UA125483C2 - Система опалення приміщень - Google Patents

Abstract

Система опалення приміщень містить контур опалення та контур нагріву. Контур опалення включає розширювальний бак, радіатори опалення та запірну арматуру. Контур нагріву включає водогрійний котел і теплообмінники. Топка водогрійного котла з’єднана із бункером накопичення і подачі твердого палива. Верхня частина водогрійного котла з’єднана із димовою трубою, що через очищувач димових газів, перший та другий теплообмінники з’єднана із атмосферою. Перший та другий теплообмінники з’єднані так, що ділянка димової труби між ними звернена донизу і оснащена засобами відведення конденсату. Зворотна магістраль теплоносія з’єднана із водогрійним котлом через другий теплообмінник. Магістраль подачі теплоносія від водогрійного котла з’єднана із радіаторами через перший теплообмінник. Забезпечується підвищення ККД системи опалення.

Description

Винахід стосується теплоенергетики і може бути використаний для опалення і гарячого водопостачання приміщень шкіл, лікарень, дошкільних установ, окремих адміністративних і промислових споруд, жилих приміщень і таке інше.

Відома автономна система водяного опалення будівель за документом ОА 32681 А від 15.02.2001, що включає паливний котел з димоходом, розширювальний бак, нагрівальні прилади, встановлені у приміщеннях, що обігріваються, загальнопідвальну та зворотну лінію.

Система також містить тепловий насос, який складається зі з'єднаних між собою трубопроводами адсорбера з теплообмінником для відведення теплоти адсороції, конденсатора, ресивера з запірним вентилем, випарника і акумулятора тепла, причому адсорбер розташований у димоході котла після поверхні нагріву, а конденсатор та випарник у об'ємі акумулятора тепла.

Вказана система направлена на зниження витрат палива та часу експлуатації паливного котла в системі, згідно із описом вказаного документа при здійсненні автономної системи можна знизити витрати палива на 25-30 95 та зупиняти паливний котел на 3-7 годин на добу (наприклад, у нічний час).

Зазначена вище система є дуже дорогою, оскільки в ній застосовується дороге обладнання, що входить до складу теплового насосу, крім того, наявність у системі значної кількості елементів теплового насосу призводить до необхідності постійного контролю за технічним станом вказаних елементів.

Найбільш близьким по суті до заявленої системи є система опалення приміщень за документом ША 91482 | від 10.07.2014, що містить контур опалення - розширювальний бак, радіатори опалення, циркуляційний насос, бак акумулятор і контур нагріву - електродний котел, розширювальний бак, циркуляційний насос, теплообмінник, де контур нагріву має два теплообмінника, що розміщені в верхній та нижній частинах бака акумулятора, при цьому кінці теплообмінника з'єднані через пристрій розподілення потоків з виходом електродного котла, а холодні кінці через циркуляційних насос з виходом в котел.

Вказана система направлена на розробку високоефективної системи опалення приміщень і забезпечує швидкий вихід котла на робочу потужність в нічний час та повне використання накопиченого тепла в денний час у баку акумуляторі з регулюванням температури води за

Зо допомогою теплообмінника, що розміщений у верхній частині баку.

До недоліків зазначеної вище системи слід віднести її залежність від джерела електропостачання, значні витрати електроенергії на роботу як котла, так і циркуляційних насосів, складність виготовлення та необхідність постійного контролю.

В основу заявленого винаходу поставлена задача усунення недоліків найближчого аналога із одночасним підвищення ККД системи опалення та відповідним зниженням витрат палива; створення системи із зниженням кількості шкідливих речовин, що випускаються разом із димовими газами у атмосферу; створення енергоефективної системи опалення із ефективною утилізацією тепла димових газів.

Поставлена задача вирішується тим, що система опалення приміщень містить контур опалення, до складу якого входить розширювальний бак, радіатори опалення та запірна арматура, та контур нагріву, до складу якого входять водогрійний котел і теплообмінники, при цьому топка водогрійного котла з'єднана із бункером накопичення і подачі твердого палива, верхня частина водогрійного котла з'єднана із димовою трубою, що через очищувач димових газів, перший та другий теплообмінники з'єднана із атмосферою, де перший та другий теплообмінники з'єднані так, що ділянка димової труби між ними звернена донизу і оснащена засобами відведення конденсату, при цьому зворотна магістраль теплоносія з'єднана із водогрійним котлом через другий теплообмінник, а магістраль подачі теплоносія від водогрійного котла з'єднана із радіаторами опалення через перший теплообмінник.

Як тверде паливо можуть застосовуватись брикети та/або пелети. Бункер накопичення і подачі твердого палива може бути оснащений засобами автоматизації. Як очищувач димових газів може бути застосований термоїзольований циклон, що оснащений засобами накопичення та відведення попелу. Котел та/або бункер накопичення і подачі твердого палива можуть бути з'єднані із блоком автоматики. Вихідна ділянка димової труби може бути оснащена засобами примусової вентиляції, при цьому засоби вентиляції можуть бути виконані із можливістю сумісної роботи із водогрійним котлом так, що потужність повітряного потоку засобів вентиляції збігається із потужністю наддуву повітря у водогрійному котлі. Система додатково може бути оснащена димарем з заслінками, що встановлені на його розгалуженні, де одна його частина з'єднана із верхньою частиною димової труби, що встановлена на ділянці водогрійного котла, а інша - із ділянкою димової труби першого теплообмінника. бо Принципова схема системи опалення приміщення показана на кресленні, де:

1 - водогрійний котел; 2 - перший теплообмінник;

З - другий теплообмінник; 4 - циклон із засобами відведення попелу; 5 - бункер накопичення і подачі твердого палива; 6 - засоби відведення конденсату.

Димохід, заслінки та магістралі подачі теплоносія не позначені додатковими позиціями на схемі, а розширювальний бак, радіатори опалення та відповідна запірна арматура взагалі не позначені на кресленні, оскільки місце їх розташування у системі опалення приміщення може відрізнятися в залежності від певних факторів, і є зрозумілою для фахівця даної галузі техніки.

Система опалення приміщення згідно з заявленим винаходом складається з контуру опалення, до складу якого входить розширювальний бак, радіатори опалення та запірна арматура (не позначені на схемі), а до складу контуру нагріву входять водогрійний котел (1) і теплообмінники (2 та 3). Топка водогрійного котла (1) з'єднана із бункером (5) накопичення і подачі твердого палива. Верхня частина водогрійного котла (1) з'єднана із димовою трубою, що через очищувач (4) димових газів, перший (2) та другий (3) теплообмінники з'єднана із атмосферою, де перший (2) та другий (3) теплообмінники з'єднані так, що ділянка димової труби між ними звернена донизу і оснащена засобами (6) відведення конденсату, при цьому зворотна магістраль теплоносія з'єднана із водогрійним котлом (1) через другий теплообмінник (3), а магістраль подачі теплоносія від водогрійного котла (1) з'єднана із радіаторами опалення через перший теплообмінник (2).

Наявність двох теплообмінників (2 та 3) у системі, що відповідним чином з'єднані із димовою трубою, дозволяє проводити ефективну утилізацію тепла димових газів, а наявність циклону - проводити їх ефективне очищення до викиду у атмосферу, в результаті чого підвищується енергоефективність системи в цілому із одночасним зниженням викиду шкідливих речовин.

Як тверде паливо можуть застосовуватися брикети та/або пелети, що надає можливість застосування вказаної системи там, де відсутнє газо та/або електропостачання. Крім того, застосування вказаних видів палива дозволяє проводити опалювальний сезон із зниженими капіталозатратами, що також обумовлено наявність описаної вище системи ефективної

Зо утилізації тепла димових газів.

Бункер накопичення і подачі твердого палива може бути оснащений засобами автоматизації, що надає можливість працездатності заявленої системи практично автономно, за виключенням необхідності витрати часу на очищення системи від попелу та завантаження бункера паливом.

Як очищувач димових газів застосовано термоїзольований циклон, який оснащений засобами накопичення та відведення попелу, що дозволяє уникнути можливості утворення конденсату в циклоні, проводити очищення димових газів із зниженням шкідливих викидів в атмосферу, а також сприяє зменшенню витрати температури димових газів, температура яких надалі утилізується у теплообмінниках (2 та 3).

Котел та/або бункер накопичення і подачі твердого палива з'єднані із блоком автоматики (на схемі не показана), що також надає можливість роботи системи практично автономно.

Вихідна ділянка димової труби оснащена засобами примусової вентиляції, які виконані із можливістю сумісної роботи із водогрійним котлом (1) так, що потужність повітряного потоку засобів вентиляції збігається із потужністю наддуву повітря у водогрійному котлі, за рахунок чого підвищується ефективність утилізації тепла димових газів із синхронізацією роботи витяжного обладнання та обладнання подачі повітря до топки водогрійного котла (1).

Система додатково може бути оснащена димарем з заслінками (ліва частина димаря на схемі), що встановлені на його розгалуженні, при цьому одна його частина з'єднана із верхньою частиною димової труби, що встановлена на ділянці водогрійного котла (1), а інша - із ділянкою димової труби першого теплообмінника (2). Застосування такої системи дозволяє поводити безперебійне відключення теплообмінників та проводити прогрівання труб у системі примусової циркуляції повітря на момент пуску. Крім того, така система дозволяє налагодити процес очищення та/або ремонту обладнання.

Для налагодження безперебійної роботи заявленої системи опалення доречно застосовувати теплообмінники із значним запасом міцності, що дозволяє проводити простий і легкий доступ до димових труб за для проведення обслуговування.

Запропонована система опалення приміщення працює наступним чином. Спочатку до бункера (5) подачі і накопичення твердого палива завантажують брикети та/або пелети, після чого включають блок автоматики (на схемі не показаний), що подає сигнал на подачу твердого 60 палива до топки котла (1), після чого відбувається подача сигналу на включення засобів витяжної вентиляції на виході із димової труби разом із включенням засобів наддуву повітря до топки (зрозуміло, після попереднього розпалювання палива, що може бути здійснено у автоматичному режимі).

Унаслідок горіння палива утворюються димові гази, що нагрівають теплоносій, який самопливом, в результаті нагріву, починає підійматися від другого теплообмінника (3), через водогрійний котел (1), у бік першого теплообмінника (2), а далі надходить до радіаторів опалення у приміщенні, після чого, віддавши тепло приміщенню, знов самопливом (в результаті зниження температури) направляється до другого теплообмінника (3), після чого цикл переміщення теплоносія у контурі опалення повторюється.

Димові гази, що утворилися в результаті горіння палива у водогрійному котлі (1) направляються до димаря, частина якого перекрита заслінкою (зліва на схемі), а відтак потрапляють у термоіїзольований циклон, де відбувається їх знешкодження (в результаті очищення) із мінімальними втратами тепла (за рахунок термоізоляції циклону). Як циклон може бути застосований, наприклад, циклон ЦН -15У-200. Після цього димові гази направляються до першого теплообмінника (2), де підвищують температуру теплоносія. Далі, на ділянці між першим (2) та другим (3) теплообмінниками, димохід спрямований донизу, в результаті чого на стінках димаря утворюється конденсат, який видаляють по спеціально влаштованому каналу відведення конденсату (6), влаштованому на нижній ділянці димоходу, зокрема, перед другим теплообмінником (3). Коли димові гази потрапляють до другого теплообмінника (3) - їх тепло передається охолодженому теплоносію, що по зворотній магістралі потрапляє до другого теплообмінника (3) від радіаторів опалення у приміщенні, зокрема, перед подачею теплоносія до водогрійного котла (1), за рахунок чого досягається не тільки ефективне використання тепла димових газів, а і зниження кількості палива, що необхідна для обігріву одного і того ж приміщення.

Запропонована система опалювання побудована на практиці у приватному житловому приміщенні і показала ефективність її застосування на протязі чотирьох років. Температура димових газів на виході із водогрійного котла складає приблизно 150-200 градусів Цельсія, після першого теплообмінника - приблизно 70-90 градусів Цельсія, перед другим теплообмінником - приблизно 50-60 градусів Цельсія, а на виході в атмосферу - приблизно 30-

Зо 40 градусів Цельсія. Температура теплоносія, що потрапляє до опалювальних приладів, складає 50-60 градусів Цельсія. Зрозуміло, що вказані параметри є приблизними і відповідають конкретному проекту, оскільки залежать від типу та характеристики конкретного обладнання, матеріалу труб, теплоізоляції, кількості палива та повітря, що подається у топку, і таке інше.

Запропонована система опалення вигідно відрізняється від відомих, так як забезпечує швидкий обігрів приміщення із мінімальними витратами палива та мінімальними викидами шкідливих речовин в атмосферу. Застосування описаної схеми також сприяє значній економії палива (у 2-3 рази) у порівнянні із системами, де тепло димових газів не використовується і викидається в атмосферу без попереднього очищення. Крім того, водогрійний котел дозволяє використовувати різні види палива (може працювати як на твердому паливі, так і на газу, що залежить від конкретної моделі котла і конкретних умов експлуатації). Описана система опалення приміщення може бути легко інтегрована у сучасних житлових приміщеннях із мінімальними витратами та затратами часу, а обслуговування такої системи є простим, зрозумілим і не потребує спеціальних знань у відповідній галузі.

Claims (8)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Система опалення приміщень, що містить контур опалення, до складу якого входить розширювальний бак, радіатори опалення та запірна арматура, та контур нагріву, до складу якого входять водогрійний котел і теплообмінники, яка відрізняється тим, що топка водогрійного котла з'єднана із бункером накопичення і подачі твердого палива, верхня частина водогрійного котла з'єднана із димовою трубою, що через очищувач димових газів, перший та другий теплообмінники з'єднана із атмосферою, де перший та другий теплообмінники з'єднані так, що ділянка димової труби між ними звернена донизу і оснащена засобами відведення конденсату, при цьому зворотна магістраль теплоносія з'єднана із водогрійним котлом через другий теплообмінник, а магістраль подачі теплоносія від водогрійного котла з'єднана із радіаторами через перший теплообмінник.

2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що як тверде паливо застосовуються брикети та/або пелети.

3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що бункер накопичення і подачі твердого палива бо оснащений засобами автоматизації.

4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що як очищувач димових газів застосовано термоізольований циклон, що оснащений засобами накопичення та відведення попелу.

5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що котел та/або бункер накопичення і подачі твердого палива з'єднаний із блоком автоматики.

б. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що вихідна ділянка димової труби оснащена засобами примусової вентиляції.

7. Система за п. б, яка відрізняється тим, що засоби примусової вентиляції виконані із можливістю сумісної роботи із водогрійним котлом так, що потужність повітряного потоку засобів примусової вентиляції збігається із потужністю наддуву повітря у водогрійному котлі.

8. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що система додатково оснащена димарем з заслінками, що встановлені на його розгалуженні, при цьому одна його частина з'єднана із верхньою частиною димової труби, що встановлена на ділянці водогрійного котла, а інша - із ділянкою димової труби першого теплообмінника. ЕЗ ГЗ МЕ ГЗ НЕ ; : я

, .

і. В і Ї . З ГЗ З ГЗ

З . ГЗ З ГЗ З ГЗ З ГЗ З ГЗ З ГЗ З ГЗ

: . . Х З закін: . ГЗ їв 1 Хор . й миши жи би