ГАЗОВЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ "САМАРА" Российский патент 1998 года по МПК F24H1/10 

Изобретение относится к технике нагрева воды, а именно к установкам децентрализованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, производственных и общественных зданий.

Известны проточные водонагревательные установки для децентрализованного теплоснабжения, представляющие собой водогрейные котлы различной мощности. Таковы, например, устройства ГУТ-50 (г. Москва), фирм ЮНКЕРС, СОНЬЕ-ДЮВАЛЬ и др.

Недостатками таких установок являются большая удельная масса (кг/кВт), жесткие требования к качеству нагреваемой воды, сложность ремонта поверхностей нагрева в случае их механического повреждения (прогорание, появление трещин в металле чугунных секций при возможных перекосах тепловых потоков и др.).

В качестве прототипа принят газовый водонагреватель (заявка N 2254413, Великобритания, МКИ P 23 B 14/02), состоящий из цилиндрического сосуда, заполненного водой, в котором размещены камера сжигания газа и система дымогарных труб, по которым продукты сгорания удаляются через общий дымоход в атмосферу. Воздух для горения подается вентилятором, через всос которого проходит дымоход, вследствие чего воздух подогревается за счет теплоты дымовых газов. Водонагреватель снабжен баком расширителем и баком подпитки. Нагрев воды для горячего водоснабжения осуществляется встроенным теплообменником, расположенным в верхней части корпуса водонагревателя. Вода для отопления циркуляционным насосом подается в контур отопления здания.

Указанный водонагреватель имеет следующие недостатки: требовательность к качеству воды, необходимость развитой поверхности нагрева, так как при протекании дымовых газов внутри дымогарных труб коэффициент теплоотдачи невелик (30 - 50 Вт/м²град), трудность ремонта при возможном прогаре дымогарных труб, низкая надежность, большая удельная масса (кг/кВт).

Сущность изобретения заключается в том, что в газовом отопительном модуле, состоящем из металлического сосуда для нагреваемой воды, системы подвода газа и воздуха, автоматизированного газогорелочного блока, расширительного бака и бака подпитки, теплогенерирующего элемента, дымохода и вспомогательных устройств, теплогенерирующий элемент выполнен из последовательно расположенных прямого и обратного хода прямоугольной формы, соединенных поворотным коленом и имеющим U-образную форму, а обратный и прямой ход имеют общий фланец для крепления, причем обратный ход имеет цилиндрические шипы, установленные по всей длине поперек потока дымовых газов, а нижняя образующая обратного хода имеет уклон в 5 - 7^o в сторону дымохода для отвода конденсата и сборки конденсата, образующегося как в теплогенерирующем элементе при малых нагрузках, так и в специальном теплообменнике, установленном на дымоходе за теплогенерирующим элементом, а для равномерного распределения теплового потока от продуктов горения применена горелка растянутого диффузионного факела и для усиления и организации внутренней циркуляции нагреваемой воды, в сосуде установлены вертикально разделительные металлические плоские листы, образующие вдоль теплогенерирующего элемента каналы подъема нагреваемой воды и опускные каналы, образуемые металлическим листом и внешней стенкой сосуда.

На фиг. 1 изображен газовый отопительный модуль, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Газовый отопительный модуль состоит из металлического сосуда 1, заполненного водой, теплогенерирующего элемента 2, имеющего U-образную форму, расширительного бака и бака подпидки 3, автоматизированного газогорелочного блока 4, дымохода 5 и теплообменника 6, установленного над корпусом 1, сборника конденсата 7.

Циркуляция воды в системе отопления осуществляется насосом 3. Для горячего водоснабжения используется водопроводная вода и ее водоразбор осуществляется за счет напора водопровода. Газовый отопительный модуль имеет расширительный бак и бак подпитки 3, сообщающийся с атмосферой, что обеспечивает работу всей системы при атмосферном давлении с небольшим избытком, равным высоте установки расширительного бака 3, который устанавливается на верхней крышке металлического сосуда 1. Для устранения контакта нагреваемой воды с атмосферным воздухом в расширительный бак выше уровня воды залита жидкость 9, несмешивающаяся с водой (масло и др.). Теплогенерирующий элемент 2 имеет общий фланец 10 для прямого и обратного хода и шпильками крепится к одной из торцовых стен металлического сосуда 1. Крепление на общем фланце 10 теплогенерирующего элемента 2 обеспечивает достаточную жесткость конструкции и позволяет иметь минимальное число шпилек, что существенно облегчает монтаж и демонтаж его на корпусе.

Теплогенерирующий элемент 2 представляет собой плоский прямоугольного сечения двухходовый короб U-образной формы, имеющий гладкую поверхность с внешней стороны, смываемой нагреваемой водой, с внутренней стороны канал прямого хода имеет также гладкую поверхность, а к внутренней поверхности канала обратного хода приварены цилиндрические шипы 11 переменной высоты, возрастающей по ходу движения газов.

Каналы прямого и обратного хода дымовых газов скомпанованы последовательно в виде вытянутой буквы U, что обеспечивает омывание водой всех поверхностей, соприкасающихся с дымовыми газами, и исключает местные перегревы, которые имеют место, когда ходы дыма разделены металлической перегородкой внутри общего канала. Прямой и обратный ходы соединены поворотным коленом. Переменная высота шипов обеспечивает достаточно эффективный теплоотвод от дымовых газов при падении их температуры вследствие охлаждения по ходу движения, а также снижение скорости их движения в обратном ходе.

Нижняя плоскость обратного хода от нижней плоскости поворотного колена имеет уклон 5 - 7^o в сторону отводящего дымохода. Переменное сечение обратного хода, выполненное с уклоном нижней плоскости, обеспечивает отвод конденсирующихся водяных паров из дымовых газов, который имеет место при снижении нагрузки, а также при работе теплогенерирующего элемента в режиме ожидания, когда газ сжигается только в постоянно действующем запаснике.

Образовавшийся конденсат собирается в специальном сборнике 7 и используется для подпитки системы теплоснабжения. В дымоходе 5 установлен теплообменник 15, усиливающий конденсацию водяных паров дымовых газов. Конденсат из сборника 7 насоса 12 подается в бак 3, а уровень регулируется поплавком 13. Для обеспечения оптимальных условий теплообмена между дымовыми газами и стенками теплорегулирующего элемента используется автоматизированный газогорелочный блок 4, формирующий растянутый диффузионный факел, обеспечивающий практически полное выгорание газа до входа продуктов горения в обратный ход. Такое сжигание обеспечивает минимальное количество выбросов оксидов азота.

Для усиления внутренней циркуляции нагреваемой воды и лучшего ее перемешивания по высоте внутри металлического сосуда 1 установлены вертикально разделительные металлические плоские листы 14, вдоль вертикальных стенок теплогенирирующего элемента с двух сторон, разделяющие водяной объем на два канала - канал подъема нагреваемой воды вблизи стенок теплогенерирующего элемента и опускной канал, образованный корпусом металлического сосуда и разделительным листом, где вода несколько холоднее.

Газовый отопительный модуль предназначен для отопления и горячего водоснабжения жилых, производственных и общественных зданий в качестве автономного теплоисточника крышного типа. Малое избыточное давление воды в модуле, определяемое высотой установки расширительного бака и теплообменника горячего водоснабжения (Ратм + (2 ^oC 2,5 м) позволяет минимизировать толщину стенок и существенно снизить массу устройства, что особенно важно при размещении на крыше или техническом чердаке здания. Эта особенность существенно повышает ремонтоспособность, т.к. в случае прогара стенок теплогенерирующего элемента нет необходимости полностью освобождать систему от воды. Для этого необходимо слить воду ниже уровня установки прямого хода и заменить или отремонтировать теплогенирирующий элемент. Все эта операция занимает 30 - 40 мин и здание не успевает охладиться.

Изобретение относится к технике нагрева воды, а именно к установкам децентрализованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, производственных и общественных зданий. В газовом отопительном модуле, состоящем из металлического сосуда для нагреваемой воды, системы подвода газа и воздуха, автоматизированного газогорелочного блока, расширительного бака и бака подпитки, теплогенерирующего элемента, дымохода и вспомогательных устройств, теплогенерирующий элемент выполнен из последовательно расположенных прямого и обратного ходов прямоугольной формы, соединенных поворотным коленом, и имеет U-образную форму, а обратный и прямой ходы имеют общий фланец для крепления, причем обратный ход имеет цилиндрические шины, установленные по всей длине поперек потока дымовых газов, а нижняя образующая обратного хода имеет уклон в 5 - 7^o в сторону дымохода для отвода конденсата, образующегося как в теплогенерирующем элементе, так и специальном теплообменнике, установленном на дымоходе за теплогенерирующим элементом, в сосуде для нагреваемой воды установлены вертикально разделительные металлические плоские листы, образующие вдоль теплогенерирующего элемента каналы подъема нагреваемой воды, и опускные каналы, образуемые металлическим листом и внешней стенкой сосуда. Изобретение позволяет снизить массу устройства и повысить ремонтопригодность в условиях обеспечения оптимальных условий теплообмена. 2 ил.

Газовый отопительный модуль, состоящий из металлического сосуда для нагреваемой воды, система подвода газа и воздуха, автоматизированного газогорелочного блока, расширительного бака и бака подпитки, теплогенерирующего элемента, дымохода и вспомогательных устройств, отличающийся тем, что теплогенерирующий элемент выполнен в виде U-образного короба, имеющего последовательно расположенные прямой и обратный ходы прямоугольной формы, соединенные поворотным коленом и имеющие общий фланец для крепления, причем обратный ход имеет цилиндрические шины, установленные по всей длине обратного хода поперек потока дымовых газов и возрастающей высоты по ходу дымовых газов, а нижняя образующая обратного хода имеет уклон 5 - 7^o в сторону дымохода, на последнем за теплогенерирующим элементов установлен теплообменник, кроме того, в металлическом сосуде установлены вертикально разделительные плоские металлические листы, образующие каналы подъема нагреваемой воды и опускные каналы, и применена горелка растянутого диффузионного факела.