CZ34991U1

CZ34991U1 - Accumulation enclosure for bio-alcohol burners

Info

Publication number: CZ34991U1
Application number: CZ202038262U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Ryšavý; Jiří Ing. Ryšavý; Petr Kubesa; Petr Ing. Kubesa; Jiří Horák; Horák Jiří Ing., Ph.D.; Kamil Krpec; Krpec Kamil Ing., Ph.D.; František Hopan; Hopan František Ing., Ph.D.; Lenka Kuboňová; Kuboňová Lenka Ing., Ph.D.
Original assignee: Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-04-13

Description

Akumulační obestavba pro biolihové hořákyAccumulation enclosure for bio-alcohol burners

Oblast technikyField of technology

Podstata zařízení spadá do oblasti energetiky, zejména pak vytápění domů s nízkou potřebou tepla.The essence of the device falls into the field of energy, especially heating houses with low heat demand.

Dosavadní stav technikyPrior art

V současné době, kdy je kladen velký důraz na ekologičnost spalovacích procesů, se do popředí dostává i spalování biolihu. Bioethanol nebo také biolíh či bioalkohol je označení pro ethanol vyrobený technologií alkoholového kvašení z biomasy (obnovitelný zdroj), který je používán jako biopalivo. Je vyráběn obvykle z rostlin obsahujících větší množství škrobu a jiných sacharidů. Jedná se tedy o čisté, ekologické palivo neprodukující při spalování škodlivé spaliny. Pn spalování se biolíh mění na teplo, vodní páru a oxid uhličitý, tedy na látky, které jsou v běžném prostředí. Tyto vlastnosti tak nahrávají výrobcům lihových krbů a umožňují instalace krbů i v interiérech, které nejsou vybaveny odtahem spalin.At present, when great emphasis is placed on the environmental friendliness of combustion processes, the combustion of bio-alcohol is also coming to the fore. Bioethanol or bio-alcohol or bio-alcohol is a designation for ethanol produced by alcoholic fermentation technology from biomass (renewable source), which is used as a biofuel. It is usually made from plants containing larger amounts of starch and other carbohydrates. It is therefore a clean, environmentally friendly fuel that does not produce harmful flue gases during combustion. During combustion, bio-alcohol is converted into heat, water vapor and carbon dioxide, ie substances that are in a normal environment. These properties thus add to the manufacturers of alcohol fireplaces and enable the installation of fireplaces even in interiors that are not equipped with flue gas extraction.

Konstrukce spalovacího zařízení pro spalování biolihu je nej častěji tvořena dvěma hlavními částmi, a to hořákem na biolíh, ve kterém probíhá spalovací proces a rámu, které tvoří samotný vzhled skutečného krbu. Tato zařízení lze konstrukčně rozdělit na stolní biokrby, které mohou být buď samostatným zařízením určeným k postavení na stůl nebo přímo mohou být do stolu zabudovány. Dalšími typy biokrbů mohou být biokrby volně stojící v prostoru interiéru nebo exteriéru, aniž by se dotýkaly zdi a tvořící tak samostatný architektonický prvek místnosti nebo může jít o typ nástěnného biokrbu, který je instalován přímo na zeď místnosti nebo například do odizolovaného výklenku a obestavěn tak, aby připomínal klasický krb s odtahem.The construction of a combustion device for the combustion of bio-alcohol most often consists of two main parts, namely the bio-alcohol burner, in which the combustion process takes place, and the frame, which forms the very appearance of a real fireplace. These devices can be structurally divided into table biofireplaces, which can be either a separate device designed to be placed on a table or can be built directly into the table. Other types of biofireplaces can be free-standing biofireplaces in the interior or exterior without touching the wall and thus forming a separate architectural element of the room, or they can be a type of wall-mounted biofireplace that is installed directly on the room wall or in an insulated niche and surrounded. to resemble a classic fireplace with a hood.

Tato výše popsaná zařízení jsou vyráběna z materiálů jako je ocel, sklo, keramika, popř. nehořlavé desky imitující dřevo či kámen. Mezi výhody těchto materiálů spadá i například jejich nenáročná údržba, nízká hmotnost nebo snadná regulace spalovacího procesu v biokrbu. Biokrb rovněž kromě estetického zážitku uživatele produkuje i teplo. Během spalovacího procesu, je v hořáku generováno teplo (tepelné výkony hořáků se pohybují mezi 0,8 až 4,5 kW). Běžně je toto teplo předáváno přímo do okolního vzduchu, čímž je tento vzduch ohříván. U domů s nízkou potřebou tepla může tento tepelný tok převyšovat tepelnou ztrátu domu, čímž dochází k nežádoucímu přetápění místnosti. Po vyčerpání paliva v hořáku dochází k vyhasnutí ohně v krbu, přičemž standardní typy krbů tak přestanou dodávat teplo do okolního vzduchu. Z bezpečnostních důvodů může být palivo do hořáku opět naplněno až po jeho vychladnutí na pokojovou teplotu, nicméně současně užívané materiály a konstrukce biokrbů neumožňují akumulaci tepla, jak ji známe u klasických krbů.These devices described above are made of materials such as steel, glass, ceramics, or. non-combustible boards imitating wood or stone. The advantages of these materials include, for example, their low maintenance, low weight or easy regulation of the combustion process in the biofireplace. In addition to the user's aesthetic experience, the biofireplace also produces heat. During the combustion process, heat is generated in the burner (heat outputs of the burners range between 0.8 and 4.5 kW). Normally, this heat is transferred directly to the surrounding air, whereby this air is heated. For houses with low heat demand, this heat flux can exceed the heat loss of the house, which leads to unwanted overheating of the room. When the fuel in the burner is depleted, the fire in the fireplace is extinguished, while standard types of fireplaces stop supplying heat to the surrounding air. For safety reasons, the fuel can be refilled into the burner only after it has cooled down to room temperature, however, the currently used materials and construction of biofireplaces do not allow the accumulation of heat, as we know it from conventional fireplaces.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody týkající se zejména akumulace tepla a přetápění místnosti do značné míry odstraňuje zařízení představující krb, jež je obestavbou hořáku na kapalná paliva (biolíh, nebo jiné uhlovodíky), který je vybaven trubkovým výměníkem sestaveným z keramických tvarovek, do kterého jsou spaliny odváděny. Tento výměník je přímou součástí krbu. Spaliny vzniklé hořením paliva v krbu prochází tímto trubkovým výměníkem a ohřívají keramické tvarovky, do kterých je tak ukládána část generovaného tepla. Tok spalin přes výměník je zajištěn zasklením pohledového otvoru v krbu.The above-mentioned disadvantages, in particular heat accumulation and reheating of the room, are largely eliminated by a fireplace apparatus which is a burner for a liquid fuel burner (bioalcohol or other hydrocarbons) equipped with a tube heat exchanger composed of ceramic fittings into which flue gases are discharged. This exchanger is a direct part of the fireplace. The flue gases generated by the burning of fuel in the fireplace pass through this tube exchanger and heat the ceramic fittings, into which part of the generated heat is thus stored. The flow of flue gases through the exchanger is ensured by glazing the view hole in the fireplace.

Po vyhasnutí hořáku až do opětovného doplnění paliva, tedy do vychladnutí hořáku na pokojovou teplotu, je teplo do okolí uvolňováno z keramických tvarovek tak, že je buď předáváno volnou konvekcí - volným prouděním ohřátého vzduchu prostřednictvím povrchu krbu do okolí, nebo jeAfter the burner is switched off until the fuel is refilled, ie until the burner has cooled down to room temperature, heat is released to the surroundings from the ceramic fittings so that it is either transferred by free convection - free flow of heated air through the fireplace surface to the surroundings, or

- 1 CZ 34991 UI předáváno nucenou konvekcí - nucený oběh vzduchu - prostřednictvím ventilátoru, který je v krbu umístěn. Rychlost proudícího vzduchu, který je ohříván ve výměníku, ovlivňuje rychlost chladnutí akumulační obestavby a tím i tepelný tok z obestavy do okolí. Materiál obestavby tak umožňuje uvolňování tepla do prostoru i po poměrně dlouho dobu.- 1 CZ 34991 UI transmitted by forced convection - forced air circulation - through a fan, which is located in the fireplace. The speed of the flowing air, which is heated in the exchanger, affects the cooling rate of the storage enclosure and thus the heat flow from the enclosure to the surroundings. The material of the enclosure thus enables the release of heat into the space even for a relatively long time.

Součástí trubkového výměníku může být i katalyzátor sloužící ke snížení hmotnostních koncentrací znečišťujících látek vzniklých nedokonalým spalovacím procesem.The tube exchanger can also include a catalyst used to reduce the mass concentrations of pollutants caused by an imperfect combustion process.

Konkrétní konstrukce akumulační obestavby tedy představuje stavebnicový systém sestavený ze speciálně tvarovaných akumulačních tvarovek, které po svém umístění na sebe tvoří obestavbu v jejíž dolní části, jsou tvarovky sestaveny tak, že se zde nachází otvor pro vstup vzduchu, nad kterým je umístěn prostor pro umístění biolihového hořáku s otvorem pro vstup vzduchu do spalovací komory, která je umístěna nad biolihovým hořákem. Nad spalovací komorou se nachází sestava speciálně uzpůsobených tvarovek, jejichž sestavení tvoří uvnitř, v horní části spalovací komory výměník, nad kterým je další otvor, tentokrát pro odvod plynného ohřátého média. Pro účely této přihlášky se plynným ohřátým médiem rozumí spaliny nebo ohřátý vzduch. Spalovací komora je uzavřena, z důvodu bezpečnosti, otevíratelným sklem, po jehož otevření je možné do hořáku doplňovat palivo. Sklo j e umístěno v lištách nebo zarážkách - tedy j ej lze otevírat posuvem nebo prostřednictvím výklopného systému. Sklo je, z hlediska bezpečnosti a uživatelského komfortu, vybaveno úchyty, madly, klikou nebo ručkami, prostřednictvím kterých lze sklo bezpečně otevřít či odsunout.The specific construction of the storage enclosure is therefore a modular system composed of specially shaped storage fittings, which after placing on top of each other form a enclosure in the lower part of which the fittings are assembled so that there is an air inlet, above which is located space for bio-alcohol. burner with an opening for the entry of air into the combustion chamber, which is located above the bio-alcohol burner. Above the combustion chamber there is an assembly of specially adapted fittings, the assembly of which forms inside, in the upper part of the combustion chamber, an exchanger, above which there is another opening, this time for the discharge of gaseous heated medium. For the purposes of this application, gaseous heated medium means flue gas or heated air. The combustion chamber is closed, for safety reasons, by an openable glass, after which it is possible to add fuel to the burner. The glass is placed in slats or stops - so it can be opened by sliding or through a tilting system. From the point of view of safety and user comfort, the glass is equipped with handles, handles, a handle or handles, through which the glass can be safely opened or moved.

Dále je důležité, že za otvorem nebo v otvoru pro vstup vzduchu se nachází ventilátor zajišťující nucený oběh vzdušiny. Tento ventilátor je možné připojit do sítě přes otvor v zadní části obestavby.It is also important that behind the opening or in the air inlet opening there is a fan providing forced air circulation. This fan can be connected to the mains through an opening in the rear of the enclosure.

Rovněž je podstatné, že jednotlivé tvarovky jsou spojeny prostřednictvím montážních tyčí, na které jsou nasouvány nebo jsou vybaveny důlky a výstupky, které do sebe při sestavování zapadají a/nebo kombinací obou systémů. Materiál tvarovek je vyroben buď ze šamotu a/nebo z keramiky.It is also essential that the individual fittings are connected by means of mounting rods on which they are pushed or provided with dimples and protrusions which fit into each other during assembly and / or a combination of both systems. The material of the fittings is made of either fireclay and / or ceramic.

Výhodou této akumulační obestavby je zejména možnost zabránit přetopení místností, nebo celých domů s nízkou potřebou tepla (pasivní domy). Dále umožňuje překlenout dobu nutnou pro chladnutí hořáku (období bez vytápění), než je možné jej znovu naplnit palivem a zahájit další spalovací periodu. Další výhodou je, že možnost instalace katalyzátoru do proudu spalin, tak aby bylo zajištěno snížení hmotnostních koncentrací znečišťujících látek vzniklých nedokonalým spalováním paliva.The advantage of this accumulation enclosure is especially the possibility to prevent overheating of rooms or whole houses with low heat demand (passive houses). It also makes it possible to bridge the time required for the burner to cool down (the period without heating) before it can be refilled with fuel and to start another combustion period. Another advantage is the possibility of installing the catalyst in the flue gas stream, so as to ensure a reduction in the mass concentrations of pollutants caused by the incomplete combustion of the fuel.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Obr. 1 - schématické znázornění obestavby hořáku - pohled shoraGiant. 1 - schematic representation of the burner enclosure - top view

Obr. 2 - schématické znázornění obestavby hořáku - pohled zdolaGiant. 2 - schematic representation of the burner enclosure - bottom view

Obr. 3 - schématické znázornění obestavby hořáku - pohled z bokuGiant. 3 - schematic representation of the burner enclosure - side view

Obr. 4 - schématické znázornění obestavby hořáku - řezGiant. 4 - schematic representation of the burner enclosure - section

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

Obestavba biolihového hořáku představuje stavebnicový systém a je tvořena tvarovanými akumulačními tvarovkami 8, vyrobenými z keramiky. Akumulační tvarovky 8 jsou k sestavení uzpůsobeny prostřednictvím systémů důlků a výstupků. Vzdušina vstupuje prvním otvorem 1 proThe enclosure of the bio-alcohol burner represents a modular system and consists of shaped storage fittings 8 made of ceramics. The storage fittings 8 are adapted for assembly by means of systems of dimples and protrusions. The air enters through the first opening 1 for

-2 CZ 34991 UI vstup vzduchu do vnitřní části akumulační obestavby, která je vybavena ventilátorem 2. Řízení ventilátoru 2 je zajištěno prostřednictvím neznázoměné řídící jednotky, která vyhodnocuje teplotu v místnosti a reguluje chod ventilátoru. Přístup ventilátoru 2 k elektrické síti, je zajištěn otvorem v zadní části obestavby. Vzdušina proudí prostřednictvím ventilátoru 2 do druhého otvoru 3 pro vstup vzduchu do spalovací komory 5. V prostoru spalovací komory 5 je část kyslíku z tohoto vzduchu využita pro spálení biolihu v hořáku 4, který se nachází v místě pro biolihový hořák 4. Přísunu tzv. falešného spalovacího vzduchu je zamezeno ochranným sklem 9 umístěným před prostorem spalovací komory 5. Sklo 9 na přední části obestavby je výklopné a zároveň je na něm umístěn prostředek pro bezpečné otevření, který představuje klika. Tato klika je vyrobena tak, aby splňovala veškeré legislativní bezpečnostní požadavky. Vzniklé spaliny mají vyšší teplotu, než je teplota vzdušiny vstupující do prvního otvoru 1 pro vstup vzduchu. Spaliny proudí prostorem spalovací komory 5 vzhůru až do výměníkových otvorů 6 v akumulačních tvarovkách 8. Při průchodu výměníkem tepla dochází k ochlazování spalin a akumulaci tepla v akumulačních tvarovkách 8 obestavby, které jsou vyrobeny z keramického materiálu. Po průchodu výměníkem tepla proudí částečně vychlazené spaliny přes otvor 7 pro odvod plynného teplonosného média do okolí, čímž dochází k ohřevu okolního vzduchu. Po ukončení spalovacího procesu v hořáku 4 je akumulované teplo z akumulačních tvarovek 8 obestavby přenášeno do okolí.-2 GB 34991 UI air inlet to the inner part of the storage enclosure, which is equipped with a fan 2. The control of the fan 2 is provided by a control unit (not shown), which evaluates the room temperature and regulates the operation of the fan. Access of the fan 2 to the electrical network is ensured by an opening in the rear part of the enclosure. The air flows via a fan 2 into the second air inlet 3 to the combustion chamber 5. In the space of the combustion chamber 5 part of the oxygen from this air is used to burn the bio-alcohol in the burner 4, which is located in the place for the bio-alcohol burner 4. combustion air is prevented by a protective glass 9 located in front of the space of the combustion chamber 5. The glass 9 on the front part of the enclosure is tiltable and at the same time a means for safe opening, which is a handle, is placed on it. This handle is made to meet all legislative safety requirements. The resulting flue gases have a higher temperature than the temperature of the air entering the first air inlet 1. The flue gases flow upwards through the space of the combustion chamber 5 up to the exchanger openings 6 in the storage fittings 8. As they pass through the heat exchanger, the flue gases cool and heat accumulates in the storage fittings 8 of the enclosure, which are made of ceramic material. After passing through the heat exchanger, the partially cooled flue gases flow through the opening 7 for discharging the gaseous heat transfer medium to the surroundings, whereby the ambient air is heated. After the completion of the combustion process in the burner 4, the accumulated heat from the accumulation fittings 8 of the enclosure is transferred to the surroundings.

Příklad 2Example 2

Příklad 2 se od příkladu 1 odlišuje tím, že materiál akumulačních tvarovek 8 je šamot a akumulační tvarovky 8 jsou na sobě ukotvovány prostřednictvím otvorů pro zasunutí ne znázorněných montážních tyčí. Sklo 9 je na přední části obestavby umístěno ve vodících lištách. Prostředek pro bezpečné otevření skla 9 je v tomto případě madlo, jehož tvar vyhovuje bezpečnostním normám, které umožňuje bezpečné odsunutí skla 9.Example 2 differs from Example 1 in that the material of the storage fittings 8 is fireclay and the storage fittings 8 are anchored to each other by means of holes for insertion of mounting rods (not shown). The glass 9 is placed in the guide rails on the front part of the enclosure. The means for securely opening the glass 9 is in this case a handle, the shape of which complies with safety standards which allow the glass 9 to be moved safely.

Příklad 3Example 3

Příklad 3 se od předchozích příkladů odlišuje tím, že materiál akumulačních tvarovek 8 představuje kombinaci šamotu a keramiky, přičemž šamotový materiál je uplatněn uvnitř spalovací komory 5. Akumulační tvarovky 8 umístěné ve vnější, pohledové části jsou z keramiky. Sklo 9 je v přední části obestavby uchyceno pomocí zarážek a je možné jej otevřít prostřednictvím prostředku pro bezpečné otevření, kterým je v tomto případě speciálně tvarovaný úchyt vyhovující bezpečnostním normám.Example 3 differs from the previous examples in that the material of the storage fittings 8 is a combination of fireclay and ceramic, the fireclay material being applied inside the combustion chamber 5. The storage fittings 8 located in the outer, visible part are made of ceramic. The glass 9 is fastened in the front part of the enclosure by means of stops and can be opened by means of a safe opening means, which in this case is a specially shaped handle complying with safety standards.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení je možné využít zejména pro vytápění místností v domů s nízkou potřebou tepla (pasivní domy, nízkoenergetické domy), nebo například v domech, kde není možné vybudovat vhodné spalinové cesty pro jiná spalovací zařízení. Zařízení je možné použít v souladu se stavebními normami (z důvodů větší hmotnosti obestavby) také v bytech panelových domů.The device can be used mainly for heating rooms in houses with low heat demand (passive houses, low-energy houses), or for example in houses where it is not possible to build suitable flue gas paths for other combustion plants. The device can also be used in accordance with building standards (due to the greater weight of the enclosure) also in flats of prefabricated houses.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

Accumulation enclosure for bio-alcohol burners (4), characterized in that it is a modular system formed by accumulation fittings (8), in the lower part of the enclosure a first air inlet opening (1) is arranged, above which a space for location of the bio-alcohol burner (4), in which a second opening (3) for air entry into the combustion chamber (5), which is located above the bio-alcohol burner (4), is formed in the upper part of the combustion chamber (5) in storage fittings (8) exchanger openings (6) are formed and above them an opening (7) for the discharge of a gaseous heat transfer medium is arranged, the combustion chamber (5) being partially closed by an openable glass (9).

Accumulation enclosure for bio-alcohol burners according to claim 1, characterized in that a fan (2) is arranged in the space behind the first opening (1) or in the first air inlet opening (1) to ensure forced air circulation, enclosure, an opening is created for the supply of electric current to the fan (2).

Accumulation lining for bio-alcohol burners according to Claim 1, characterized in that the material of the fittings (8) is fireclay and / or ceramic.

Storage enclosure for bio-alcohol burners according to claim 1, characterized in that the storage fittings (8) are connected by means of mounting rods and / or by means of interlocking dimples and protrusions located on each storage fitting (8).

Accumulation enclosure for bio-alcohol burners according to claim 1, characterized in that the openable glass (9) is arranged either in slats, stops or in a tilting system, and is provided with a means for safe displacement or opening.