RU2759582C1

RU2759582C1 - Double-circuit gas-fired water heater

Info

Publication number: RU2759582C1
Application number: RU2021105867A
Authority: RU
Inventors: Юрий Хакимович Хабибуллин; Ренат Ахатович Садыков; Алексей Владимирович Кодылев
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-11-15

Abstract

FIELD: thermal power engineering.SUBSTANCE: invention relates to thermal power engineering, namely to heating and hot water supply of residential, public and industrial buildings. The essence of the present invention is that to obtain high-quality hot water in heating and hot water supply systems, as well as to increase the service life and increase the efficiency in the water heater of "tank-in-tank" type, the inner tank is made of foam metal (foam steel, foam aluminum, foam copper, etc.) without welded seams by the casting method. To improve the quality of heated water, devices for water purification from impurities are installed at the cold-water inlets to the inner and outer tanks. In addition, for more efficient operation of the water heater and self-cleaning from solid combustion products (soot, scale, etc.), the turbulator elements are made of shape memory material.EFFECT: improvement of heating and hot water supply of residential, public and industrial buildings.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к отоплению и горячему водоснабжению жилых, общественных и промышленных зданий.The invention relates to heat power engineering, namely to heating and hot water supply of residential, public and industrial buildings.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение горячей воды высокого качества, увеличение срока эксплуатации и повышение КПД устройства.The technical result of the claimed invention is to obtain high quality hot water, increase the service life and increase the efficiency of the device.

Известен котел отопительный водогрейный газовый каскадный, содержащий вертикально ориентированный корпус, два установленных один под другим топочных модуля с топочными камерами и газовыми горелками, теплообменными поверхностями с расположенными над топочными камерами верхними теплообменниками с пучками медных оребренных труб и нижними теплообменниками в виде полых элементов из листового материала, расположенными по периметру вокруг топок и самостоятельные для каждого модуля дымоотводы и патрубки входа и выхода воды, причем каждый модуль снабжен самостоятельным микропроцессорным управлением с единой для котла приборной панелью управления (патент РФ №2381421 МПК F24H 1/00, опубл.10.02.1010).Known boiler heating hot water gas cascade, containing a vertically oriented housing, two installed one under the other combustion modules with combustion chambers and gas burners, heat exchange surfaces with upper heat exchangers located above the combustion chambers with bundles of copper finned tubes and lower heat exchangers in the form of hollow elements made of sheet material located along the perimeter around the furnaces and independent for each module chimneys and water inlet and outlet pipes, and each module is equipped with an independent microprocessor control with a single control panel for the boiler (RF patent No. 2381421 IPC F24H 1/00, publ. 10.02.1010) ...

Недостатком считается сложность конструкции котла, что создает трудности при его эксплуатации вдали от мест его технического обслуживания.The disadvantage is the complexity of the boiler design, which creates difficulties when operating it away from the places of its maintenance.

Известны водонагреватели бельгийской компании ACV типа «бак в баке» (http ps://acv.ru/products), содержащие внутренний бак из нержавеющей стали с входным и выходным патрубками греющей жидкости. Баки соединены сварным соединением по периметру патрубков.Known water heaters of the Belgian company ACV of the "tank in tank" type (http ps: //acv.ru/products), containing an inner tank made of stainless steel with inlet and outlet pipes of the heating liquid. The tanks are connected by a welded joint along the perimeter of the branch pipes.

К недостаткам данной конструкции относится наличие сварных швов при изготовлении внутреннего бака из нержавеющей стали. В процессе эксплуатации на поверхности сварных швов образуется пористый оксидный слой, который с течением времени ослабляет стойкость сварного соединения к коррозии, что является причиной разрушения швов, приводящая к сокращению срока службы водонагревателя.The disadvantages of this design include the presence of welded seams in the manufacture of the inner tank from stainless steel. During operation, a porous oxide layer forms on the surface of the welded joints, which over time weakens the resistance of the welded joint to corrosion, which causes the destruction of the seams, leading to a reduction in the service life of the water heater.

Изобретение направлено на повышение надежности устройства, улучшения качества получаемой воды для горячего водоснабжения (санитарной воды) и теплоносителя для системы отопления.The invention is aimed at increasing the reliability of the device, improving the quality of the water produced for hot water supply (sanitary water) and the coolant for the heating system.

Результат достигается тем, что в газовом водонагревателе типа «бак в баке», включающем внутренний бак для санитарной воды, внешний бак для теплоносителя и газовую горелку, согласно изобретения внутренний бак выполнен из пенометалла без сварных швов литейным методом, обеспечивающем полную герметичность бака, его повышенную прочность, отсутствие мест концентрации коррозийных процессов, которыми являются сварные швы, а также увеличение КПД устройства.The result is achieved by the fact that in a gas water heater of the "tank in a tank" type, including an internal tank for sanitary water, an external tank for a heating agent and a gas burner, according to the invention, the internal tank is made of foam metal without welded seams by the casting method, which ensures complete tightness of the tank, its increased strength, absence of places of concentration of corrosive processes, which are welded seams, as well as an increase in the efficiency of the device.

Результат достигается также тем, что для улучшения качества санитарной воды и теплоносителя для системы отопления на вводы холодной воды во внутренний и внешний баки установлены устройства для очистки воды от примесей (например, мембранные картриджи).The result is also achieved by the fact that in order to improve the quality of sanitary water and heat carrier for the heating system, devices for water purification from impurities (for example, membrane cartridges) are installed at the cold water inlets to the internal and external tanks.

Результат достигается также тем, что для более эффективной работы водонагревателя и осуществления самоочищения от твердых продуктов сгорания элемента турбулизатора выполнены из материала с памятью формы.The result is also achieved by the fact that for more efficient operation of the water heater and self-cleaning from solid combustion products, the turbulator elements are made of shape memory material.

На фиг.1 показан предлагаемый водонагреватель, на фиг.2 разрез водонагревателя. Двухконтурный газовый водонагреватель состоит из прямоугольного шкафа 1 с тепловой изоляцией 2, внутри которого расположен котел типа «бак в баке» 3, газогорелочное устройство и патрубок выхода продуктов сгорания 5. Внутри патрубка 5 размещен турбулизатор 6, выполненный например, в виде спирали из материала с памятью формы. Патрубок выхода подуктов сгорания 5, проходящий через стену жилого помещения 7 снабжен конусообразным насадком 8. Для улучшения качества получаемой горячей воды на вводах холодной воды во внутренний и внешний баки установлены устройства для очистки воды от примесей 9 и 10.Figure 1 shows the proposed water heater, figure 2 is a section of the water heater. A double-circuit gas water heater consists of a rectangular cabinet 1 with thermal insulation 2, inside which there is a tank-in-a-tank boiler 3, a gas burner device and a combustion products outlet 5. Inside the 5, a turbulator 6 is placed, made, for example, in the form of a spiral made of material with shape memory. Combustion outlet 5, passing through the wall of dwelling 7, is equipped with a cone-shaped nozzle 8. To improve the quality of the obtained hot water, devices for water purification from impurities 9 and 10 are installed at the cold water inlets to the inner and outer tanks.

Водонагреватель работает следующим образом. Горючий газ из газопровода через систему автоматизации поступает в топку на газогорелочное устройство 4, где воспламеняется и нагревает теплоноситель, содержащийся во внешнем баке, откуда горячая вода может подаваться в систему отопления. Одновременно теплоноситель внешнего бака подогревает санитарную воду, находящуюся во внутреннем баке, изготовленному из пенометалла, например из пеностали, пеноалюминия, пеномеди и т.п., уникальная сетчато-ячеистая структура которого обеспечивает лучшие условия теплообмена при прохождении потока жидкости даже при малых числах Рейнольдса, турбулизирует и интенсивно перемешивает жидкость вблизи внутреннего бака, что приводит к увеличению КПД нагревателя. Для улучшения качества санитарной воды и теплоносителя для системы отопления на вводы холодной воды во внутренний и внешний баки установлены устройства для очистки воды от примесей, например мембранные картриджи 9 и 10.The water heater works as follows. Combustible gas from the gas pipeline through the automation system enters the furnace to the gas burner device 4, where it ignites and heats the coolant contained in the external tank, from where hot water can be supplied to the heating system. At the same time, the coolant of the external tank heats up the sanitary water in the internal tank, made of foam metal, for example, from foam steel, foam aluminum, foam copper, etc., the unique mesh-cell structure of which provides better conditions for heat transfer during the flow of liquid even at low Reynolds numbers, turbulizes and intensively mixes the liquid near the internal tank, which leads to an increase in the efficiency of the heater. To improve the quality of sanitary water and heat carrier for the heating system, devices for water purification from impurities, for example, membrane cartridges 9 and 10, are installed at the cold water inlets to the internal and external tanks.

Образовавшийся в результате горения газообразного топлива поток раскаленных газов, отдав часть энергии теплоносителю, поступает в патрубок выхода продуктов сгорания 5, где обтекает криволинейные поверхности турбулизатора 6, выполненного из материала с памятью формы. Турбулизатор 6 замедляет скорость потока нагретых газов, закручивает и прижимает его к поверхности бака, увеличивая время теплообмена и повышая КПД водонагревателя. Одновременно происходит налипание твердых частиц, образующихся при горении топлива на поверхность турбулизатора. При выключении водонагревателя температура турбулизатора падает, и он принимает более простую форму (например, форму пластины), с которой налипшие твердые частицы продуктов сгорания (сажи, окалины и т.д.) осыпаются и могут быть легко удалены. При включении нагревателя температура турбулизатора повышается, и он вновь приобретает сложную форму, например форму спирали, турбулизируя нагретый поток продуктов сгорания топливного газа.The stream of incandescent gases formed as a result of combustion of gaseous fuel, having given part of the energy to the coolant, enters the combustion products outlet 5, where it flows around the curved surfaces of the turbulator 6 made of shape memory material. The turbulator 6 slows down the flow rate of heated gases, twists and presses it to the surface of the tank, increasing the heat exchange time and increasing the efficiency of the water heater. At the same time, solid particles formed during the combustion of fuel adhere to the surface of the turbulator. When the water heater is turned off, the temperature of the turbulator drops, and it takes on a simpler shape (for example, the shape of a plate), from which adhered solid particles of combustion products (soot, scale, etc.) crumble and can be easily removed. When the heater is turned on, the turbulator temperature rises, and it again takes on a complex shape, for example, a spiral shape, turbulizing the heated flow of fuel gas combustion products.

Claims

1. Gas water heater of the "tank in tank" type, including an internal tank for sanitary water, an external tank for a heating agent and a gas burner, characterized in that the internal tank is made of foam metal without welded seams by the casting method, which ensures complete tightness of the tank, its increased strength, the absence of places of concentration of corrosion processes, which are welded seams, as well as an increase in the efficiency of the device.

2. A gas water heater according to claim 1, characterized in that in order to improve the quality of sanitary water and heat carrier for the heating system, devices for purifying water from impurities (for example, membrane cartridges) are installed at the cold water inlets to the inner and outer tanks.

3. A gas water heater according to claim 1, characterized in that for more efficient operation of the water heater and self-cleaning from solid combustion products, the turbulator elements are made of a shape memory material.