КОТЕЛ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ФУНКЦИЕЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F24H1/44 

Изобретение относится к котлам водяного отопления. Используется для обогрева жилых и не жилых помещений, а также нагрева горячей воды для бытовых и технических нужд.

Известно много котлов отопления, производимых промышленностью (см. «Водяное отопление дома, дачи, коттеджа» ООО «Харвест», «Издательства ACT» 2003 г, стр.33-70), которые содержат в качестве основных узлов: топку с зольником, теплообменные площади, дымоходные каналы, конвекторные газоходы различных устройств с ручным и автоматическим регулированием газовых потоков. Очень мало внимания уделено дожигу тяжелых углеводородов и сажистых углеродов, что уменьшает КПД прибора, снижает эффективность расхода топлива и усложняет пользование, т.к. невыгоревший углерод в дымах способствует образованию слоя сажи на теплообменных площадях и в процессе эксплуатации приводит к снижению заявленной тепловой эффективности. Чистка в ряде моделей без демонтажа и частичного разбора отопительного прибора невозможна. Это значительно снижает эксплуатационные свойства выпускаемых промышленностью котлов. Практика использования приборов отопления показывает, что вертикально расположенные теплообменные площади по эффективности значительно ниже расположенных горизонтально, т.к. при прохождении газов по вертикальным газоходным каналам между теплообменными площадями и газовым потоком образуются турбулентные завихрения, препятствующие полноценному теплообмену. В известных моделях не исключен «человеческий фактор», несвоевременное перекрывание газовых потоков при помощи шиберов приводит к выбросам угарных газов в отапливаемое помещение или к перегреву дымохода, что опасно возникновением пожара.

Известно применение теплообменников горячего водоснабжения, которые омываются топочными газами и подвержены образованию накипи. В процессе эксплуатации трубчатые теплообменники приходят в негодность, теплообмен снижается, внутреннее сечение трубы уменьшается, а прочистка невозможна. В котле /2/ применен змеевик горячего водоснабжения (18), который расположен в межстенном пространстве корпуса (17) и нагревается от теплоносителя, что исключает кипение воды и образование накипи внутри змеевика. Эффективность такого теплообменника ниже, но срок службы неограничен.

Известен водонагреватель SU 1703922, F24Н 1/26, содержащий вертикальный двустенный корпус (1), внутри которого размещена топка (2) и зигзагообразный газоходный канал (3) с перегородкой (4). Площадь теплового контакта топочных газов с теплообменными поверхностями, внутренней стенкой корпуса (1), водонагревателя мала, что приводит к снижению КПД нагревательного прибора. Зигзагообразный газоходный канал (3) и поворотные участки (5) не контактируют с водой (см. чертеж). Воздушный зазор между газоходным каналом (3) и двустенным корпусом (1) ухудшает теплообменный процесс.

Для полного сжигания углерода, содержащегося в топочных газах, необходимо создать тех. условия, которые не зависят от длины газоходных каналов и перемещения газов вдоль перегородки (4). В процессе эксплуатации водонагревателя сажистые и тяжелые утлероды осаживаются внутри каналов и снижают теплообмен, уменьшают проходное сечение газоходных камер, отсутствие доступа для обслуживания и чистки которых делает водонагреватели не пригодными для применения.

Водонагреватель /1/ не является аналогом котла водяного отопления с функцией горячего водоснабжения /2/, т.к. теплоноситель омывает все теплообменные площади, чем обеспечивается высокая тепловая эффективность конструкции. Своевременная чистка теплообменных площадей (9), доступность к газоходным камерам (10) через створки (11) обеспечивает стабильный теплообмен между топочными газами и теплоносителем.

Задачей изобретения является повышение тепловой эффективности, топливной экономичности, экологичности, пожаробезопасности, удобства пользования за счет автоматизации распределения топочных газов внутри котла, применения дожигового устройства.

Задача решена тем, что котел водяного отопления с функцией горячего водоснабжения, содержащий двустенный корпус, топку со сплошным сводом, с дверцей, зольник, дожиговое устройство, газоходные камеры, образованные теплообменными площадями, дымоход, отличается тем, что газоходные камеры имеют створки. В своде топки расположен корпус дожигового устройства с рамками из сетки и тремя рядами отверстий в канале подачи вторичного воздуха. Эжектор, проходящий сквозь газоходные камеры и теплообменные площади, соединяющий свод топки с дымоходом, имеет биметаллический термостат.

Кроме того, упомянутый эжектор с биметаллическим термостатом, расположен под дымоходом.

Кроме того, газоходные камеры расположены под углом к горизонтали.

Кроме того, он содержит корпус, выполненный двустенным, в верхней части которого расположен змеевик горячего водоснабжения.

Котел водяного отопления с функцией горячего водоснабжения выполнен из стальных листов, скрепленных между собой посредством электродуговой сварки.

На чертеже показан боковой разрез котла водяного отопления с функцией горячего водоснабжения.

Котел содержит топку 1 с дверцей 2, зольник 3 с дверцей 4, канал подачи вторичного воздуха 5, корпус дожигового устройства 6, решетки 7, три ряда отверстий 8, теплообменные площади 9, газоходные камеры 10, каждая из которых имеет створку для чистки 11, эжектор 12, держатель термостата 13, биметаллический термостат 14, дымоход 15, газообводящий экран 16, вся конструкция котла собрана в двустенном корпусе 17, змеевик горячего водоснабжения 18, направляющие 19.

В режиме растопки и набора температуры, топочные газы поднимаются к сплошному своду топки, проходят через корпус дожигового устройства (6), разогревая решетки (7), попадают в эжектор (12). Нижняя теплообменная площадь (9) выполнена в виде воронки, что улучшает отбор топочных газов в эжектор. Эжектор (12) соединяет сплошной свод топки с дымоходом, является разгонным участком для топочных газов, что способствует вытеснению холодного воздуха, быстрому прогреву и созданию устойчивой тяги в дымоходе (15). Эжектор (12) представляет собой тонкостенную трубку, способную продольно перемещаться при тепловом линейном расширении в направляющих (19). Зазор между направляющими (19) и эжектором (12) способствует равномерному прогреву по всей длине, что снижает возникновение газовых завихрений, мешающих разгоняться топочным газам внутри эжектора.

В верхней части эжектора (12), под дымоходом (15), расположен держатель термостата (13), в направляющие которого вставлен биметаллический термостат (14), закрепленный винтом. Возможность продольного смещения термостата в направляющих позволяет производить точную регулировку силы тяги, оставляя щель для частичного прохождения разогретых топочных газов.

Биметаллический термостат (14) представляет собой две пластины металла с разными коэффициентами теплового линейного расширения, скрепленные между собой известным способом, способным изменять угол изгиба от степени теплового воздействия. Биметаллический термостат позволяет добиться автоматизации распределения топочных газов внутри котла. Находясь между двумя потоками топочных газов, термостат подвержен тепловому воздействию и способен изменять угол изгиба, перекрывая выходное отверстие эжектора (12), изменяя газовый поток выходящий из него. При помощи биметаллического термостата (14) и возможности регулировки можно достичь минимальной, но достаточной температуры топочных газов, выходящих в дымоход (15), что дает экономию расхода топлива и пожаробезопастность.

Дожиговое устройство собрано в отдельном корпусе (6), внутри которого размещены решетки (7) с термостойкой сеткой. На задней стороне топки расположен канал подачи вторичного воздуха (5). Три ряда отверстий (8) подают разогретый вторичный воздух к каждой решетке дожигового устройства, создают условия для дожигания углерода в дымах, что снижает образование сажи на теплообменных площадях. Применение дожигового устройства приводит к рациональному расходу топлива.

Над топкой (1) расположены теплообменные площади (9), образующие газоходные камеры (10). Площадь сечения газоходной камеры равна площади сечения дымохода (15). Такая пропорция сечений позволяет топочным газам охватывать всю теплообменную площадь (9), увеличивая ее эффективность. Газоходные камеры (10) меняют направление топочных газов, что способствует их перемешиванию и полной отдаче тепловой энергии. Каждые спаренные газоходные камеры (10) имеют створки (11) для чистки и обслуживания.

При нагревании теплоносителя (воды, антифриза) возникают пузырьки пара, которые собираются внутри корпуса котла и ухудшают теплообмен. В рассматриваемом котле теплообменные площади установлены под небольшим углом к горизонтали, что способствует отводу паровых пробок из зоны нагрева.

Дымоход (15) расположен в верхней части корпуса котла над биметаллическим термостатом (14) и имеет в верней газоходной камере газообводящий экран (16), который препятствует оттеснению струи топочных газов, выходящей из эжектора (12), обеспечивает равномерное движение топочных газов в дымоход.

В верхней части двустенного корпуса котла расположен змеевик горячего водоснабжения (18), представляющий собой изогнутую трубу со сгонами, проходящими наружу сквозь корпус котла. Отсутствие контакта змеевика с горячими топочными газами предотвращает образование накипи.

Котел водяного отопления способен работать на любом виде твердого топлива.

Применение эжектора и биметаллического термостата упрощает пользование котлом водяного отопления с функцией горячего водоснабжения, позволяет автоматически регулировать температуру отработанных газов, выходящих в дымоход, и повышает КПД. Котел не имеет недоступных зон для чистки и пожаробезопасен в эксплуатации. Благодаря использованию дожигового устройства повышается эффективность сжигаемого топлива, снижается уровень загрязнения окружающей среды.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения. Котел содержит двустенный корпус, топку со сплошным сводом, с дверцей, зольник, дожиговое устройство, газоходные камеры, образованные теплообменными площадями, дымоход. Газоходные камеры имеют створки. В своде топки расположен корпус дожигового устройства с рамками из сетки и тремя рядами отверстий в канале подачи вторичного воздуха, эжектор, проходящий сквозь газоходные камеры и теплообменные площади, соединяющий свод топки с дымоходом и имеющий биметаллический термостат. Изобретение обеспечивает упрощение пользования прибором, снижение уровеня загрязнения окружающей среды, регулирование температуры отработанных газов и повышение КПД. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Котел водяного отопления с функцией горячего водоснабжения, содержащий двустенный корпус, топку со сплошным сводом, с дверцей, зольник, дожиговое устройство, газоходные камеры, образованные теплообменными площадями, дымоход, отличающийся тем, что газоходные камеры имеют створки, в своде топки расположен корпус дожигового устройства с рамками из сетки и тремя рядами отверстий в канале подачи вторичного воздуха, эжектор, проходящий сквозь газоходные камеры и теплообменные площади, соединяющий свод топки с дымоходом и имеющий биметаллический термостат.2. Котел водяного отопления по п.1, отличающийся тем, что упомянутый эжектор с биметаллическим термостатом расположен под дымоходом.3. Котел водяного отопления по п.1, отличающийся тем, что газоходные камеры расположены под углом к горизонтали.4. Котел водяного отопления по п.1, отличающийся тем, что он содержит корпус, выполненный двустенным, в верхней части которого расположен змеевик горячего водоснабжения