PL64002Y1 - Buforowy wymiennik ciepła - Google Patents

Description

2 PL 64 002 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest buforowy wymiennik ciepła dla bezciśnieniowych instalacji cieplnych centralnego ogrzewania (CO) i ciepłej wody użytkowej (CWU).

Wymiennik ten przeznaczony jest do akumulowania energii cieplnej w otwartych instalacjach, w szczególności takich, w których ciepło jest wytwarzane z paliwa stałego w bezciśnieniowym kotle lub piecu z otwartym ogniem, a zwłaszcza w kominku z przestrzenią wodną, taką jak na przykład płaszcz wodny, wężownice czy opłomki.

Znane instalacje cieplne pracujące w układzie otwartym wyposażane są często w bezciśnieniowe akumulatory ciepła w postaci zbiorników wypełnionych wodą. Znane akumulatory ciepła są łączone przewodami z wlotowym i wylotowym króćcem przestrzeni wodnej bezciśnieniowego kotła lub pieca. Jednocześnie, dla zabezpieczenia znanej instalacji cieplnej przed przegrzaniem z powodu zagotowania się wody lub gwałtownym ochłodzeniem, przepisy bezpieczeństwa wymagają, aby obieg kocioł - wodny akumulator ciepła wyposażyć w bezciśnieniowe naczynie wzbiorcze (przelewowe). Z opisu patentowego PL 190133 znany jest bezciśnieniowy akumulator ciepła, służący do gromadzenia ciepła z kotła sieci cieplnej lub z kolektora słonecznego. Znany akumulator stanowi zbiornik bezciśnieniowy wypełniony wodą, zamkniętą od atmosfery przeponą z oleju parafinowego. Woda służąca do akumulacji ciepła nie jest wymieniana między akumulatorem a kotłem czy kolektorem słonecznym. Do jej podgrzewania służą dwie wężownice umieszczone wewnątrz zbiornika - jedna do przekazywania ciepła z kotła, a druga z kolektora słonecznego. Odbiór zgromadzonej w akumulatorze energii cieplnej następuje przez trzecią wężownicę umieszczoną w zbiorniku. Z opisu zgłoszenia polskiego wzoru użytkowego W. 114479 znane jest naczynie wzbiorcze, zwłaszcza do instalacji centralnego ogrzewania ze zautomatyzowaną obsługą. Znane naczynie składa się z cylindrycznego zbiornika z pokrywą. Do zbiornika zamocowane są przyłącza do systemu instalacji CO i przelewu, a poza tym zawór pływakowy do przyłączenia instalacji wodociągowej, który reguluje poziom cieczy w naczyniu. Naczynie charakteryzuje się tym, że przyłącza do systemu instalacji CO oraz przelewu stanowią tulejki przyspawane odpowiednio do dna i ściany zbiornika, a zawór regulacyjny zamontowany jest powyżej przyłącza przelewu.

Zgodnie ze wzorem, buforowy wymiennik ciepła w postaci wypełnionego wodą bezciśnieniowego zbiornika, zamkniętego pokrywą i wyposażonego wewnątrz w wężownice do pobierania zgromadzonej (zakumulowanej) energii cieplnej oraz zaopatrzonego w przelewowy króciec, a także w usytuowany powyżej przelewowego króćca pływakowy zawór do doprowadzania zimnej wody i regulowania poziomu wody w zbiorniku, charakteryzuje się tym, że zbiornik ma w górnej części wlotowy króciec, przeznaczony do łączenia z wylotem z przestrzeni wodnej kotła lub pieca, natomiast w dolnej części ma wylotowy króciec, przeznaczony do łączenia z wlotem do przestrzeni wodnej kotła lub pieca, przy czym wlotowy króciec jest przytwierdzony do płaszcza zbiornika poniżej lustra wody, a wylotowy króciec jest przytwierdzony do dna lub dolnej części płaszcza zbiornika. Jednocześnie, pływakowy zawór do doprowadzania i regulowania poziomu wody w zbiorniku jest osadzony w płaszczu zbiornika przeciwległe względem przelewowego króćca.

Poza tym, w trakcie prób prototypu buforowego wymiennika w instalacji cieplnej stwierdzono, że dla uzyskania lepszych warunków wymiany ciepła w zbiorniku i dla skuteczniejszego zabezpieczenia instalacji przed przegrzaniem w przypadku zagotowania wody w kotle korzystniej jest, gdy oba króćce - wlotowy i wylotowy są usytuowane po przeciwnych stronach zbiornika oraz gdy pływakowy zawór jest usytuowany po tej samej stronie, co wylotowy króciec, natomiast przelewowy króciec jest usytuowany po tej samej stronie, co wlotowy króciec.

Ponadto, zbiornik jest wyposażony w odpowietrzającą rurkę, osadzoną w pokrywie zbiornika lub pionowo ku górze na przelewowym króćcu. W zależności od potrzeby, odpowietrzająca rurka może mieć ujście do pomieszczenia, w którym znajduje się zbiornik lub poza to pomieszczenie.

Rozwiązanie według wzoru jest proste w budowie i skuteczne w eksploatacji. Łączy w sobie korzystne cechy wyżej opisanych rozwiązań znanych ze stanu techniki, przez co z jednej strony pozwala skutecznie zabezpieczyć instalację cieplną przed przegrzaniem lub gwałtownym ochłodzeniem, a z drugiej strony pozwala skutecznie gromadzić energię cieplną w okresach, w których bieżące zapotrzebowanie ciepła jest niższe od jego wytworzonej ilości.

Poza tym, rozwiązanie według wzoru pozwala uprościć układ instalacji cieplnej dzięki rezygnacji z wężownicy, realizującej przeponową wymianę ciepła między kotłem lub piecem a zbiornikiem bufo- 3 PL 64 002 Υ1 rowego wymiennika i wprowadzeniu w zamian tego bezprzeponowej wymiany ciepła i masy, realizowanej poprzez swobodną cyrkulację (wymianę) wody między kotłem lub piecem a zbiornikiem buforowego wymiennika.

Przedmiot wzoru uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój przez zbiornik buforowego wymiennika ciepła w pierwszej odmianie wzoru, fig. 2 -schematyczny przekrój przez zbiornik buforowego wymiennika ciepła w drugiej odmianie wzoru, fig. 3 - górny fragment zbiornika z odpowietrzającą rurką osadzoną w pokrywie, fig. 4 - górny fragment zbiornika z odpowietrzającą rurką osadzoną na przelewowym króćcu, a fig. 5 - przykładowy schemat instalacji cieplnej z wykorzystaniem buforowego wymiennika ciepła według wzoru.

Buforowy wymiennik ciepła B ma postać wypełnionego wodą zbiornika 1 ze stali nierdzewnej lub innego odpornego na korozję i temperaturę materiału.

Na zbiornik 1 jest od góry luźno nałożona pokrywa 2, co pozwala utrzymywać w zbiorniku 1 ciśnienie otoczenia.

Wewnątrz zbiornika 1 umieszczone są równolegle do siebie dwie wężownice 3 i 4, uformowane z rur miedzianych, zaś zakończenia wężownic 3 i 4 są wyprowadzone poprzez uszczelnienia, osadzone w otworach płaszcza zbiornika 1. Pozwala to uniknąć naprężeń wywołanych różnicą rozszerzalności cieplnej zbiornika 1 i wężownic 3, 4, a poza tym ułatwia remont w przypadku konieczności wymiany wężownic 3, 4.

Jedna z wężownic, przykładowo 3, służy do przyłączenia do buforowego wymiennika ciepła B przewodów instalacji CO, a druga, przykładowo 4, służy do przyłączenia przewodów CWU.

Zbiornik 1_wyposażony jest w sztywno przytwierdzone do niego, na przykład spoinami, dwa rurowe króćce - wlotowy 5 i wylotowy 6, służące do łączenia wnętrza zbiornika 1 z przestrzenią wodną bezciśnieniowego kotła lub pieca K.

Wlotowy króciec 5 jest usytuowany w górnej części zbiornika 1 i przytwierdzony do płaszcza poniżej poziomu wody, natomiast wylotowy króciec 6 jest usytuowany w dolnej części zbiornika I i zależnie od postaci wzoru, jest przytwierdzony do płaszcza lub do dna zbiornika 1.

Króćce wlotowy 5 i wylotowy 6 mogą być względem siebie usytuowane po tej samej lub po różnych stronach zbiornika 1, lecz najkorzystniejsze warunki wymiany ciepła w zbiorniku 1 uzyskuje się, gdy króćce wlotowy 5 i wylotowy 6 leżą po przeciwległych stronach zbiornika 1.

Podczas montowania buforowego wymiennika B do instalacji cieplnej, wlotowy króciec 5 łączy się przewodami z wylotowym króćcem przestrzeni wodnej kotła lub pieca K, zaś wylotowy króciec 6 łączy się z wlotowym króćcem przestrzeni wodnej kotła lub pieca K.

Powyżej poziomu wody, do płaszcza zbiornika 1 jest przytwierdzony przelewowy króciec 7, zaś powyżej niego jest usytuowany pływakowy zawór 8, służący w razie potrzeby do doprowadzania do zbiornika 1 zimnej wody (na przykład z sieci wodociągowej) oraz do regulowania jej poziomu w czasie eksploatacji buforowego wymiennika B. Pływakowy zawór 8 jest osadzony w płaszczu zbiornika 1 i usytuowany, przeciwległe względem przelewowego króćca 7.

Dla skuteczniejszego zabezpieczania instalacji przed przegrzaniem w przypadku zagotowania wody w kotle K korzystniej jest, gdy pływakowy zawór 8 jest usytuowany po tej samej stronie zbiornika 1, co wylotowy króciec 6, zaś przelewowy króciec 7 - po tej samej stronie co wlotowy króciec 5.

Ponadto, dla poprawienia komfortu eksploatacji buforowego wymiennika B przewidziano zaopatrzenie zbiornika 1 w odpowietrzającą rurkę 9. Zależnie od postaci wzoru, odpowietrzająca rurka 9 jest osadzona w pokrywie 2 zbiornika 1, lub osadzona pionowo ku górze na przelewowym króćcu 7, przy czym w obu tych postaciach wzoru odpowietrzająca rurka 9 może mieć ujście do pomieszczenia, w którym znajduje się buforowy wymiennik B lub poza to pomieszczenie.

Eksploatacja przedmiotu wzoru w przykładowym układzie instalacji cieplnej przebiega następująco.

Woda ze zbiornika 1 cyrkuluje przez wylotowy króciec 6 do kotła lub pieca K na paliwo stałe, a po podgrzaniu wraca wlotowym króćcem 5 do zbiornika 1. Ciepło zakumulowane w wodzie jest pobierane przeponowo przez wężownicę 3 do instalacji CO oraz przez wężownicę 4 do instalacji CWU.

Jeżeli ilość ciepła pobieranego do instalacji CO i CWU nagle spadnie znacznie, a w piecu lub kotle K jest nadal spalana taka sama ilość paliwa stałego, zachodzi ryzyko zagotowania wody w przestrzeni wodnej kotła lub pieca K. W przypadku nadmiernego wzrostu temperatury wody w zbiorniku 1, na przykład do 95‘O, zawór 8 jest tak wyregulowany, że pływak zanurza się, z powodu zmniejszenia się gęstości wody. Powoduje to otwarcie zaworu 8 i dopełnienie zbiornika 1 porcją zimnej wody, która wpływa do zbiorni-

Claims (6)

1. 4 PL 64 002 Υ1 ka 1 po stronie przeciwległej względem przelewowego króćca 7. Jednocześnie nadmiar ciepłej wody ze zbiornika 1 jest odprowadzany przelewowym króćcem 7 na zewnątrz zbiornika 1, przykładowo do kanalizacji. W razie potrzeby cykl ten jest samoczynnie powtarzany, tak iż nie zachodzi niebezpieczeństwo wzrostu temperatury wody w kotle lub piecu K do temperatury wrzenia, a jednocześnie dopełnianie zbiornika 1 od góry małymi porcjami wody nie wywołuje ryzyka pęknięcia kotła lub pieca K wskutek bezpośredniego gwałtownego schłodzenia go wodą. Dzięki przedstawionym powyżej cechom, rozwiązanie według wzoru można zastosować do układów cieplnych z przewodami z tworzyw sztucznych, jak na przykład z PP (polipropylenu) czy ΡΕΧ (polietylenu sieciowanego). Zastrzeżenia ochronne 1. Buforowy wymiennik ciepła w postaci wypełnionego wodą bezciśnieniowego zbiornika, zamkniętego pokrywą i wyposażonego wewnątrz w wężownice, a także zaopatrzonego w przelewowy króciec i w usytuowany powyżej przelewowego króćca pływakowy zawór, znamienny tym, że zbiornik (1) ma usytuowany w górnej części wlotowy króciec (5), natomiast w dolnej części ma usytuowany wylotowy króciec (6), przy czym wlotowy króciec (5) jest przytwierdzony do płaszcza zbiornika (1) poniżej lustra wody, a pływakowy zawór (8) jest osadzony w płaszczu zbiornika (1) przeciwległe względem przelewowego króćca (7). 1. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że wylotowy króciec (6) jest przytwierdzony do dolnej części płaszcza zbiornika (1).
2. 3. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że wylotowy króciec (6) jest przytwierdzony do dna zbiornika (1), zaś przelewowy króciec (7) jest usytuowany po tej samej stronie co wlotowy króciec (5).
3. 4. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że króćce wlotowy (5) i wylotowy (6) są usytuowane po przeciwległych stronach zbiornika (i).
4. 5. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływakowy zawór (8) jest usytuowany po tej samej stronie zbiornika (1), co wylotowy króciec (6), natomiast przelewowy króciec (7) jest usytuowany po tej samej stronie zbiornika (1), co wlotowy króciec (5).
5. 6. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w odpowietrzającą rurkę (9), osadzoną w pokrywie (2) zbiornika (i).
6. 7. Buforowy wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w odpowietrzającą rurkę (9), osadzoną pionowo ku górze na przelewowym króćcu (7).