CZ29347U1

CZ29347U1 - Hand fired solid fuel burning installation

Info

Publication number: CZ29347U1
Application number: CZ2015-31498U
Authority: CZ
Inventors: VladimĂr KrajĂÄŤek
Original assignee: Romotop Spol. S R.O.
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-04-12

Description

Oblast technikyTechnical field

Předmětem technického řešení je zařízení pro spalování pevných paliv s ručním přikládáním paliva, zejména kusového dřeva a dřevěných a jiných briket, sloužící k teplovodnímu vytápění, které akumuluje teplo, vzniklé spalováním paliva, do vody.The subject of the invention is a device for burning solid fuels with manual loading of fuel, in particular lump wood and wood and other briquettes, serving for hot-water heating, which accumulates heat generated by combustion of fuel into water.

Dosavadní stav technikyBackground Art

V současné době patří mezi zařízení s ručním přikládáním, spalující pevná paliva a sloužící k teplovodnímu vytápění, zejména teplovodní kotle a interiérové teplovodní krby nebo kamna. Společnou charakteristikou těchto zařízení je, že pomoci svých teplosměnných ploch převádějí, v určitém prostoru vyhrazeném topnému médiu, teplo vznikající spalováním paliva do tohoto média. Topným médiem je nejčastěji voda, popřípadě jiné tekutiny, například nemrznoucí směsi. Poté je teplo pomocí tohoto média přeneseno topnou soustavou buď přímo do topných těles, nebo do tak zvaných akumulačních nádrží, kde je ve vyhrazeném prostoru pro akumulaci tepla ukládáno. Současná výše zmíněná zařízení spalující pevná paliva slouží tedy výhradně k zachycení tepla vznikajícího spalováním paliva do nosného média v prostoru pro jeho ohřev, ale nejsou využívána k akumulaci - ukládání přebytečného tepla pro pozdější využití. Pro tyto účely jsou v současné době využívána další zařízení - akumulačních nádrže, které jsou vybaveny prostorem pro akumulaci topného média, tepla.Nowadays, it belongs to the equipment with manual stoking, burning solid fuels and used for hot-water heating, especially hot-water boilers and interior hot-water fireplaces or stoves. A common feature of these devices is that they can transfer heat generated by burning fuel to that medium in a dedicated space for heating mediums. The heating medium is usually water, or other fluids, such as antifreeze. Thereafter, the heat is transferred via the heating system to the heating system either directly to the heaters or to the so-called storage tanks where it is stored in a dedicated heat storage space. The presently mentioned solid fuel firing devices thus serve solely to capture the heat generated by the combustion of fuel into the carrier medium in the space for heating it, but are not used to accumulate excess heat for later use. For this purpose, other facilities are currently being used - storage tanks, which are equipped with space for storage of heating medium, heat.

Mezi nejvýznamnější výhody propojení zařízení s ručním přikládáním s akumulační nádrží patří zejména to, že teplo vytvořené hořením paliva a přenesené do nosného média nemusí být využito ihned, ale může být použito později. Dále akumulační nádrž umožňuje ukládání tepla z několika různých zdrojů, například solárních kolektorů, elektrokotle, atd. a v neposlední řadě přípravu teplé užitkové vody pomocí vnitřních nádrží či výměníků tepla. Mezi nejvýznamnější nevýhody při použití v rodinných domech patří zejména náročnost na podlahovou plochu a nutnost existence technických místností, což zvyšuje náklady na výstavbu. Vždy je nutno počítat s propojovacím potrubím, v případě propojení akumulační nádrže s interiérovým teplovodním krbem nebo kamny může být toto potrubí poměrně dlouhé. To znamená další investiční náklady a snížení celkové účinnosti systému vlivem vzniku tepelných ztrát na potrubí.In particular, the most important advantages of connecting hand-held devices with storage tanks are that the heat generated by the fuel combustion and transferred to the carrier medium does not need to be used immediately, but can be used later. Furthermore, the accumulation tank allows the storage of heat from several different sources, such as solar collectors, electric boilers, etc. and, last but not least, the preparation of domestic hot water by means of internal tanks or heat exchangers. The most significant disadvantages when using in family houses include especially the demands on the floor area and the necessity of technical rooms, which increases construction costs. It is always necessary to take into account the connecting piping, if the accumulation tank is interconnected with the indoor hot-water fireplace or stove, this piping can be quite long. This means additional investment costs and reduced overall system efficiency due to heat loss on the pipeline.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cílem tohoto technického řešení je kompaktní zařízení s ručním přikládáním pro spalování pevných paliv, sloužící k teplovodnímu vytápění, obsahující jak prostor pro ohřev topného média, tak prostor pro akumulaci tepla, mající výhody plynoucí z propojení zdroje tepla na pevná paliva a akumulační nádrže a eliminující nevýhody plynoucí z tohoto propojení, zejména pak snížení celkové účinnosti systému vlivem vzniku tepelných ztrát na potrubí a na samotných površích akumulační nádrže a zdroje tepla. Předmětem technického řešení je zařízení pro spalování pevných paliv s ručním přikládáním paliva, obsahující zdroj tepla, kde mezi spalovací komorou zdroje tepla a vnějším pláštěm zařízení je prostor pro ohřev kapalného topného média, například vody, propojený s prostorem pro akumulaci tepla. Podstata technického řešení spočívá v tom, že prostor pro ohřev kapalného média a prostor pro akumulaci tepla jsou integrální součástí jednoho zařízení.The aim of the present invention is to provide a compact hand-held device for burning solid fuels for hot-water heating, comprising both the space for heating the heating medium and the space for storing heat, having the advantages of connecting the heat source to solid fuels and storage tanks and eliminating disadvantages resulting from this interconnection, in particular the reduction of the overall system efficiency due to heat loss on the pipeline and on the surfaces of the storage tank and heat source itself. The object of the invention is a device for burning solid fuels with manual fuel loading, comprising a heat source, where there is space between the combustion chamber of the heat source and the outer casing of the liquid heating medium, for example water, connected to the heat storage space. The essence of the technical solution is that the space for heating the liquid medium and the space for storing heat are an integral part of one device.

Prostor pro ohřev topného média a prostor pro akumulaci tepla jsou pro zlepšené vrstvení topného média v prostoru pro akumulaci tepla vzájemně podél výšky zařízení odděleny stratifikační přepážkou, s otevřeným vstupem topného média do prostoru pro jeho ohřev, umístěným ve spodní části prostoru pro akumulaci tepla, a s otevřeným výstupem topného média z prostoru pro jeho ohřev v jeho horní části zpět do prostoru pro akumulaci tepla.The space for heating the heating medium and the space for storing heat are separated by a stratification partition for improved heating media layering in the heat storage space, with the heating medium inlet open to the heating space located at the bottom of the heat storage space. open the heating medium outlet from the space for its heating in its upper part back to the space for heat storage.

Vstup topného média do prostoru pro jeho ohřev, výstup z prostoru pro akumulaci tepla a výstup pro směšování mohou být propojeny prostřednictvím směšovacího ventilu a oběhového čerpadla.The inlet of the heating medium into the space for heating it, the outlet of the heat storage space and the mixing outlet can be connected via a mixing valve and a circulation pump.

CZ 29347 UlCZ 29347 Ul

V horní části zařízení může být pro zabránění přehřátí topného média integrován vychlazovací výměník.A cooling exchanger may be integrated in the upper part of the device to prevent the heating medium from overheating.

Zařízení dále může obsahovat přídavné zařízení, situované v prostoru pro akumulaci tepla a vybrané ze skupiny zahrnující výměníky tepla, vnitřní zásobník pro ohřev teplé užitkové vody, trubkový výměník pro připojení solárního systému nebo tepelného čerpadla, případně elektrické topné těleso.The apparatus may further comprise an auxiliary device located in the heat storage area and selected from the group comprising heat exchangers, an internal storage water heater, a tubular exchanger for connecting a solar system or a heat pump, or an electric heater.

Spalovací komora může přímo navazovat na kouřovod. Mezi spalovací komorou a vnějším opláštěním je volný prostor vyplněný topným médiem (nejčastěji vodou), popřípadě jinou vhodnou kapalinou, která zde slouží k ukládání (akumulaci) tepla vznikajícího spalováním pabva ve spalovací komoře. Volný prostor je vhodně předělen stratifikační přepážkou, která zajišťuje žádoucí vrstvení teplé tekutiny směrem od shora dolů.The combustion chamber can be directly linked to the flue gas duct. There is a free space between the combustion chamber and the outer casing filled with a heating medium (usually water), or another suitable liquid, which is used to store (accumulate) the heat generated by the combustion of the pabva in the combustion chamber. The free space is suitably divided by a stratification partition which provides the desired layering of the hot fluid from top to bottom.

Navržené zařízení dokáže nejen převést teplo vznikající ve spalovací komoře do teplonosného média, ale zároveň toto teplonosné médium dokáže v dostatečném množství ukládat a teplo, popřípadě jeho přebytky, tak akumulovat pro pozdější využití. Zařízení ve svých variantách rovněž umožňuje ukládání tepla z několika různých zdrojů, například solárních kolektorů, elektrokotle, a podobně a v neposlední řadě přípravu teplé užitkové vody pomocí vnitřních nádrží či výměníků tepla.The proposed device can not only transfer the heat generated in the combustion chamber to the heat transfer medium, but at the same time it can store the heat medium in sufficient quantity and accumulate the heat or its excesses for later use. In its variants, the device also allows for the storage of heat from several different sources, such as solar collectors, electric boilers, and the like, and last but not least, the preparation of domestic hot water by means of internal tanks or heat exchangers.

Výhodou tohoto zařízení oproti současnému stavu techniky je jeho kompaktnost, menší náročnost na podlahovou plochu a odstranění nebo minimalizace délky potrubí potřebného pro správnou funkci zařízení.The advantage of this device over the current state of the art is its compactness, less floor space and the removal or minimization of the length of the pipe required for proper operation of the device.

Spalovací komora může být konstruovaná jako ocelová, svařovaná z ocelového plechu, nebo litinová, nejčastěji vyložená žárovzdomými materiály jako jsou šamot, vermikulit, žárobeton a další, a je uzavřena jedněmi nebo více dvířky. Vnější opláštění může mít různý tvar a je nejčastěji svařované z ocelového plechu. Vnější opláštění může být izolované tepelnou izolací pro snížení tepelných ztrát. Stratifikační přepážka je s výhodou vytvořena z ocelového plechu. Objasnění výkresůThe combustion chamber can be designed as steel, welded from sheet steel, or cast iron, most often lined with refractory materials such as fireclay, vermiculite, refractory, and more, and is closed with one or more doors. The outer cladding may be of various shapes and is most often welded of sheet steel. The outer casing can be insulated with thermal insulation to reduce heat loss. The stratification partition is preferably made of sheet steel. Clarifying drawings

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení předloženého technického řešení. Na obr. 1A, 1B, 2A a 2B jsou příklady současného známého konvenčního provedení zařízení podle dosavadního stavu techniky. Na obr. 3A a 3B je příklad zařízení podle tohoto technického řešení, kde prostor pro ohřev topného média je oddělen od prostoru pro jeho akumulaci stratifikační přepážkou. Na obr. 4A a 4B je příklad provedení zařízení podle tohoto technického řešení, kde před vstup topného média do prostoru pro jeho ohřev je vloženo oběhové čerpadlo a směšovací ventil. Na obr. 5A a 5B je zobrazen příklad zařízení podle obr. 4A a 4B, které dále obsahuje přídavné zařízení v prostoru pro akumulaci tepla, například výměník tepla, vnitřní zásobník pro ohřev teplé užitkové vody, trubkový výměník pro připojení solárního systému nebo tepelného čerpadla, elektrické topné těleso.The accompanying drawings show exemplary embodiments of the present invention. Figures 1A, 1B, 2A and 2B are examples of a prior art conventional embodiment of the prior art. FIGS. 3A and 3B are an example of a device according to the present invention wherein the space for heating the heating medium is separated from the space for its accumulation by the stratification partition. FIGS. 4A and 4B show an exemplary embodiment of a device according to the present invention, wherein a circulation pump and a mixing valve are inserted before the heating medium is introduced into the space for heating it. FIGS. 5A and 5B show an example of the apparatus of FIGS. 4A and 4B, which additionally includes an auxiliary device in a heat storage space, for example a heat exchanger, an internal storage water heater, a tubular exchanger for connecting a solar system or a heat pump, electric heater.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Na obr. 1A a 1B je vyobrazeno totožné zařízení, pro lepší orientaci je na obr. 1A zobrazeno v axonometrii. Na obr. 1A a 1B je příklad současného známého konvenčního provedení zařízení s ručním přikládáním pro spalování pevných paliv, s propojením zdroje 1 tepla (s výstupem do kouřovodu 17 a přikládacími dvířky 18) s akumulační nádrží 2. Pomocí vstupu 9 a výstupu 10 z otopného systému je připojen otopný systém. Studené topné médium vychází z akumulační nádrže 2 výstupem 8 z prostoru 4 pro akumulaci tepla a vstupuje vstupem 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média ze zdroje I tepla, kde se ohřívá teplem ze spalovací komory 11 a proudí mezi spalovací komorou 11 a vnějším pláštěm 12 k výstupu 6 z prostoru 3 pro ohřev topného média. Do akumulační nádrže 2 vstupuje ohřáté topné médium vstupem 7 pro akumulaci. Na své cestě může být zčásti nebo zcela odebráno vstupem 9 do otopného systému, zbytek je akumulován v akumulační nádrži 2 v prostoru 4 pro akumulaci tepla. Výstup 10 z otopného systému je situován mezi výstupem 8 z prostoru 4 pro akumulaci tepla a vstupem 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média. Topné médium je vrstveno směrem od shora dolů. Celý koloběh je na obr. 1BFIGS. 1A and 1B show an identical device, FIG. 1A shows an axonometric view for better orientation. Figures 1A and 1B are examples of a conventional prior art conventional hand-fed apparatus for firing solid fuels, with heat source 1 (with flue outlet 17 and stoking door 18) with storage tank 2. By means of inlet 9 and outlet 10 of the heater system is connected to the system. The cold heating medium exits the storage tank 2 through the outlet 8 from the heat storage space 4 and enters the inlet 5 into the space 3 for heating the heating medium from the heat source I where it is heated by the heat from the combustion chamber 11 and flows between the combustion chamber 11 and the outer shell 12 to outlet 6 from space 3 for heating medium heating. The heated storage medium 2 enters the storage tank 2 through the inlet 7 for accumulation. On its way it can be partially or completely removed by the inlet 9 into the heating system, the rest being accumulated in the accumulation tank 2 in the heat storage space 4. The outlet 10 of the heating system is situated between the outlet 8 of the heat storage space 4 and the inlet 5 of the heating medium space 3. The heating medium is laminated from top to bottom. The whole cycle is in Fig. 1B

CZ 29347 UI znázorněn pomocí šipek. Prostor 3 pro ohřev topného média a prostor 4 pro jeho akumulaci jsou od sebe odděleny a jsou součástí dvou různých zařízení.CZ 29347 UI is shown by arrows. The heating medium space 3 and the storage space 4 are separated and are part of two different devices.

Na obr. 2A a 2B je vyobrazeno totožné zařízení, pro lepší orientaci je na obr. 2A zobrazeno v axonometrii. Na obr. 2A a 2B je příklad současného známého konvenčního provedení dosavadního stavu techniky podle obr. 1A a 1B, navíc s propojením zdroje I tepla s akumulační nádrží 2. Před vstup 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média je vloženo oběhové čerpadlo 13 a směšovací ventil 14. Přibylo zkracovací potrubí 15. V tomto případě je využito takzvané ochrany zpátečky, kdy směšovací ventil 14 smíchává studené topné médium vystupující z akumulační nádrže 2 výstupem 8 s ohřátým topným médiem vystupujícím ze zdroje tepla I tak, aby vstupním potrubím (vstupem 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média) vstupovalo do zdroje 1 tepla teplonosné médium o takové teplotě, aby nedocházelo na vnitřních stěnách spalovací komory H ke kondenzaci produktů spalování. Tento způsob zapojení výrazně zvyšuje životnost zdroje tepla. Další princip fungování je obdobný jako na obr. 1A a 1B.FIGS. 2A and 2B show an identical device, FIG. 2A shows an axonometric view for better orientation. FIGS. 2A and 2B are examples of a prior art conventional embodiment of FIGS. 1A and 1B, in addition to connecting the heat source I to the storage tank 2. A circulation pump 13 and a mixing pump are inserted before the inlet 5 into the heating medium space 3 In this case, the so-called return protection is used, whereby the mixing valve 14 mixes the cold heating medium exiting the storage tank 2 through the outlet 8 with the heated heating medium exiting the heat source I so that the inlet pipe (inlet 5 to A heating medium of such a temperature has entered the heat source 1 to heat the heating medium 3 to prevent condensation of combustion products on the inner walls of the combustion chamber 11. This type of connection significantly increases the life of the heat source. Another principle of operation is similar to Figures 1A and 1B.

Na obr. 3A a 3B je vyobrazeno totožné zařízení, pro lepší orientaci je na obr. 3A zobrazeno v axonometrii. Na obr. 3A a 3B je příklad zařízení podle tohoto technického řešení. Mezi spalovací komorou li zdroje i tepla a jeho vnějším pláštěm 12 se nachází topné médium, např. voda. Prostor 3 pro jeho ohřev je od prostoru 4 pro jeho akumulaci oddělen stratifikační přepážkou 16. Prostory pro ohřev topného média i pro jeho akumulaci jsou tedy součástí jednoho zařízení. Studené topné médium je ze spodní části prostoru 4 pro akumulaci tepla nasáváno přes vstup 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média. Ohřáté médium pak vystupuje výstupem 6 z prostoru 3 pro ohřev topného média zpět do prostoru 4 pro akumulaci, kde díky stratifikační přepážce 16 dochází k jeho lepšímu vrstvení. Pro lepší názornost má na obr. 3A a 3B vnější plášť 12 tvar kvádru, lze si ale představit jakýkoliv jiný tvar, s výhodou válec či ovál. Výhodou tohoto zařízení oproti zařízením na obr. 1 A, 1B, 2A a 2B je jeho menší náročnost na podlahovou plochu a snížení tepelných ztrát, vznikajících na potrubích potřebných k propojení obou zařízení. Dále pak snížení tepelných ztrát vznikajících na samotných površích jednotlivých zařízení, neboť v případě zařízení podle obr. 3A a 3B lze docílit při stejném objemu jako je součet objemů obou zařízení dle obr. ΙΑ, 1B a 2A, 2B menšího povrchu. Nevýhodou zde zobrazeného zařízení je, že vstupem 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média může do prostoru pro ohřev 3 vnikat topné médium o tak nízké teplotě, že může dojít na vnitřních stěnách spalovací komory 11 ke kondenzaci produktů spalování, což může vést ke snížení životnosti spalovací komory.FIGS. 3A and 3B show an identical device, FIG. 3A shows an axonometric view for better orientation. Figures 3A and 3B are an example of a device according to the present invention. A heating medium, such as water, is located between the source and the external combustion chamber. The space 3 for its heating is separated from the space 4 for its accumulation by a stratification partition 16. The spaces for heating the heating medium and for its accumulation are thus part of one device. The cold heating medium is drawn from the lower part of the heat storage space 4 via the inlet 5 into the space 3 for heating the heating medium. The heated medium then exits through the outlet 6 from the space 3 for heating the heating medium back into the storage space 4, whereby the stratification partition 16 causes its better layering. 3A and 3B, the outer shell 12 has a cuboid shape, but any other shape, preferably a cylinder or oval, can be imagined. The advantage of this device compared to the devices in Figs. 1A, 1B, 2A and 2B is its lower floor space requirement and the reduction of heat losses resulting from the pipes needed to connect the two devices. Furthermore, the reduction of heat losses arising on the surfaces of the individual devices itself, since in the case of the apparatus of FIGS. 3A and 3B, a smaller surface can be obtained with the same volume as the sum of the volumes of the two devices of FIGS. A disadvantage of the device shown here is that a heating medium of such a low temperature can enter the heating space 3 by entering the heating medium space 3 in the heating medium space 3, so that combustion products can condense on the inner walls of the combustion chamber 11, which can lead to a reduction in the service life. combustion chambers.

Na obr. 4A a 4B je vyobrazeno totožné zařízení, pro lepší orientaci je na obr. 4A zobrazeno v axonometrii. Na obr. 4A a 4B je další příklad zařízení podle obr. 3A a 3B, kde před vstup 5 do prostoru 3 pro ohřev topného média 3 je vloženo oběhové čerpadlo 13 a směšovací ventil 14, který směšuje studené topné médium z výstupu 8 z prostoru pro akumulaci s teplým topným médiem nasávaným z výstupu pro směšování 23 na požadovanou teplotu, zabraňující kondenzaci produktů spalování, podobně jako je tomu v případě konvenčního řešení na obr. 2A a 2B.FIGS. 4A and 4B show an identical device, FIG. 4A shows an axonometric view for better orientation. FIGS. 4A and 4B are another example of the apparatus of FIGS. 3A and 3B, wherein a circulation pump 13 and a mixing valve 14 are inserted before the inlet 5 into the heating medium space 3, which mixes the cold heating medium from the outlet 8 from the space for accumulating with a warm heating medium drawn from the mixing outlet 23 to a desired temperature, preventing condensation of the combustion products, similar to the conventional solution in Figures 2A and 2B.

Na obr. 5A a 5B je vyobrazeno totožné zařízení, pro lepší orientaci je na obr. 5A zobrazeno v axonometrii. Na obr. 5A a 5B je příklad zařízení podle tohoto technického řešení, které může být doplněno o známé typy výměníků tepla, například o vnitřní zásobník 19 pro ohřev teplé užitkové vody, trubkový výměník 20 použitelný například pro připojení solárního systému či tepelného čerpadla či elektrická topná tělesa 2L Lze si představit i jiné typy či tvary výměníků integrované do zařízení dle tohoto řešení. V horní části zařízení může být integrován vychlazovací výměník 22 zabraňující přehřátí celého zařízení. Principy činnosti všech zde zmíněných výměníků tepla jsou dobře známy a nebudou zde detailněji popisovány.FIGS. 5A and 5B show an identical device, FIG. 5A shows an axonometric view for better orientation. FIGS. 5A and 5B show an example of a device according to the present invention, which may be supplemented with known types of heat exchangers, for example an inner tank 19 for domestic hot water, a tube exchanger 20 for use in connection with a solar system or a heat pump, or an electric heater 2L bodies Other types or shapes of heat exchangers integrated into the device according to this solution can be imagined. A cooling exchanger 22 can be integrated in the upper part of the device to prevent overheating of the entire device. The principles of operation of all of the heat exchangers mentioned herein are well known and will not be described in detail here.

Claims

An apparatus for firing solid fuel with manual fuel staging, comprising a heat source (1), wherein there is space between the combustion chamber (11) of the heat source (1) and the outer casing (12) of the apparatus.

UI (3) for heating a liquid heating medium, for example water, connected to a heat storage space (4), characterized in that the liquid heating space (3) and the heat storage space (4) are an integral part one device.

Device according to claim 1, characterized in that the space (

3) for heating the heating medium and the heat storage space (4), for improved layering of the heating medium in the heat storage space (4), they are separated from one another along the height of the device by a stratification baffle (16) with the heating medium inlet (5) (3) for heating it, located in the lower part of the heat storage space (4), and with an open outlet (6) of heating medium from the space (3) for heating it at its upper part back to the heat storage space (4).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the heating medium inlet (5) into the heating space (3) is inside the device.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet (

5) the heating medium into the space (3) for heating it, the outlet (8) from the space (4) for heat storage and the mixing outlet (23) are connected by means of a mixing valve (14) and a circulation pump (13).

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a cooling exchanger (22) is integrated in its upper part to prevent the heating medium from overheating.

Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises an additional device situated in the heat storage space (4) selected from the group comprising heat exchangers, an internal domestic hot water storage tank (19), a tube exchanger ( 20) pro

20 connection of solar system or heat pump, electric heater (21).