PL190322B1 - Kocioł kondensacyjny do podgrzewania wody użytkowej i układów grzewczych - Google Patents

Abstract

1. K ocio l kondensacyjny do podgrze- wania wody uzytkowej i ukladów grzew czych, zaw ierajacy uzebrowany wymiennik ciepla wyposazony w zespól sciana sitowa-zebra, przy czym zebra p o siad aja skierowane ku dolowi ukosne w yciecia oraz posiadajacy ceramiczny palnik, zn am ien n y tym , ze cera- miczny palnik zaw iera zespól (9) w stepnego m ieszania m ajacy kalibrowany kolnierz (10) z kalibrowanym centralnym otworem (13) wlotowym pow ietrza do spalania i dysze (11) wlotu gazu palnego usytuow ana poprzecznie w stosunku do kalibrow anego kolnierza (10), przy czym przew ód (19) do przeplywu m ie- szaniny gaz pow ietrze je s t polaczony z jedn ej strony z kalibrowanym kolnierzem (10) a z dru- giej strony z ceramicznymi plytkami (16, 17) osadzonym i w elastyczn ym zesp ole u szcze- lki (18) i tym, ze ceram iczny palnik zaw iera ponadto um ieszczone blisko, naprzeciwko ceramicznych plytek (16, 17), dwie perforo- wane plytki (14, 15). FIG.3 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł kondensacyjny do podgrzewania wody użytkowej i układów grzewczych zawierający użebrowany wymiennik ciepła wyposażony w zespół ściana sitowa-żebra, przy czym żebra posiadają skierowane ku dołowi ukośne wycięcia oraz posiadający ceramiczny palnik i charakteryzujący się tym, że ceramiczny palnik zawiera zespół wstępnego mieszania mający kalibrowany kołnierz z kalibrowanym centralnym otworem wlotowym powietrza do spalania i dyszę wlotu gazu palnego usytuowaną poprzecznie w stosunku do kalibrowanego kołnierza, przy czym przewód do przepływu mieszaniny gaz powietrze jest połączony z jednej strony z kalibrowanym kołnierzem a z drugiej strony z ceramicznymi płytkami osadzonymi w elastycznym zespole uszczelki i tym, że ceramiczny palnik zawiera ponadto umieszczone blisko, naprzeciwko ceramicznych płytek, dwie perforowane płytki.

Korzystnie zebra z materiału lanego stanowią monolityczną całość z elementami kołnierzowymi, określającymi odległość pomiędzy żebrami.

Korzystnie ściana sitowa zawiera rury, połączone przez operację roztłaczania trzpienia z zebrami.

Korzystnie rury ściany sitowej są wyrównane w rzędach w stosunku do przepływu oparów.

Korzystnie wymiennik ciepła jest wykonany ze stopu aluminiowego.

Korzystnie kocioł zawiera połączony z kołnierzem kalibrowanym wentylator.

Korzystnie dolna i górna powierzchnia płytek ceramicznych jest falista.

Korzystnie kocioł ma kontrolny mikroprocesorowy układ sterujący zawierający oddzielne zespoły sterujące dla układu instalacji wody użytkowej i układu grzewczego.

Wynalazek szczególnie dotyczy kotła pozwalającego na drastyczne zredukowanie kosztów całkowitych i wymiarów, jednocześnie o bardzo skutecznym działaniu i co więcej, redukującego ilość szkodliwych emisji.

Kocioł składa się z wielu specjalnie zaprojektowanych, usytuowanych i połączonych ze sobą elementów i przedmiotowo tak szeroko ujawnionych i zilustrowanych, żeby spełniać żądane zadania.

Cechy konstrukcyjne stosowanego wymiennika ciepła pozwalają na osiągnięcie bardzo wysokiej wymiany ciepła na powierzchni jednostkowej oraz bardzo wysokiej trwałości i precyzyjności cech wymiennika ciepła.

Dzięki wysokiej wydajności przedmiotowego kotła możliwe jest zmniejszenie wagi wymiennika ciepła w granicach 35 do 40 % z 15-letnią minimalną trwałością lub okresem działania, co jest także wynikiem szczególnego zaprojektowania konfiguracji kotła, eliminującej tak zwane „martwe obszary”, gdzie temperatura może tak wzrosnąć, że spowoduje zniszczenie wymiennika ciepła.

Wczesne „zużycie” lub zjawisko korozji spowodowane przez spaliny lub opary na górze wymiennika ciepła i przez kondensat w jego dolnej części są zredukowane do bardzo niskiego poziomu.

Szkodliwe emisje, zwłaszcza emisje tlenku azotu, zostały zredukowane do bardzo niskiego poziomu w porównaniu z kotłami znanymi ze stanu techniki o tej samej mocy.

Bezdźwiękowe działanie, duża elastyczność działania dzięki szerokiemu zakresowi mocy przy jednoczesnej bardzo zmniejszonej wielkości komory spalania stanowią dalsze zalety kotła według wynalazku.

190 322

Co więcej, zastosowanie szczególnych rozwdązańkonstnikcjjnych pozwoliło na redukcję ilości mathriitc yhaameyczhgń pstashbkhgń de wypozczia palnika, w schrenih 30%.

Całko wita woalka śa zosńała SOnstycznte pmniej scona eon port ewipoir a itimejącymi kotłami, dsięhi odpowiedniemu cepaojehtowaniu hotła, którego pojedprcch ccęści contałp cizthgrńwckh i coptpmclicńwckh.

Działanie koda wsoług kjdiclazku clccs boo ohpawińdpjo, w rposók morutorowakh pacec uważne stonowanie aowocchnapch hoataolauch układów logicznych, dostępnych w handlu.

Z powyższogo żowinnp jasnz wcnikać, że ^^t^«oiżj wotio^ keunclaWu mcSsu stosować prcp optymalnych honctach i ntonuneh honctu/tawatość prcp jednoccennuch dużych horcpściach dla wytwórcy hotła i dla finalnego użytkownika.

Przedmiot wyoajazau przodstawiedy w pjayktaPzie svydohakiu on aysunku, nu kićaym fig. 1 zacednłcwia pionowy pashPaój wcdłużny pasewodu lub aury wchodcncej w nhład ściany nitowej wymiennika ciepła hotła, fig. 2 - częściowy pazePaój negmentrw wymiany teamicznej w wumihnkihu ciepła hotła, fig. 3 - paceharS blohu mienzającego pńwietace-gcc wchodcącego w nkłed pclnihc hotła, fig. 4 - pachdzi widoh hotła PondennacySzego do podgashwcnic wody użythowej i układów gacewcsych, a fig. 5 - bociny widoh hotła c fig. 4

Kocioł kondńnsaczjhz ć ”Λziaszcc.a ^n^<^^^óza^s^j^2r Co wodym ajoewazych według wynalacPu, sawkac, dodcthowo do znanych połącceń i elementów wnpńmagajncuch, użebaowcny wymieazip ciepła, pńacynłnih wuhńncnu ce ntopu aluminium, ceacmiccny pclnip o pełnym mienieniu wnłępzum oaaz pńnłańlnu uPłcd mipańpańchnńańwu.

Korzystnie rana ieb u^tana 2 sitow2 i żskra 4 wymienwiko eiapła są upytuowanew tane nponób, żeby cephwzić, pionowo popacec żebao, tacy negmezty 5, 6, 7 wymiany ciepła. żwłencccc negment 5 wymiany ciepłe me wynohn tempeaatuaę, negment 6 wymiany ciepłe jent negmentem ccęściowego nhaaplcnia, e negment 7wymiany ciepłe jent negmentem pełnej hondennacSi.

Zebra 4 zbopatrzaop tą w snczakólctc zaprojrktowńjje owby IpC wydęć i w, O.tócyt,h umiejncńwihnie, aocmiaa i Pieauneh hu dołowi powoduje, że opadający Pńndhnnat jent pihańwany w obnccay, Ptóah ną bcadco hńacyntnh dla całościowego efektywnego dciałanic wumihnniha ciepła, to czeccy w Pieauapu od ścieny 2 nitowej dlc ńztymalicńwenia dciełazia żebea 4, ptrauch tempeaatuaa jent niżnca w bhcpńśaednijj blinhości hażdej auay 3 i dla ńgacniccezia twoacenia wohół aua 3 waantwy cieczy mogącej cmniejncyć intennywność wymiany ciepła.

Co więcoj , tozmieańcoonie ccbar 4 me pt zwe 1p abw ktople hańdensńtu jtykary się c dwieme powieacchniami jednocześnie, co ccpobiega zjawinhu powtórnego paaowania mogącemu smkiejnc”ć efePtyWnńść.

Rury i zebra 4 mają 4 uoc ąruuość au celu wapehuecapśa ezybit ency „zuomuiu uę” iub cjawinhu hoaocji npńwńUńwckej wyntępńwanihm opcaów na góace wymihnnipa ciepła i hńnUennctu w dolnej jego ccęści, pacy ccym hondeznet może powodować baadco hwanową ahapyję.

Umieszczeme 0 eri^ny sitowyj naWejSu rzędsuh sur, przy czpm rosy są ρ^^^η^ι; w ntńnunpu do zacepływu ńzaaów, e felinte uhnstałtowanie góay i dołu żebea hńacynłnih zapewnia ntałe i arwnńmihanh chłodcenie popacec całkowitą pńwihacchnię użebaowanie w tez nponób paceciwUciałając jahihmuPńlwieP pńwntawaziu „martwych obncaaów” c możliwą wynńpą tempeactuaą, dcięhi ccemu zapobiegając pogaancaniu nię jahości wymihzkiha ciepła.

KonstraKoje auPcs 4 odlewane w tt ootnicrzmni 8 dla zwiększewia n°· wihacchki pńntehtńwhj auay 3 ńhaeślajnc odległości pomiędzy żebaemi 4.

Po zamońtowoniu oWtadu cpbarί nieb 3 podUawzńUsą od wnśóńątw WleśoZratnejpbróbj ce ańctłaczenia na tacpihziu co wywołuje pańgahnywzh aocnceacazie aua 3 i wymunca ich pńzteht z uhłedem żebea capewziając zcjlepnch pazhzńnchnie ciepła. Co więcej, ńbarbPa aoctłcccenia na tacpieniu powoduje Uhfńamację aua 3 w celu cwięhnchnie wewnętaznych turbulencji wody pazepływającjj wewnątac pazewodów lub aua 3, co cwięhnze wymianę ciepła pomiędzy wodą a auaami 3.

Ceramiczne palzik z palnym miaeoaniem wriepnym spiado nię z eespsłu e wodnego mienzanie zawihaajnchgń halibańwany Polnieac 10 mający ńPaśgłe centaalny otwóa 13, do htrahgń wdmuchiwane jent powietace pazec weztylatoa 12, pazy czym hclibaowcna

190 322 dysza 11 umieszczona na górze i poprzecznie do kołnierza 10 służy do dostarczania gazu, dzięki czemu zapewnione jest doskonałe wstępne mieszanie powietrze z gazem oraz redukcja objętości.

Powyżej ceramicznych płytek 16, 17 palnika usytuowane są dwie położone blisko siebie płytki 14, 15 perforowane zapewniające doskonale równomierne rozprowadzenie mieszaniny powietrze-gaz na całej powierzchni palnika. Mieszanina ta jest dostarczana przez zespół 9 wstępnego mieszania do pierwszej perforowanej płytki 14 poprzez przewód 19, na dole którego kalibrowany kołnierz 10 i dysza 11 są zamontowane.

Korzystnie powierzchnia ceramicznych płytek 16, 17, gdzie zachodzi spalanie, ma kształt falisty, zwiększając przekrój powierzchni tworzącej płomień i jednocześnie redukując wzajemne oddziaływanie poszczególnych czół płomienia.

Palnik wchodzący w skład kotła 1 według wynalazku zawiera element podpierający, podtrzymujący odpowiednio wyprofilowaną uszczelkę 18 pozwalającą na swobodne rozszerzanie się ceramicznym płytkom 16, 17 przy zachowaniu szczelności.

Kocioł 1 według wynalazku zawiera również kontrolny układ mikroprocesorowy. Układ ten kontroluje szybkość działania wentylatora dostarczającego mieszaninę powietrze-gaz, odczyty fizycznych parametrów wewnątrz i na zewnątrz kotła 1 wyłączanie i włączanie palnika kotła, jak również elektromechaniczne elementy i bezpieczeństwo działania całego kotła 1.

Układ ten jest również wyposażony w kontrolne układy logiczne PI (regulator) i PID (regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący), odpowiednio dla wody użytkowej i dla układów grzewczych oraz w serię połączeń PC (sterownik programowalny) i w urządzenie zdalnego sterowania, oraz w podwójne regulujące urządzenie z sondą klimatyczną i w monitor dla użytkownika z odnośnymi danymi diagnostycznymi i środkami przekaźnikowymi.

W związku z powyższym należy stwierdzić, że wszystkie elementy kotła zostały zweryfikowane i ulepszone w celu zoptymalizowania w najwyższym stopniu wykorzystania dostępnej przestrzeni, i powstał kocioł o tych samych możliwościach jak kotły znane ze stanu techniki ale o objętości zredukowanej o ponad 50 %.

Kształt i rozmiar wielu elementów wchodzących w skład kotła kondensacyjnego z palnikiem o pełnym wstępnym mieszaniu, zwłaszcza do wody użytkowej i układów grzewczych według wynalazku, mogą oczywiście być zmienione w zależności od wymogów bez wpływu na ujawniony zakres wynalazku.

W czasie pracy, po włączeniu wentylatora 12 i palnika po wydaniu odpowiednich poleceń z logicznego układu kontrolnego, opary rozpoczną przepływ przez wymiennik ciepła.

W pierwszym segmencie 5 wymiany ciepła opary są głównie schładzane, w drugim segmencie 6 podlegają dalszemu schłodzeniu w celu rozpoczęcia ich skraplania, a w segmencie 7 opary zostaną całkowicie skroplone.

Tak więc istnieje możliwość ograniczenia ogrzewania do żeber 4 i skutków wymiany ciepła z górnej do dolnej części, dzięki czemu w trzecim segmencie 7 można będzie zastosować niską temperaturę zapewniając pełne i skuteczne skraplanie oparów. W międzyczasie będzie możliwość utrzymania dużej różnicy temperatur wody chłodzącej przepływającej wewnątrz użebrowanego wymiennika ciepła.

Ostatni problem do rozważenia to to, że spalanie zachodzi na szerokiej porowatej powierzchni płytek ceramicznych, a płomień stanowi bardzo równomierny i zwarty „dywan” przystosowany do maksymalnego zmniejszenia szkodliwych emisji.

190 322 ja.

σα oc

FIG.4

FIG.5

190 322

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kocioł kondensacyj ny do podgrzewaniawody użnkowej i układów grzewczych , zzwierający uk-brnwcpy wymi-ppid ai-płc wypnscknpy w zespół śaicpc sitnwc-k-brc, przy azym kebrc ansicZcją sdiernwcpe du Znłewi udnśpe wyaięaic nrcz ansicZcjący cercmiczpy pclpid, zpcmieppy tym, ke aercmiazpy pclpid zcwierc zespół (9) wstęadeon mieszcpic mcjąay dalibrówcpy dełpierz (ł0) z dclibrówapym a-ptrclpym ótwórem (ł3) watowym anwietrzc Zn saclcpic i dyszę (łł) wlntu oczu aclpegn usytunwcpą póprz-czpie w stósePnu Zn dclibrówcp-oó dn^erzc (ł0), przy azym przewód (ł9) Zn przepływu mieszcpipy gcz anwietrze jest pnłączópy z jeZpej stropy z dclibrnwcpym dn^-rzem (ł0) c z Zrugi-j stropy z aeramiazpymi płytdcmi (ł6, ł7) nscZzópymi w -lcstyazpym z—spele uszazeldi (łł) i tym, z- a-rcmiazpy pclpid zawiera anpcZtó umi-szazópe blisdn, pcprz-aiwdn aercmiazpyah płyted (ł.6, ł7), Zwi- aerfórówad- płytdi (łł, ł5).
2. 2. Kocioł wedłeg z^trw. Z, znzmienny Zpm, że żebra (4) wykoncnez manericp- laneco stcnewią mnpólityazpą acłeść z elemeptcmi (8) dnłpierzówymi, nnreślającymi nZleołnść pemięZzy k-brcmi (4).

   1. Kocioł wedłeg c^sP^. Z, un acrnenny tym, że śpyina β) sitowa cawdera roo⁷ O, poR czóp- przez np-ecaję roziłcczapia trzpiepic z kebrcmi (4).
3. 4. Kocioł wedłeg zastrw. z, /nzcmenny Zyrn, ż- rwy β) śc-anułi(owej fP) sąww-jwnap- w ezęZcah w stósupnu Zn przepływu óparów.

   k. Kocioł wedłeg aasłru. Z, un actnenny tym, ze ^ιηίοηΐΆ cieyma-dp wykoncj-' te sto, pu alumipióweoó.
4. 6. Kocioł wedłen ^ftw. 1, onamienny tym, że Pa1aimz (-Od kdi-bzkwony aołączucy jest z w-ptylaióeem (łł).
5. 7. Kocioł wedłuezaetrz.l, unamiteny tym, że d^pyia ii górna powieinchpia ptyt-k(16,l p) c-rcmiazpych j-st fclistc.

   k. Kocioł wedłeg zastrw. j,znzmienny tym, ie my Ι^^ο,ϊγοΙπ) mikrppsocaserows' ena-d it-rująay zaui-rcjąay óZZzielpe z-spó)y st-iejąc- ZU udłcZu ipstclcaji wóZy ukytdówej i udłcZu oeeewazeon.

   PrzedmioZem we'nalazUy jęci ner-oł ca podgiwewZnia wody kwyiZywej i ud^Zów orzewazach stósówapy zw^zazc w un)cZcch c-ptralpeoó nerzeuapla.

   kak wiacdmo premukcja zenyraj ρό(— dw ogóZnego udytku, ólme oó pżytZu

   Zemnweoó, stcpewi aercz więdsze zcipteresówcpi- óZbióraów jcd i próZuaeptów ureąZeeń orz-wazych ze wzolęZu pc nepi-azpeść sprnstcpic współaz—spym wamcoapióm rypdu wapidcrąaym z istpi-jąaych przepisów, zekacic, szdnZliwyah emisji, wieldeśai, desztów i tym pnZebpe.

   W związku w tym Ζάοϊο) gnóawczy,ytóry sUnowi podstawę Zażdwgo akZy0p enzawezeoe, był aóZZawapy prz-z przemysł w t—j Zzi-Zzipie, w estatpiah lctcal, wielu próbem pre—aipientówapic w aelu Zóstósówapia się Ze wzrastcjących wymnoćw iypnu.

   Z drugie) stuonj , w isłnieiących kodai), prcy sppie^an^u peisaeena wp—.es prok—jmu t-chpiazpeoó występują pcstęaujące pieoeZpóśai.

   Kotły t^ie m^cd -to)agkowd ddew soZue—ry, ceeaia będą^ skZtkiem utego pzo-elrtu caj ł-oe urząZz—pic.

   190 322

   Podczas gdy szkodliwe emisje zostały znacznie zredukowane w kotłach znanych ze stanu techniki, nie spełniają one jednak nowych wymogów prawnych, które stają się coraz bardziej restrykcyjne i w skali krajowej i międzynarodowej.

   Co więcej, omawiane kotły mają stosunkowo wysoki pobór mocy spowodowany niską wydajnością spalania oraz wysokie koszty wytwarzania i działania wynikające z dużych ilości użytych materiałów i nie całkiem optymalnymi projektami z punktu widzenia konstrukcji.

   Następną niekorzystną cechą jest stosunkowo krótki okres działania kotłów wstępnych spowodowany zmiennym czasem działania głównych elementów kotłów, takich jak na przykład wymienniki ciepła.

   W końcu, nowoczesne wymagania, o charakterze prawnym i dotyczące działania, żądają kapilarnej kontroli każdego parametru dotyczącego działania kotła, przez co znacznie podnoszą kompleksowość elektronicznych urządzeń kontrolnych, które, jeśli nie zostaną odpowiednio zaprojektowane, mogą stanowić słaby punkt w całym układzie grzewczym.