркуляционным насосом, причем теплообменник конденсатной части котла размещен в нижней части дымовой трубы котла и соединен с обратной линией системы отопления здания и обратной линией котла, а циркуляционный насос установлен в обратной линии системы отопления здания с возможностью обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, при этом параллельно теплообменник конденсатной части котла соединен с прямой и обратной линиями котла через обратные клапаны с нормально открытым проходом с возможностью обеспечения возникновения естественной циркуляции в двух теплообменниках котла при остановке циркуляционного насоса (см. Патент RU №2440538, МПК F24H 1/00, опубл. 20.01.2012 г.).

Недостатком данного котла является возникновение эффекта «тепловой ловушки» в конденсационном теплообменнике и малый условный проход циркуляционного насоса, из-за чего естественная циркуляция столь незначительна, что котел работоспособен только при работе циркуляционного насоса, то есть полностью зависим от электрической энергии.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка котла наружного размещения, обладающего снижением затрат на производство тепла и повышением эффективности работы при наличии электроэнергии в конденсационном режиме и сохранением работоспособности котла при отсутствии электроэнергии в обычном режиме, а также повышением КПД.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к снижению затрат на производство тепла и повышению эффективности работы, а также повышению КПД.

Технический результат достигается с помощью котла наружного размещения, содержащего газогорелочное устройство, теплообменник с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, в нижней внутренней части которой выполнен теплообменник конденсатной части с обтекателем, циркуляционный насос, два автоматических клапана проходного типа, при этом теплообменник котла снабжен второй обратной линией, причем обратная линия отделена от обратной линии системы отопления здания автоматическим клапаном проходного типа, а подающая линия циркуляционного насоса отделена от прямой линии котла автоматическим клапаном проходного типа.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что теплообменник котла наружного размещения имеет две обратные линии, отделенные от насосной циркуляции двумя автоматическими клапанами проходного типа, что позволяет осуществить принудительную циркуляцию, как в прототипе, а при исчезновении напряжения в электросети осуществить естественную циркуляцию теплоносителя двумя потоками: первый поток теплоносителя из обратной линии здания через открытое сопло автоматического клапана в теплообменник и по прямой линии теплообменника в прямую линию отапливаемого здания, второй поток теплоносителя из второй обратной линии теплообменника через теплообменник конденсатной части, открытое сопло автоматического клапана в прямую линию отапливаемого здания, при этом малый условный проход циркуляционного насоса не имеет значения, так как при естественной циркуляции теплоноситель не проходит через циркуляционный насос, теплообменник конденсатной части при естественной циркуляции используется как обычный теплообменник, дополнительно улавливающий тепло из отходящих дымовых газов, что повышает КПД котла наружного размещения, таким образом теплообменник конденсатной части становится универсальным, способным отапливать здание и при прекращении подачи электроэнергии, причем применение верхней разводки - обязательное условие универсальной работы котла.

Краткое описание чертежей

На чертеже дан котел наружного размещения, общий вид, разрез.

Осуществление изобретения

Котел наружного размещения, установленный на наружной части здания (не обозначено), состоит из котла 1, который содержит газогорелочное устройство 2, теплообменник 3 с прямой линией 4 и двумя обратными линиями 5 и 6, дымовую трубу 7 в нижней внутренней части которой установлен теплообменник 8 конденсатной части, внутри которого установлен обтекатель 9, а у основания дымовой трубы 7 установлен люк 10 для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка 11, при этом прямая линия 4 котла 1 соединена с прямой линией 12 системы отопления здания, котел 1 также содержит циркуляционный насос 13 с всасывающей линией 14 и подающей линией 15, а между обратной линией котла 5 и обратной линией 16 системы отопления здания установлен автоматический клапан 17 проходного типа, между подающей линией 15 циркуляционного насоса 13 и прямой линией 12 системы отопления здания установлен автоматический клапан 18 проходного типа, система отопления здания содержит деаэрационно-расширительный бак 19, приборы отопления 20, а в обратной линии 16 установлен грязевой фильтр 21.

Котел наружного размещения работает следующим образом.

Газогорелочное устройство 2, установленное внутри котла 1, вырабатывает тепло, которое улавливает теплообменник 3 котла 1, при этом отработанные дымовые газы удаляются за счет естественной тяги дымовой трубы 7 в атмосферу, причем дымовые газы омывают теплообменник 8 конденсатной части, установленный в нижней внутренней части дымовой трубы 7, равномерно распределяясь по концентричным и винтовым сечениям с помощью обтекателя 9, при этом теплоноситель из теплообменника 3 котла 1 поступает по прямой линии 4 котла 1 в прямую линию 12 системы отопления здания и через деаэрационно-расширительный бак 19 в систему отопления здания с приборами отопления 20, отдав тепло и охладившись, теплоноситель по обратной линии 16 системы отопления здания через грязевой фильтр 21 циркуляционным насосом 13 через всасывающую линию 14 и подающую линию 15 подается в верхнюю часть теплообменника 8 конденсатной части, а через вторую обратную линию 6 подается в теплообменник 3 котла 1, смешавшись в теплообменнике 3 с нагретым теплоносителем, по прямой линии 4 подается в систему отопления здания, при этом автоматические клапаны 17 и 18 проходного типа закрыты, при отсутствии электроэнергии циркуляционный насос 13 останавливается, сопла автоматических клапанов 17 и 18 открываются, газогорелочное устройство 2, установленное внутри котла 1, вырабатывает тепло, которое улавливается теплообменником 3, дымовые газы удаляются за счет естественной тяги дымовой трубы 7 в атмосферу, при этом дымовые газы омывают теплообменник 8 конденсатной части, установленный в нижней внутренней части дымовой трубы, равномерно распределяясь по концентричным и винтовым сечениям с помощью обтекателя 9, теплоноситель из теплообменника котла 1 поступает по прямой линии 4 в прямую линию 12 системы отопления здания и через деаэрационно-расширительный бак 19 в систему отопления здания с приборами отопления 20, отдав тепло и охладившись, теплоноситель по обратной линии 16 системы отопления здания через грязевой фильтр 21, через открытое сопло автоматического клапана 17, через обратную линию 5 теплообменника 3 поступает в теплообменник 3, подогревшись по прямой линии 4, поступает в систему отопления здания, одновременно теплоноситель по линии 6 поступает в теплообменник 8 конденсатной части, нагревшись в котором через автоматический клапан 18 проходного типа поступает в прямую линию 12 системы отопления здания.

Таким образом, в естественной циркуляции участвуют два потока теплоносителя, что обеспечивает качественную циркуляцию теплоносителя, а при появлении электроэнергии автоматически включается циркуляционный насос 13, автоматические клапаны 17 и 18 проходного типа закрываются, котел 1 наружного размещения автоматически переходит на работу по конденсационному циклу, сажу периодически удаляют через люк 10 для чистки сажи, а конденсат постоянно удаляется через конденсатоотводящую трубку 11.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- снижение затрат на производство тепла;

- повышение эффективности работы при наличии электроэнергии в конденсационном режиме;

- сохранение работоспособности котла при отсутствии электроэнергии в обычном режиме;

- повышение КПД котла на 10-15% за счет использования скрытой теплоты парообразования паров воды в дымовых газах и дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.