FI74800C - Vaermevattenackumulator- vaermepannakombination. - Google Patents

Description

74800

Lamminvesivaraaja-1ämmityskattilayhdistelmä Tämä keksintö kohdistuu kerrostumatlmiöitä hyväksi-käyttävään lämmityskattilayhdistelmään, joka käsittää lämpimän käyttöveden varaajan, konvektio-osan, kokonaan tai osittain varaajan vaipan sisäpuolelle sijoitetun lämmönkehittimen, neutralolntlosan sekä liitännät lämmitysjärjestelmän patteri-vettä, kylmää vettä sekä lämmintä käyttövettä varten.

Eräänä keskeisenä ongelmana nykyisissä keskuslämmitysjärjestelmissä on heikko terminen hyötysuhde. Tämä johtuu lähinnä siitä, että esimerkiksi radiaattoreiden säteilypinnat ovat suhteellisen pieniä, minkä johdosta puolestaan paluuveden lämpötila on suhteellisen korkea. Patteriveden lämmittämiseen tarvittavaan lämpötilaan ei näin ollen kulu paljonkaan lämminvesivaraajan sisältämää energiaa, joten myös palo-kaasujen sisältämä lämpöenergia jää hyödyntämättä täydellisesti, koska savukaasujen sisältämän höyryn kondensoitumises-ta vapautuvaa energiaa ei saada käyttöön, vaan savukaasut kondensoituvat vasta hormistossa, savusolissa ja ulkoilmassa. Tämä puolestaan aiheuttaa rapautumisilmiöitä ja korroosioita itse hormistolle, ja ulkoilmassa saastepäästöjä.

Savukaasujen lämpötilaa on tietenkin mahdollista laskea esimerkiksi alentamalla kattilaveden lämpötila olennaisesti normaalia alemmaksi. Tämä puolestaan aiheuttaa voimakasta syöpymistä itse laitteistossa, sekä alentaa kokonais-hyötysuhdetta. Lisäksi alhainen lämpötila lisää kattilan tulipintojen nokeentumisalttiutta, mikä hidastaa lämmön siirtymistä ja aiheuttaa lisääntyvää huollontarvetta.

Aikakauslehti VVS ft Energi'n numerossa 3/1979 sivuilla 89-90 on selvitetty ns. "superkattilakonstruktiota", minkä mukaan jäähdyttämällä savukaasut 20°C:een voidaan päästä jopa 111 % hyötysuhteeseen lähinnä kokeessa käytetyn kaupun-kikaasun korkean lämpöarvon ansiosta. Koko "superkattilaidea" ___--—Γ___ τζ -------- 2 74800 perustuu pakokaasujen sisältämään vesihöyryn kondensoitumis-lämmön talteenottoon.

On myös aikaisemmin tunnettua sijoittaa poltin ja lämminvesivaraaja saman vaipan sisään,edul1isimmin päällekkäin. Tällaisia ratkaisuja on esitetty mm. sveitsiläisessä patenttijulkaisussa n:o 491 337, ruotsalaisessa patenttijulkaisussa n:o 305 521 sekä suomalaisessa patenttihakemuksessa n:o 63 1076. Näissä esitetyissä konstruktioissa on kuitenkin savukaasujen jäähdytys järjestetty epätäydel1isesti, paloti-lan seinämä on suorassa yhteydessä käyttöveteen, mikä aiheuttaa voimakasta kattilakiven muodostusta. Lisäksi näiden konstruktioiden huoltotoimenpiteet ovat äärimmäisen hankalat ja kalliit, osa on myös valmistettava erikoismateriaaleista.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää parannukset kuvattuihin epäkohtiin, toisin sanoen aikaansaada polttoaineen täydellinen hyödyntäminen, palamistulosten lämpötilan alentaminen ja lämmön täydellinen talteenotto, palamisjät-teiden käsittelyn helpottuminen sekä ennen kaikkea lämmin-vesivaraajan lämpötasapainon täydellinen hallinta käyttäen hyväksi veden kerrostumista lämpötilan mukaan.

Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet ilmenevät patenttivaatimusten tunnusmerkkiosasta.

Piirustuksissa on esitetty eräs edullinen suoritus-esimerkki keksinnöstä, jossa kuviossa 1 on poikkileikkaus varaaja-kattilayhdistelmästä tarkastettuna polttimen suuttimen suunnasta kuviossa 2 on poikkileikkaus samasta yhdistelmästä 90° käännettynä.

Molemmissa kuvioissa itse lämminvesivaraaja on merkitty numerolla 1 ja sen alapuolella olevaa ns. kondessiosaa numerolla 2. Numerolla 3 on merkitty lämpölähteenä toimivaa 3 74800 lämmityskattilaa, joka tässä suoritusesimerkissä on vasta-virtaperiaatteella toimiva, joko kaasumaista tai nestemäistä polttoainetta käyttävä kattila. Oleellista on, että kattila on varustettu omalla itsenäisellä vesivaipalla 4, ja että tähän vesitilaan liittyy varaajan yläosaan sijoitettu lämmön-vaihdin 5. Kattilan vesitilan 4 Ja lämmönvaihtimen 5 yhteinen tilavuus on oltava suhteellisen pieni, sopivimmin 3-6 % varaajan tilavuudesta, optimaalisen lämmitystehon Ja -nopeuden saavuttamiseksi. Kondessiosan alapuolelle on sijoitettu neutralointiosa 6, josta palokaasut johdetaan ulos kanavaa 15 pitkin. Lämminvesivaraajaan on muotoiltu syvennys 11, johon lämmityskattila on sijoitettu joko konaan tai osittain.

Kylmä vesi otetaan varaajaan putkiyhteestä 8, joka on sijoitettu kondessiosan alaosaan, ja lämmin käyttövesi johdetaan käyttökohteeseensa putkiyhteestä 9. Patterivesi lämmitetään lämmönvaihtimessa 14 ja johdetaan lämmitysverkkoon putkella 7. On myös mahdollista ottaa patterivesi suoraan lämpimästä käyttövedestä (ns. yksivesijärjestelmä), jolloin lämmönvaihdinta 14 ei tarvita. Tällöin lämmitysverkkoon menevä vesi otetaan varaajan yläosasta ja jäähtynyt paluuvesi tuodaan varaajan alemmalle tasolle, jolloin kerrostumaa ei sekoiteta. Kiertoa lämmönvaihtimeen / varaajaan voidaan säätää venttiilillä 15, jota voidaan tarvittaessa järjestää termostaattiohjatuksi. Kondessiosa ja varaaja on yhdistetty putkilla 12 ja 13. Kondessiosaan on sijoitettu palmisllman esilämmitin 10. Kondessiosa, esilämmitin ja neutralointiosa ovat itsenäisiä, helposti irroitettavia kokonaisuuksia, samoin lämmityskattila on järjestetty helposti irrotettavaksi esimerkiksi puhdistusta varten.

Järjestelmä toimii seuraavasti: esimerkiksi lämmintä käyttövettä tarvittaessa se otetaan putkesta 9 varaajan kuumimmasta osasta. Tällöin tilalle otetaan kylmää vettä putkiyhteestä 8, mikä aiheuttaa varaajassa lämpötilan laskun ja käynnistää kattilan 3 polttimen. Kattila on edullisimmin ns. vastavirtaperiaatteella toimiva, pienellä vesitilalla varustettu ja nopeasti kuumeneva, ja sen savukanava suuntautuu 4 74800 alaspäin läpi kondessiosan. Kondessiosassa on nyt kylmää vettä, joka tehokkaasti jäähdyttää savukaasut ja ottaa talteen kondensoitumisesta vapautuvan lämpöenergian. Samalla happamat palamisjätteet valuvat neutralointiosaan 6. Kon-denssiosan tehoa lisää vielä palamisilman esilämmitin 10. Pystymal1isessa varaajassa pyrkii nyt lämmennyt vesi nousemaan ylöspäin ja viilein jää varaajan alaosaan ja kondenssi-osaan. Nopeasti kuumenevan kattilan ansiosta varaaja asettuu nopeasti tasapainoon. Patteriveden lämmönvaihdin 14 on sijoitettu varaajan yläosaan ja tarvittavat läpiviennit on järjestetty varaajan ylimpään päätyyn. Itse varaaja on edullisimmin muodoltaan pystyssä oleva ympyrälieriö, jolloin sen vaipan pinta-ala on pienempi kuin kulmikkaan. Näin pysyvät myös vaipan läpi säteilemällä ja johtumalla tapahtuvat lämpövuodot mahdollisimman pieninä.

Kuvatussa ratkaisussa on lukuisia etuja aikaisempiin ratkaisuihin nähden. Laitteisto on ensinnäkin pienikokoinen, joten se soveltuu erinomaisesti pientalokäyttöön. Varaajan lämmitykseen riittää hyvin pieni kattila, joka pienen vesi-tilansa ansiosta on myös erittäin nopea. Erillisen vesiti-lan ansiosta varaajaan ei muodostu katti lakiveä, mikä on aikaisempien laitteistojen suurimpia ongelmia. Veden kerros-tumailmiön hyväksikäytön ansiosta yläosan lämpötila on hyvin stabiili, mikä on olennaista mm. lämmitysjärjestelmän toiminnan kannalta. Tehokkaan kondessiosan ansiosta palamisjätteet erottuvat neutralointiosaan, josta ne ovat helposti poistettavissa. Pakokaasun lämpötila on helposti laskettavissa alle 40°C:een, jolloin terminen hyötysuhde on jo noin 110 % ( VVS 3/79, s. 89).

Irroitettavien yksiköiden ansiosta laitteiston puhdistus ja huolto on helppoa, vaurion sattuessa tarvitsee vaihtaa vain vaurioitunut yksikkö. Alhaisen pakokaasulämpöti1 an ansiosta voidaan savutorvena käyttää vaikkapa muoviputkea.

Esitetyssä laitteistossa on kattilan tilalla mahdollista käyttää vaikkapa sähkövastusta, tai asentaa sellainen kattilan rinnalle varakäyttölaitteeksi.

Il

Claims (5)

1. Kerrostumailmiötä hyväksikäyttävä lämminvesivaraaja-lämmityskattilayhdistelmä, joka käsittää lämpimän käyttöveden varaajan (1), kondenssiosan (2), kokonaan tai osittain varaajan vaipan sisäpuolelle sijoitetun lämmönkehit-timenä toimivan vastavirtakattilan (3), lämmönvaihtimen (3)» neutralointioean (6), sekä liitännät lämmitysjärjestelmän patterivettä (7), kylmää vettä (8) sekä lämmintä käyttövettä (9) varten tunnettu siitä, että mainitun vastavirtakattilan oman vesitilan (4-) ja lämmönvaihtimen (5) yhteinen nestetilavuus on 3-6 % varaajan (1) tilavuudesta.

2. Patenttivaatimuksen n:o 1 mukainen laite tunnettu siitä, että lämmönkehitin (3) on varustettu kondenssiosan (2) yhteyteen sovitetulla palamisilman esilämmittimellä (10).

3. Patenttivaatimuksen n:o 1 mukainen laite tunnettu siitä, että lämmönkehitin (3), kondenssiosa (2), varaaja (1), neutralointiosa (6) ja palamisilman esilämmitin (10) ovat irrotettavia yksiköitä.

4·. Patenttivaatimuksen n: o 1 mukainen laite tunnettu siitä, että varaajan valppaan on muotoiltu syvennys (11) lämmönkehitintä (3) varten.

5. Patenttivaatimuksen n:o 1 mukainen laite tunnettu siitä, että varaaja (1) ja kondenssiosa (2) ovat yhdistetyt toisiinsa putkiyhteyksin (12) ja (13).