CZ8413U1 - Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem - Google Patents

Description

Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem

CZ 8413 Ul

CZ 8413 Ul

Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem

Oblast techniky

Řešení se týká kombinovaného plynového kotle určeného pro vytápění ústředního topení a ohřev teplé užitkové vody, sestávajícího z kombinace plynového kondenzačního kotle a bojleru a opatřeného přídavným obvodem pro cirkulaci kapalného média.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro vytápění ústředního topení a ohřev teplé užitkové vody v rodinných domcích a jiných stavebních objektech běžně používají kombinované plynové kotle různé konstrukce. Tyto kombinované kotle jsou konstrukčně uspořádány jako jednotka, sestávající z kombinace kondenzačního kotle a průtokového ohřívače, tzv. bojleru.

Část zařízení, představující kondenzační kotel, je uspořádána jako jednostupňový, nebo případně dvoustupňový, plynový kondenzační kotel. V kotlovém tělese se v dolní části nachází plynový hořák s přívodem plynu a spalovacího vzduchu. V oblasti pro spaliny a kouřové plyny, tzv. spalinové komoře, se nachází výměníky typu spaliny-voda, představující kotlovou část základního trubkového obvodu. Tato kotlová část základního trubkového obvodu je u jednostupňového kotle jednostupňová, u dvoustupňového je rozdělena ve dva kondenzační stupně, kdy má část primární pro první kondenzační stupeň a sekundární pro druhý kondenzační stupeň. Kondenzační stupně jsou zpravidla odděleny dělicí přepážkou. Kondenzát je odváděn směrem dolů prostřednictvím kondenzátového odvodního kanálu s výpustí. Spaliny jsou odváděny ve směru pohybu kouřových plynů z konce spalinové komory, a to prostřednictvím spalinového odvodního kanálu, s pomocí alespoň jednoho ventilátoru.

Druhá část základního trubkového obvodu, bojlerová, se nachází v průtokovém ohřívači vody, tj. bojleru aje uspořádána jako výměníky typu voda-voda. Dalšími obvyklými prvky zařízení jsou alespoň jedno čerpadlo pro zajištění cirkulace vody v základním trubkovém obvodu, napouštěcí a vypouštěcí ventil, odvzdušňovací ventil a větvicí člen pro přepínání toku, například ve formě trojcestného ventilu nebo větví s klapkou, kde jedna větev ústí do bojleru, zatímco druhá do otopného obvodu, a také ovládací prvky, příslušná čidla a kontrolní prvky a případně automatizovaný řídící systém. Celý tento systém je založen na tom, že v základním trubkovém obvodu cirkuluje voda, kde v kotlové části tuto vodu ohřívají spaliny proudící v oblasti spalinové komory, načež ohřátá voda slouží buď k vytápění domovních prostor, při přepnutí větví kdy je přiváděna do ústředního topení, nebo k ohřevu užitkové vody, při přepnutí větví se zaváděním do bojleru. Základní trubkový obvod je jediným cirkulačním obvodem v celém výše uvedeném systému kombinovaného kotle ajeho možnosti limitují výkonnost celého systému. Výkonnost těchto současných systémů je značná, a přesto se veškerý další vývoj těchto zařízení zaměřuje především na to, aby bylo dosaženo dalšího zvýšení výkonnosti, a tím dosaženo ekonomičtějšího ohřevu prostor a užitkové vody.

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení spočívá v tom, že kombinovaný plynový kotel je opatřen přídavným obvodem pro cirkulaci kapalného média, který podstatně zvyšuje jeho účinnost. Kombinovaný plynový kotel je jednotkou sestávající z kondenzačního kotle a bojleru, které obsahují společný cirkulační základní obvod pro cirkulaci kapalného média, kterým je voda, kde tento základní obvod je zhotoven z potrubního vedení a má část kotlovou, jež se nachází v kondenzačním kotli a část bojlerovou, jež se nachází v bojleru. Kondenzační kotel je stejně jako běžné kondenzační kotle opatřen nutným přívodem plynu, přívodem vzduchu a odvodem kondenzátu, uvnitř něj se nachází alespoň jeden plynový hořák a spalinová komora pro proudění spalin a horkého vzduchu od hořáku. Spalinová komora je zakončena odvodem spalin s alespoň jedním ventilátorem. Ve

-1 CZ 8413 Ul spalinové komoře je uspořádána kotlová část základního obvodu v alespoň jeden kondenzační stupeň, a to ve formě alespoň jednoho výměníku typu voda-vzduch. Druhá část zařízení, bojler, je ve formě průtokového ohřívače vody, kde se uvnitř v tlakové bojlerové komoře nachází bojlerová část základního obvodu, a to ve formě výměníku typu voda-voda. Základní obvod je opatřen také nutnými ovládacími a rozvodnými prvky, to je alespoň jedním větvícím členem pro přepínání na odvod ohřáté vody do otopného systému namísto do bojleru, alespoň jedním napouštěcím a vypouštěcím prvkem, alespoň jedním odvzdušňovacím prvkem, a také alespoň jedním čerpadlem. Přídavný obvod je samostatnou cirkulační jednotkou pro cirkulaci kapalného média, kterým je rovněž voda. Jeho jedna část se nachází ve spalinové komoře kondenzačního kotle, a to v její kondenzační části, před ventilátorem, zatímco jeho druhá část se nachází v bojlerové komoře uvnitř bojleru, kde je situována pod základním obvodem.

Mezi bojlerovou částí přídavného obvodu a základním obvodem se v bojleru nachází alespoň jedna perforovaná přepážka. Perforování představuje alespoň jeden otvor. Přepážka brání nežádoucímu víření vody v bojlerové komoře uvnitř bojleru a její perforování přitom umožňuje odpouštění vody z bojleru a její doplňování, a také přestup tepla ve vodě z dolní části bojlerové komory do horní.

Přídavný obvod je opatřen nutnými doplňky pro jeho funkci samostatného cirkulačního obvodu, to je pro napuštění, odvzdušnění a realizaci cirkulace, kterými jsou alespoň jedno čerpadlo, alespoň jeden odvzdušňovací prvek a alespoň jeden napouštěcí a vypouštěcí prvek. Napouštěcí a vypouštěcí prvek může být realizován ve formě jediného ventilu umožňujícího jak napuštění, tak i vypuštění tohoto přídavného obvodu, nebo ve formě dvou či případně i více ventilů pro ruční nebo automatizované ovládání, jednoho pro napuštění a jiného pro vypuštění. Celý systém může být opatřen automatizovaným řídícím systémem s příslušnými čidly a ovladači.

Přídavný obvod umožňuje zvýšení účinnosti kombinovaného plynového kotle o cca 5 až 10 %. Navržené technické řešení je vhodné pro výrobu plynových kombinovaných kotlů, určených pro bytovou zástavbu, rodinné domy, hospodářské budovy apod., všude kde lze použít kombinovaný plynový kotel určený k vytápění ústředního topení a alternativně k ohřevu teplé užitkové vody v bojleru.

Přehled obrázků na výkresech

Navržené technické řešení je blíže objasněno pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 schéma uspořádání kombinovaného plynového kotle s jednostupňovým kondenzačním kotlem, obr. 2 detail bojlerové přepážky opatřené otvory v pohledu shora a obr. 3 schéma uspořádání kombinovaného plynového kotle s dvoustupňovým kondenzačním kotlem.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Příkladem provedení technického řešení je kombinovaný plynový kotel podle obr. 1 a obr. 2.

Tento kombinovaný plynový kotel sestává z kombinace dvou zařízení, a to jednostupňového kondenzačního kotle 1 a bojleru 2, které jsou uspořádány do konstrukčního celku pro společnou montáž na místě použití. Základním prvkem tohoto zařízení je společný trubkový základní obvod 3, jehož jedna podstatná část, kotlová, se nachází v kondenzačním kotli i a druhá část, bojlerová, se nachází uvnitř bojleru 2. V tělese kondenzačního kotle I se dole nachází plynový hořák 4 s přívodem spalovaného plynu 5. Nad hořákem 4, ve spalinové komoře 6 kondenzačního kotle I, se nachází žebrový výměník, obsahující kotlovou část základního obvodu 3. Nahoře se nachází přívod vzduchu 7 a ventilátor 8 pro cirkulaci vzduchu 7 a odvod spalin 9. Výměník s kotlovou částí základního obvodu 3 vytváří jeden kondenzační stupeň pro kondenzaci par v kondenzačním kotli I a je doplněn nezbytným odvodem kondenzátu 10. Ve spalinové komoře 6 se nachází také

-2CZ 8413 Ul část přídavného obvodu J_l, který je samostatnou cirkulační jednotkou, nezávislou na základním obvodu 3. Kotlová část tohoto přídavného obvodu 11 je ve formě výměníku, který se nachází ve spalinové komoře 6 za výměníkem vytvářejícím první kondenzační stupeň a obsahujícím základní obvod 3, bráno z pohledu trasy pro pohyb spalin 9 a kouřových plynů, před zakončením spalinové komory 6 ventilátorem 8. Bojler 2, tj. průtokový ohřívač vody 12, má uvnitř vytvořenu bojlerovou komoru 13 pro naplnění ohřívanou užitkovou vodou 12. V této bojlerové komoře 13, v její horní části, se nachází bojlerová část základního obvodu 3. Základní obvod 3 je proveden jako samostatná cirkulační jednotka, aje v přístupné oblasti mezi plynovým kotlem I a bojlerem 2 opatřen větvícím členem 14 ve formě trojcestného ventilu, umožňujícího přepínání na odvod ohřáté vody 12 střídavě do otopného systému budovy a do bojleru 2. Je také opatřen napouštěcím avypouštěcím prvkem 15, který je ve formě ventilu s kohoutem, aje opatřen také odvzdušňovacím prvkem 16, který je ve formě běžného odvzdušňovacího ventilu. Pro funkci jako samostatná cirkulační jednotka je základní obvod 3 opatřen čerpadlem 17 pro pohon cirkulačního média, kterým je voda 12. Přídavný obvod U je druhou samostatnou cirkulační jednotkou, a zatímco jeho jedna část se nachází ve spalinové komoře 6 kondenzačního kotle i, v její kondenzační části před ventilátorem 8, jeho druhá část se nachází v bojleru 2, kde je situována pod základním obvodem 3. Bojlerová komora 13 je rozdělena na dvě části pomocí perforované přepážky 18, která se nachází mezi bojlerovou částí základního obvodu 3 a přídavného obvodu 11. Perforování je provedeno pomocí několika otvorů 19 v přepážce 18, jak je znázorněno na obr. 2. Přídavný obvod H je opatřen vlastním čerpadlem 17, odvzdušňovacím prvkem 16 a napouštěcím a vypouštěcím prvkem 15 ve formě obvyklého ventilu používaného k těmto účelům.

Zařízení funguje následovně. Po montáži kombinovaného plynového kotle na místo instalace se napustí kapalné médium, tj. voda 12, pomocí napouštěcích prvků 15 do obou cirkulačních systémů, to je jednak do základního obvodu 3, jednak do přídavného obvodu 11. Provede se odvzdušnění, pomocí odvzdušňovacích prvků 16. Poté se zařízení uvede do provozu zapálením hořáku 4. Horký vzduch se spalinami 9 proudí kolem výměníku s potrubním vedením kotlové části základního obvodu 3 a následně kolem výměníku s potrubním vedením kotlové části přídavného obvodu 11. Horké spaliny 9 ohřívají vodu 12 v základním obvodu 3, přičemž se ochlazují, a následně ohřívají také vodu 12 v přídavném obvodu 11, čímž se dochlazují před odchodem přes ventilátor 8, na principu výměníků voda-vzduch. Ohřátá voda 12 z kotlové části základního obvodu 3 pak proudí, pomocí cirkulace prostřednictvím čerpadla 17, do větvícího členu 14 a podle stavu jeho přepnutí pak buď do bojleru 2, nebo do otopného systému ústředního topení v budově. V případě přepnutí větvícího členu 14 na bojler 2, horká voda 12 v bojlerové části základního obvodu 3 zajišťuje ohřev teplé užitkové vody 12, nacházející se v bojlerové komoře 13, na principu výměníku typu voda-voda. Uvedená funkce základního obvodu 3 je tedy obdobná jako u stávajících systémů. Ohřátá voda 12 z kotlové části přídavného obvodu současně proudí do bojleru 2, a to bez ohledu na momentální stav přepnutí větvícího členu 14, neboť přídavný obvod 11 je samostatný, s vlastním čerpadlem 17 a oddělený od základního obvodu 3. V bojleru 2 se bojlerová část přídavného obvodu 11 nachází v dolní části jeho tlakové bojlerové komory 13, a tam předává získané teplo napuštěné studené vodě 12, nacházející se v bojlerové komoře 13. Po ochlazení cirkuluje pomocí čerpadla 17 voda 12 z bojlerové části přídavného obvodu U zpět do kotlové části přídavného obvodu 11 ve spalinové komoře 6 plynového kotle 1 a proces se opakuje. Přepážka j_8 přitom brání nežádoucímu víření a promíchávání chladné vody 12 z dolní části bojlerové komory 13 s teplou vodou 12 v horní části bojlerové komory 13. Otvory 19 umožňují přiměřený pohyb užitkové vody 12 v bojlerové komoře 13 bojleru 2 a její odběr z bojleru 2, a rovněž umožňují, aby se teplo z dolní části bojlerové komory 13 dostávalo do horní části bojlerové komory 13. V dolní části bojlerové komory 13 proto zůstává stále chladná voda 12, zatímco v horní části se nachází teplá užitková voda 12 pro odběr a spotřebu. Použitím přídavného obvodu 11 se ve srovnání se stávajícím stavem techniky dosáhne vyšší účinnosti kombinovaného kotle o 5 až 10 %.

-3 CZ 8413 Ul

Příklad 2

Jiným příkladem provedení technického řešení je kombinovaný plynový kotel podle obr. 3. Jeho kondenzační kotel 1 má kotlovou část základního obvodu 3 uspořádanou ve dvou kondenzačních stupních, ostatní prvky a součásti jsou v podstatě v uspořádání stejném, jako u předchozího příkladu. Materiály těchto prvků jsou použity běžné, obvyklé pro daný účel a umožňující tepelné proudění, zejména měď, mosaz, nerez.

Funkce zařízení je podobná jako u předchozího příkladu, s rozdílem daným pouze dvoustupňovým kondenzačním uspořádáním.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem, který sestává z plynového kotle a bojleru, jež obsahují společný cirkulační základní obvod pro cirkulaci kapalného média s částí kotlovou a částí bojlerovou, a kde kondenzační kotel je opatřen přívodem plynu, přívodem vzduchu a odvodem kondenzátu a uvnitř něj se nachází alespoň jeden plynový hořák a spalinová komora, přičemž spalinová komora je zakončena odvodem spalin s alespoň jedním ventilátorem a v této spalinové komoře je uspořádána kotlová část základního obvodu v alespoň jeden kondenzační stupeň, a to ve formě alespoň jednoho výměníku, a kde bojler je ve formě průtokového ohřívače vody v jehož bojlerové komoře se nachází bojlerová část základního obvodu, přičemž základní obvod je opatřen také alespoň jedním větvícím členem pro přepnutí odvodu vody namísto do bojleru do otopného systému, a také je opatřen alespoň jedním napouštěcím a vypouštěcím prvkem a alespoň jedním odvzdušňovacím prvkem a alespoň jedním čerpadlem, vyznačující se tím, že je opatřen přídavným obvodem /11/, jenž je samostatnou cirkulační jednotkou pro cirkulaci kapalného média, a jehož jedna část se nachází ve spalinové komoře /6/ kondenzačního kotle /1/, a to vjejí kondenzační části mezi základním obvodem /3/ a ventilátorem /8/, zatímco jeho druhá část se nachází v bojlerové komoře /13/ bojleru /2/ pod základním obvodem /3/.
2. 2. Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi přídavným obvodem /11/ a základním obvodem /3/ se v bojlerové komoře /13/ nachází alespoň jedna perforovaná přepážka /18/.
3. 3. Kombinovaný plynový kotel s přídavným kondenzačním obvodem podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že přídavný obvod /11/ je opatřen alespoň jedním čerpadlem /17/, odvzdušňovacím prvkem /16/ a napouštěcím a vypouštěcím prvkem /15/.

   3 výkresy