Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ ОТОПИТЕЛЬНОГО КОТЛА В СИСТЕМЕ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах индивидуального отопления и горячего водоснабжения жилых зданий.

Прототипом является способ работы котла для отопления и горячего водоснабжения, включающий подачу воздуха в топочную камеру, нагрев теплоносителя продуктами сгорания газа в теплообменнике контура отопления, отвод продуктов сгорания через патрубок удаления, подачу теплоносителя в буферную емкость, оснащенную теплообменником контура горячего водоснабжения, и далее в подающий трубопровод системы отопления, поступление остывшей воды в обратный трубопровод и оттуда в теплообменник контура отопления, при этом подачу воздуха в камеру сгорания совмещают с его подачей в герметичный корпус котла и подогревом за счет отвода части тепла с патрубка удаления продуктов сгорания и наружной поверхности теплообменника контура отопления, а отвод продуктов сгорания осуществляют одновременно эжекцией подогретого воздуха из герметичного корпуса [пат. РФ 2452906, МПК F24H 1/08, 2012].

Недостатком прототипа является неудобство в эксплуатации, вызванное задержкой появления из водоразборной арматуры горячей воды с температурой, близкий к требуемому значению, после некоторого перерыва в ее потреблении. Кроме того, после указанного перерыва в потреблении может произойти перегрев воды в теплообменнике горячего водоснабжения, в результате чего вода из водоразборной арматуры может пойти с температурой значительно выше требуемой, что является опасным с точки зрения получения ожога.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик.

Задача решается тем, что в способе работы отопительного котла в системе горячего водоснабжения, включающем нагрев в котле теплообменника отопления, постоянный нагрев теплообменника горячего водоснабжения, подачу на вход последнего холодной воды и отвод из него в стояк нагретой горячей воды, верхний конец стояка горячей воды системы соединяют с верхним концом стояка холодной воды, нижний конец которого подключают к входу теплообменника горячего водоснабжения.

Обеспечивают естественную циркуляцию теплоносителя между теплообменниками отопления и горячего водоснабжения. В зоне соединения верхних концов стояка горячей воды и стояка холодной воды изменяют площадь проходного сечения соединения. Естественную циркуляцию теплоносителя между теплообменниками отопления и горячего водоснабжения обеспечивают запальником горелки котла. Естественную циркуляцию теплоносителя между теплообменниками отопления и горячего водоснабжения обеспечивают запальником горелки котла, при этом тепловую мощность запальника изменяют.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Соединение верхнего конца стояка горячей воды системы с верхним концом стояка холодной воды, нижний конец которого подключают к входу теплообменника горячего водоснабжения, позволяет сократить время выхода из разборной арматуры воды с температурой, близкой к требуемой. Это объясняется тем, что в результате указанного соединения образуется как бы миниатюрная система отопления в контуре горячего водоснабжения. Вода, нагреваемая в теплообменнике горячей воды, поднимается за счет меньшей плотности вверх по стояку, а холодная вода по стояку холодной воды опускается вниз и поступает на вход теплообменника горячей воды. Таким образом, получившаяся естественная циркуляция способствует постоянному наличию в стояке горячего водоснабжения воды с температурой, близкой к требуемому значению. Кроме того, указанная циркуляция исключает перегрев воды в теплообменнике при длительном перерыве в ее разборе потребителем. Все это улучшает эксплуатационные характеристики.

Обеспечение естественной циркуляции теплоносителя между теплообменниками отопления и горячего водоснабжения позволяет не затрачивать какую-либо другую энергию (кроме тепловой) для обеспечения наличия горячей воды в стояке, т.е. отпадает, например, необходимость в циркуляционном насосе. Кроме того, не требуется также какой-либо другой источник нагрева теплоносителя в теплообменнике горячего водоснабжения при отключении отопления, поскольку в этом случае нагрев можно производить с помощью запальника, который теперь уже должен работать постоянно. Все это улучшает эксплуатационные характеристики.

Изменение в зоне соединения верхних концов стояка горячей воды и стояка холодной воды площади проходного сечения соединения позволяет регулировать количество циркулирующей через стояки воды, что дает возможность, в конечном счете, варьировать температурой этой воды. Например, в холодную погоду при интенсивной работе котла в режиме отопления температура воды в стояке горячего водоснабжения может превысить требуемое значение. Однако если увеличить площадь проходного сечения в соединении, то усилившаяся циркуляция снизит температуру нагрева воды в теплообменнике и, следовательно, в стояке горячей воды. Заметим, что при этом несколько повышается и температура в стояке холодной воды. Все это улучшает эксплуатационные характеристики.

Обеспечение естественной циркуляции теплоносителя между теплообменниками отопления и горячего водоснабжения запальником горелки котла и изменение его тепловой мощности позволяют поддерживать требуемое значение температуры в стояке горячей воды при отсутствии отопления, например в летний период, что улучшает эксплуатационные характеристики.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема работы отопительного котла в системе горячего водоснабжения.

Система горячего водоснабжения содержит отопительный котел 1, имеющий камеру сгорания 2 с дымоходом 3 для удаления продуктов 4 горения, горелкой 5, запальником 6, теплообменником 7 отопления, вход 8 которого соединен с трубами 9, 10 теплоносителя 11, остывшего в контуре отопления и емкости 12, а выход 13 - с входом 14 трехходового крана, выход 15 которого соединен с трубой 16 горячего теплоносителя контура отопления и с одним концом трубы 17, другой конец которой и выход 18 этого крана соединены с нижней частью емкости 12, в которой размещен теплообменник 19 горячего водоснабжения, вход 20 которого соединен с магистралью 21 и нижним концом стояка 22 холодной воды, а выход 23 - с нижним концом стояка 24 горячей воды, верхний конец которого через кран 25 соединен с верхним концом стояка холодной воды. Стояки 22, 24 проходят через размещенные на разных этажах помещения 26, которые могут иметь водоразборную арматуру (смеситель) 27.

Способ реализуют следующим образом.

В режиме отопления продукты 4 горения нагревают в теплообменнике 7 отопления теплоноситель 11, который перемещается естественным путем (или с помощью насоса) через выход 13, трехходовой кран и трубы 16, 17 соответственно в контур отопления и емкость 12, нагревая при этом отопительные приборы (батареи) и теплообменник 19 горячего водоснабжения, после чего остывшим возвращается на вход 8 теплообменника 7 отопления по трубам 9, 10. При открытом кране 25 теплообменник 19 горячего водоснабжения вместе со стояками 22, 24 образуют как бы миниатюрную систему отопления, в которой нагретая в теплообменнике 19 вода за счет меньшей плотности поднимается через выход 23 по стояку 24 горячей воды, а холодная вода в стояке 22 опускается через вход 20 в указанный теплообменник, в результате чего обеспечивается постоянная циркуляция воды, нагрев самого стояка 24 и наличие в последнем воды с температурой, близкой к требуемому значению. Заметим, что регулируя площадь проходного сечения крана 25 (расход протекающей через него воды), можно в определенных пределах регулировать температуру воды в стояке 24.

При открывании водоразборной арматуры 27 срабатывает датчик горячей воды (не показан), в результате чего трехходовой кран переключает поток нагретого в теплообменнике 19 теплоносителя 11 через выход 18 в емкость 12 для интенсивного нагрева посредством теплообменника 19 горячего водоснабжения холодной воды, поступающей в последний и затем в стояк 24 из магистрали 21. После прекращения разбора горячей воды трехходовой кран по сигналу датчика горячей воды возвращается в исходное состояние и описанный процесс повторяется.

При отключении отопления, например, в летний период циркуляция воды в стояках 22, 24 обеспечивается запальником 6, который должен в этом случае работать постоянно, при этом тепловая мощность его может быть увеличена.

Внедрение изобретения позволит без существенных материальных затрат и усложнения конструкции системы горячего водоснабжения сократить время появления из водоразборной арматуры горячей воды с температурой, близкой к требуемому значению, после перерыва в ее потреблении, что значительно улучшит эксплуатационные характеристики системы горячего водоснабжения.