RU2230262C2

RU2230262C2 - Hot water supply plant (versions)

Info

Publication number: RU2230262C2
Application number: RU2002121867/06A
Authority: RU
Inventors: А.А. Сердюков (RU); А.А. Сердюков; А.М. Сердюков (RU); А.М. Сердюков
Original assignee: Сердюков Алексей Алексеевич; Сердюков Алексей Максимович
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-06-10
Also published as: RU2002121867A

Abstract

FIELD: hot water supply systems and heating systems. SUBSTANCE: proposed plant includes hot-water boiler and direct and reverse branch pipes connected to heating system and smoke stack whose lower part is made in form of ring-shaped economizer with direct and reverse branch pipes; direct and reverse branch pipes are connected in lower portion with capacitance boiler divided into lower and upper parts by means of water heater which is connected to heating system and provided with hot water supply branch pipe and cold tapping water supply branch pipe. According to first version, capacitance boiler and economizer are filled with tapping water forming natural water circulating loop which is heated by flue gases; capacitance boiler is mounted in upper portion of economizer. According to second version, economizer and capacitance boiler form forced circulation loop of water heated by flue gases and capacitance boiler is mounted in lower portion of economizer and pump is mounted on pipe line connecting the lower portion of capacitance boiler with reverse branch pipe of ring-shaped economizer. EFFECT: enhanced efficiency; low cost of water heating process. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам горячего водоснабжения и может быть использовано в автономных системах горячего водоснабжения и отопления.The invention relates to hot water supply systems and can be used in autonomous hot water supply and heating systems.

Известна котельная установка с естественной циркуляцией теплоносителя, содержащая котел с дымовой трубой, подводящей трубой и обратной линией, расширительный бачок с переливной трубкой, расположенный в верхней части здания, при этом дымовая труба выполнена в виде кольцеобразной водогрейной рубашки котла, а высота котла с дымовой трубой соизмерима с высотой здания, причем расширительный бачок установлен в верхней части дымовой трубы, а внутренний объем дымовой трубы снабжен в нижней части конденсатоотводчиком (см. пат. RU 2117215, кл. F 22 В 33/18).Known boiler plant with natural circulation of the coolant, containing a boiler with a chimney, a supply pipe and a return line, an expansion tank with an overflow pipe located in the upper part of the building, while the chimney is made in the form of a ring-shaped boiler jacket, and the height of the boiler with a chimney commensurate with the height of the building, and the expansion tank is installed in the upper part of the chimney, and the internal volume of the chimney is equipped with a steam trap in the lower part (see US Pat. RU 2117215, class F 22 V 33/18) .

Недостатком данной установки является невозможность охладить внутреннюю часть экономайзера, стенку дымовой трубы ниже температуры теплоносителя.The disadvantage of this installation is the inability to cool the inside of the economizer, the wall of the chimney below the temperature of the coolant.

Известна пиковая водогрейная котельная, содержащая включенные в сетевой трубопровод водогрейный котел, вакуумный деаэратор подпиточной воды с трубопроводами исходной воды, греющего агента и деаэрированной подпиточной воды, последний из которых подключен к сетевому трубопроводу, при этом трубопровод греющего агента подключен к вакуумному деаэратору через расположенный в газоходе водогрейного котла первый по ходу уходящих газов поверхностный теплообменник, а трубопровод деаэрированной подпиточной воды подключен к сетевому трубопроводу через расположенный в этом же газоходе второй по ходу уходящих газов поверхностный теплообменник (см. пат. RU 2184309, кл. F 22 D 1/00).There is a known peak hot water boiler house containing a hot water boiler, a vacuum make-up water deaerator with feed water pipes, a heating agent and a deaerated make-up water, the last of which is connected to a network pipe, while the heating agent pipe is connected to a vacuum deaerator through a duct located in the gas duct water boiler, the first surface-mounted heat exchanger along the flue gas, and the deaerated make-up water pipeline is connected to the network pipe water through the second surface heat exchanger located in the same flue gas (see Pat. RU 2184309, class F 22 D 1/00).

Недостатком данной котельной является сложность конструкции, высокие затраты на подогрев воды.The disadvantage of this boiler room is the complexity of the design, high costs of heating the water.

Известна котельная установка, содержащая бытовой котел, соединенный в своей верхней части с газоходом котла и с трубами прямой линии отопления, а в нижней - с обратной линией отопления, и экономайзер, размещенный в нижней части газохода и подключенный к водогрейным трубам системы горячего водоснабжения, при этом экономайзер выполнен в виде внутренней и наружной рубашек газохода и центральной трубы, образующих кольцевое сечение, рубашки соединены соответственно с трубами прямой линии отопления и водогрейными трубами системы горячего водоснабжения, а центральная труба выполнена с закругленными концами, размещенными соосно с трубами прямой линии отопления и подключенными к внутренней рубашке газохода (см. пат. РФ №2105927, кл. F 22 D 1/36).A boiler plant is known that contains a household boiler connected in its upper part to the boiler duct and to the pipes of the direct heating line, and at the bottom to the reverse heating line, and an economizer located in the lower part of the duct and connected to the hot water pipes of the hot water supply system, In this case, the economizer is made in the form of an inner and outer jacket of the gas duct and a central pipe forming an annular cross section; equipment, and the central pipe is made with rounded ends placed coaxially with the pipes of the straight heating line and connected to the inner jacket of the duct (see US Pat. RF No. 2105927, class F 22 D 1/36).

Недостатком данной установки является невозможность охладить внутреннюю часть экономайзера стенку дымовой трубы, ниже температуры теплоносителя.The disadvantage of this installation is the inability to cool the inside of the economizer wall of the chimney, below the temperature of the coolant.

Наиболее близким аналогом изобретения, охарактеризованного в первом и втором независимых пунктах формулы изобретения, является техническое решение по патенту RU 2090804, F 24 В 7/00, 20.09.1997, которое содержит водогрейный котел с прямым и обратным патрубками, подключенными к системе отопления, патрубок подачи холодной водопроводной воды, дымовую трубу, нижняя часть которой выполнена в виде экономайзера с прямым и обратным патрубками, соединенными с емкостным бойлером, разделенным на две части - верхнюю и нижнюю - и снабженным патрубком горячей воды, при этом емкостный бойлер и экономайзер заполнены водопроводной водой и образуют контур естественной циркуляции нагреваемой отходящими дымовыми газами водогрейного котла воды. Недостатком этого технического решения является низкий КПД. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению КПД водогрейного котла и удешевлению нагрева воды.The closest analogue of the invention described in the first and second independent claims is the technical solution according to patent RU 2090804, F 24 V 7/00, 09/20/1997, which contains a hot water boiler with direct and return pipes connected to the heating system, pipe cold tap water supply, a chimney, the lower part of which is made in the form of an economizer with direct and return pipes connected to a capacitive boiler, divided into two parts - upper and lower - and equipped with a hot water pipe, at the same time, the capacitive boiler and economizer are filled with tap water and form the natural circulation circuit of the water heated by the exhaust flue gases of the boiler. The disadvantage of this technical solution is the low efficiency. The technical result that can be achieved using the present invention is to increase the efficiency of the boiler and reduce the cost of water heating.

Технический результат достигается с помощью установки горячего водоснабжения, содержащей водогрейный котел с прямым и обратным патрубками, дымовую трубу, нижняя часть которой выполнена в виде кольцеобразного экономайзера, и емкостный бойлер с патрубками холодной и горячей воды с подогревателем, при этом емкостный бойлер установлен в верхней части экономайзера и разделен с помощью подогревателя на две части - нижнюю, соединенную прямым и обратным патрубками с экономайзером, и верхнюю часть, нагреваемую подогревателем, при этом емкостный бойлер и экономайзер заполнены водопроводной водой и образуют контур естественной циркуляции нагреваемой отходящими дымовыми газами водогрейного котла воды.The technical result is achieved by installing a hot water supply containing a boiler with direct and return pipes, a chimney, the lower part of which is made in the form of an annular economizer, and a capacitive boiler with cold and hot water pipes with a heater, while a capacitive boiler is installed in the upper part the economizer and is divided with the help of the heater into two parts - the lower part connected by direct and return pipes to the economizer, and the upper part heated by the heater, while capacitive The first boiler and economizer are filled with tap water and form the natural circulation circuit of the water heated by the flue gases of the boiler.

Установка горячего водоснабжения, содержащая водогрейный котел с прямым и обратным патрубками, дымовую трубу, нижняя часть которой выполнена в виде кольцеобразного экономайзера, емкостный бойлер с патрубками холодной и горячей воды с подогревателем, при этом емкостный бойлер установлен в нижней части экономайзера и разделен с помощью подогревателя на две части - нижнюю, соединенную прямым и обратным патрубками с экономайзером, и верхнюю часть, нагреваемую за счет естественной циркуляции теплоносителя водогрейного котла, при этом емкостный бойлер и экономайзер заполнены водопроводной водой, а на трубопроводе, соединяющем нижнюю часть емкостного бойлера с обратным патрубком кольцеобразного экономайзера, установлен насос. Бойлер и экономайзер образуют дополнительный контур принудительной циркуляции воды, нагреваемой отходящими дымовыми газами водогрейного котла.A hot water supply installation comprising a hot water boiler with direct and return pipes, a chimney, the lower part of which is made in the form of an annular economizer, a capacitive boiler with cold and hot water pipes with a heater, while a capacitive boiler is installed in the lower part of the economizer and is separated by a heater in two parts - the lower part, connected by direct and return pipes with an economizer, and the upper part, heated by the natural circulation of the coolant of the boiler, while the tank This boiler and economizer are filled with tap water, and a pump is installed on the pipeline connecting the lower part of the capacitive boiler to the return pipe of the ring-shaped economizer. The boiler and economizer form an additional circuit of forced circulation of water, heated by the flue gases of the boiler.

На фиг.1 изображена установка горячего водоснабжения (вариант 1). На фиг.2 изображена установка горячего водоснабжения (вариант 2). Установка горячего водоснабжения (вариант 1) состоит из водогрейного котла 1 с прямым 2 и обратным 3 патрубками системы отопления (на фиг. не показана), дымовой трубы 4, выполненной в нижней части в виде кольцеобразного экономайзера 5, снабженного прямым 6 и обратным 7 патрубками и содержащего в нижней части полость 8 для сбора конденсата и конденсатоотводящую трубку 9, емкостного бойлера 10 с патрубками 11 холодной и 12 горячей воды с подогревателем 15, подключенным через патрубок прямой 14 и обратный 15 воды к системе отопления. Емкостный бойлер 10 установлен в верхней части экономайзера 5 и разделен с помощью подогревателя 15 на две части - нижнюю, соединенную прямым 6 и обратным 7 патрубками с экономайзером 5, и верхнюю часть, нагреваемую подогревателем 15, причем емкостный бойлер 10 и экономайзер 5 заполнены водопроводной водой при температуре 5-20°С и образуют контур естественной циркуляции воды, нагреваемой отходящими дымовыми газами водогрейного котла 1.Figure 1 shows the installation of hot water supply (option 1). Figure 2 shows the installation of hot water supply (option 2). The hot water supply installation (option 1) consists of a boiler 1 with direct 2 and 3 return pipes for the heating system (not shown in Fig.), A chimney 4 made in the lower part in the form of an annular economizer 5, equipped with direct 6 and return 7 pipes and containing in the lower part of the cavity 8 for collecting condensate and a condensate drain pipe 9, a capacitive boiler 10 with pipes 11 for cold and 12 hot water with a heater 15 connected through a pipe straight 14 and return 15 of the water to the heating system. A capacitive boiler 10 is installed in the upper part of the economizer 5 and is divided into two parts with the help of a heater 15 - the lower one connected by a direct 6 and 7 return pipes with the economizer 5, and the upper part heated by the heater 15, and the capacitive boiler 10 and the economizer 5 are filled with tap water at a temperature of 5-20 ° C and form the circuit of the natural circulation of water, heated by the exhaust flue gases of the boiler 1.

Установка горячего водоснабжения (вариант 2) состоит из водогрейного котла 1 с прямым 2 и обратным 3 патрубками системы отопления (на фиг. не показана), дымовой трубы 4, выполненной в нижней части в виде кольцеобразного экономайзера 5, снабженного прямым 6 и обратным 7 патрубками и содержащего в нижней части полость 8 для сбора конденсата и конденсатоотводящую трубку 9, емкостного бойлера 10 с патрубками 11 холодной и 12 горячей воды и с подогревателем 13, подключенным через прямой 2 и обратный 5 патрубки к водогрейному котлу 1. На трубопроводе, соединяющем нижнюю часть емкостного бойлера 10 с обратным 7 патрубком экономайзера 5, установлен насос 16. Емкостный бойлер 10 установлен в нижней части экономайзера 5 и разделен с помощью подогревателя 15 на две части - нижнюю, соединенную прямым 6 и обратным 7 патрубками с экономайзером 5, и верхнюю часть, нагреваемую за счет естественной циркуляции теплоносителя водогрейного котла 1. Емкостный бойлер 10 и экономайзер 5 заполнены водопроводной водой и образуют контур принудительной циркуляции воды, нагреваемой отходящими дымовыми газами водогрейного котла 1.The hot water supply installation (option 2) consists of a boiler 1 with direct 2 and 3 return pipes for the heating system (not shown in Fig.), A chimney 4, made in the lower part in the form of an annular economizer 5, equipped with direct 6 and return 7 pipes and containing in the lower part a condensate collecting cavity 8 and a condensate drain pipe 9, a capacitive boiler 10 with cold and 12 hot water nozzles 11 and with a heater 13 connected through a direct 2 and return 5 nozzles to the boiler 1. On the pipeline, connecting the pump 16 is installed at the bottom of the capacitive boiler 10 with the 7 return pipe of the economizer 5, the capacitive boiler 10 is installed in the lower part of the economizer 5 and is divided into two parts with the help of the heater 15 - the lower one connected by direct 6 and 7 return pipes with the economizer 5, and the upper part, heated due to the natural circulation of the coolant of the boiler 1. The capacitive boiler 10 and economizer 5 are filled with tap water and form a forced circulation circuit of the water heated by the flue gases of the boiler otla 1.

Установка горячего водоснабжения (вариант 1, 2) работает следующим образом.Installation of hot water supply (option 1, 2) works as follows.

Дымовые газы водогрейного котла 1 с патрубками прямым 2 и обратным 5 поступают в экономайзер 5 и, отдав часть тепла, по дымовой трубе 4 удаляются в атмосферу. Вода, поступающая из емкостного бойлера 10, установленного в верхней части экономайзера 5, по патрубку 7 в нижнюю часть экономайзера 5, нагревается и движется вверх по рубашке экономайзера 5 и по патрубку 6 поступает в нижнюю часть емкостного бойлера 10, образуя дополнительный контур естественной циркуляции нагреваемой воды. Ввиду того, что температура воды, поступающей из водопровода через патрубок 11 в нижнюю часть емкостного бойлера 10 и нижнюю часть экономайзера 5, составляет 5-20°С, дымовые газы охлаждаются на внутренней стенке экономайзера 5 и конденсируются, при этом водяные пары и капли конденсата попадают в полость 8 и отводятся по конденсатоотводящей трубке 9. Вода постепенно нагревается за счет естественной циркуляции, получая тепло от дымовых газов. После того как вода нагревается до 56° С (точка росы дымовых газов при использовании газообразного топлива), влага, содержащаяся в дымовых газах, перестает конденсироваться на внутренней стенке экономайзера, но при этом в случае, если через патрубок 12 горячей воды происходит отбор воды, холодная вода поступает в нижнюю часть емкостного бойлера 10 и экономайзера 5 и процесс образования конденсата на внутренней стенке экономайзера возобновляется. Теплосодержание дымовых газов эффективно используется для горячего водоснабжения, а вода в верхней части емкостного бойлера 5 нагревается с помощью подогревателя 13 и поступает в систему отопления с помощью патрубков 14 и 15.The flue gases of the boiler 1 with direct 2 and return 5 nozzles enter the economizer 5 and, having given part of the heat, are removed through the chimney 4 to the atmosphere. The water coming from the capacitive boiler 10 installed in the upper part of the economizer 5 through the pipe 7 to the lower part of the economizer 5 is heated and moves up the jacket of the economizer 5 and through the pipe 6 enters the lower part of the tank 10, forming an additional circuit of the natural circulation of the heated water. Due to the fact that the temperature of the water coming from the water supply through the pipe 11 to the lower part of the capacitive boiler 10 and the lower part of the economizer 5 is 5-20 ° C, the flue gases are cooled on the inner wall of the economizer 5 and condense, while water vapor and condensate droplets fall into the cavity 8 and are discharged through the condensate drain pipe 9. Water is gradually heated due to natural circulation, receiving heat from flue gases. After the water is heated to 56 ° C (the dew point of the flue gases when using gaseous fuels), the moisture contained in the flue gases ceases to condense on the inner wall of the economizer, but if water is drawn through the hot water pipe 12, cold water enters the lower part of the capacitive boiler 10 and the economizer 5 and the condensation process on the inner wall of the economizer resumes. The heat content of the flue gases is effectively used for hot water supply, and the water in the upper part of the tank 5 is heated using a heater 13 and enters the heating system using pipes 14 and 15.

Дымовые газы водогрейного котла 1 с патрубками прямым 2 и обратным 5 поступают в экономайзер 5 и, отдав часть тепла, по дымовой трубе 4 удаляются в атмосферу. Вода, подаваемая насосом 16 из емкостного бойлера 10 по патрубку 7, поступает в нижнюю часть экономайзера 5, нагревается и по патрубку 6 поступает в нижнюю часть емкостного бойлера 10, ввиду того, что температура воды, поступающая из водопровода через патрубок 11 в нижнюю часть емкостного бойлера 10 и нижнюю часть экономайзера 5 составляет 5-20°С, дымовые газы охлаждаются, на внутренней стенке экономайзера 5 конденсируются водяные пары, капли конденсата попадают в полость 8 и отводятся по конденсатоотводящей трубке 9. Вода постепенно нагревается, получая тепло дымовых газов. После того, как вода нагревается до 56°С (точка росы дымовых газов при использовании газообразного топлива), влага, содержащаяся в дымовых газах, перестает конденсироваться на внутренней стенке экономайзера, но при этом в случае, если через патрубок 12 горячей воды происходит отбор воды, холодная вода поступает в нижнюю часть емкостного бойлера 10 и экономайзера 5 и процесс образования конденсата на внутренней стенке экономайзера возобновляется. Теплосодержание дымовых газов эффективно используется для горячего водоснабжения. Подогреватель 13 служит для дополнительного нагрева горячей воды и может подключаться к другому источнику тепла.The flue gases of the boiler 1 with direct 2 and return 5 nozzles enter the economizer 5 and, having given part of the heat, are removed through the chimney 4 to the atmosphere. The water supplied by the pump 16 from the tank 10 through the pipe 7 enters the bottom of the economizer 5, heats up and through the pipe 6 enters the bottom of the tank 10, because the temperature of the water coming from the water supply through the pipe 11 to the bottom of the tank the boiler 10 and the lower part of the economizer 5 is 5-20 ° C, the flue gases are cooled, water vapor condenses on the inner wall of the economizer 5, droplets of condensate fall into the cavity 8 and are discharged through the condensate drain pipe 9. The water gradually heats up, uchaya warm flue gases. After the water is heated to 56 ° C (the dew point of the flue gas when using gaseous fuel), the moisture contained in the flue gas ceases to condense on the inner wall of the economizer, but in this case, if water is drawn through the hot water pipe 12 , cold water enters the lower part of the capacitive boiler 10 and the economizer 5 and the condensation process on the inner wall of the economizer resumes. The heat content of flue gases is effectively used for hot water supply. The heater 13 is used for additional heating of hot water and can be connected to another heat source.

Предлагаемое изобретение (варианты) по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: повышение КПД водогрейного котла на 7-12%; удешевление нагрева воды; упрощение конструкции установки горячего водоснабжения; экологическая чистота окружающей среды.The present invention (options) in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages: increased efficiency of the boiler by 7-12%; cheaper water heating; simplification of the design of the hot water installation; ecological cleanliness of the environment.

Claims

1. Installation of hot water supply, comprising a hot water boiler with direct and return pipes connected to the heating system, a cold water supply pipe, a chimney, the lower part of which is designed as an economizer with direct and return pipes connected to a capacitive boiler, divided into two parts: upper and lower, and equipped with a hot water pipe, while the capacitive boiler and economizer are filled with tap water and form the natural circulation circuit of the heated water by the exhaust flue gas boiler, characterized in that the said cold water supply pipe is equipped with a capacitive boiler, the economizer is ring-shaped, the capacitive boiler is installed in the upper part of the economizer and is divided into the two parts by means of a heater connected to the heating system, while the boiler is connected to the return and straight branch pipes of the economizer in the lower part.

2. Hot water supply installation, comprising a hot water boiler with direct and return pipes connected to the heating system, a cold water supply pipe, a chimney, the lower part of which is designed as an economizer with direct and return pipes connected to a capacitive boiler, divided into two parts: upper and lower, and equipped with a hot water pipe, while the capacitive boiler and economizer are filled with tap water and form a water circulation circuit heated by the flue gas boiler, characterized in that the said cold water supply pipe is equipped with a boiler, the economizer is ring-shaped, the capacitive boiler is installed in the lower part of the economizer and is divided into the two parts by means of a heater connected to the heating system, the boiler is connected to the return and direct pipes of the economizer in the lower part, on the pipeline connecting the lower part of the capacitive boiler with the return pipe of the ring-shaped economizer, a pump is installed, while the economizer and the capacitive bo The boiler forms a forced circulation circuit of the water heated by the flue gases of the boiler.