GR1009781B - Fuel savings in all-type stoves and burners - Google Patents

Abstract

The present invention aims at saving fuel in all-type burners burning oil, gas, pellets etc. and in all-type stoves burning, inter alia, wood or pellets. Namely, it relates to the way the burner operates in combination to the latent energy exploitation as regards the boilers and to the unilateral latent energy exploitation as regards the stoves. The invention consists of an electrical connection box (fig. A, 1) and a container (fig. B, 5) meant for the circuit’s return water reheating. The advantage of the present invention is that, due to the continuous flow of the circuit’s low-temperature water, a very slight increase of the temperature of the boiler’s and circuit’s water is needed in case that an increase in space temperature is required. Therefore, although the burner is more often commanded to operate, the total final time it takes to heat the space is much shorter and, thereby, the fuel consumption very limited.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Εξοικονόμηση καυσίμου παντός τύπου καυστήρα και σόμπας. Fuel saving of all types of burners and stoves.

Η παρούσα εφεύρεση αφορά την εξοικονόμηση καυσίμου παντός τύπου καυστήρα (πετρελαίου, αερίου, πέλλετ κ.α), με τη μέθοδο συνεχούς ροής του κυκλοφορητή και χαμηλής τιμής θερμοκρασίας λέβητα(42ºC-47ºC) και την εκμετάλλευση της λανθάνουσας ενέργειας με δοχείο επαναθέρμανσης στους συμβατικούς λέβητες (που δεν περιέχουν σύστημα συμπύκνωσης) το οποίο εφαρμόζεται και σε παντός τύπου σόμπες (ξύλου, πέλλετ, κα). Αφορά, δηλαδή, τον τρόπο λειτουργίας του καυστήρα σε συνδυασμό με την εκμετάλλευση της λανθάνουσας ενέργειας, όσον αφορά τους λέβητες και μονομερώς την εκμετάλλευση της λανθάνουσας ενέργειας, όσον αφορά τις σόμπες. Έτσι στις σόμπες εκμεταλλευόμαστε μόνο την ενέργεια που χάνεται από την θερμότητα των μεταλλικών σωλήνων εξόδου των καυσαερίων (μπουριά). The present invention concerns the saving of fuel for all types of burners (oil, gas, pellets, etc.), with the continuous flow method of the circulator and low boiler temperature value (42ºC-47ºC) and the exploitation of latent energy with a reheating tank in conventional boilers (which do not contain a condensation system) which is also applied to all types of stoves (wood, pellet, etc.). It refers, in other words, to the mode of operation of the burner in combination with the exploitation of latent energy, in the case of boilers and unilaterally the exploitation of latent energy, in the case of stoves. Thus, in the stoves we only exploit the energy that is lost from the heat of the metal exhaust gas outlet pipes (buria).

Κάθε λέβητας ανεξαρτήτως του καυσίμου που καίει ο καυστήρας του έχει ρύθμιση στο θερμοστάτη ανώτερη τιμή νερού τους 70°C -75ºC και στον θερμοστάτη για εντολή ενάρξεως του κυκλοφορητή τους 40°C. Ο θερμοστάτης χώρου δίδει εντολή στον κύκλο (ρορητή όταν χρειαστεί θερμότητα ο χώρος που θέλουμε να ζεστάνουμε ή σε ηλεκτροβάνα αν πρόκειται για κεντρική θέρμανση δύο ή περισσότερων χώρων. Each boiler, regardless of the fuel its burner burns, has a setting on the thermostat for an upper water value of 70°C -75°C and on the thermostat for the command to start the circulator at 40°C. The room thermostat gives an order to the cycle (specified when the room we want to heat needs heat or to an electric valve if it is a central heating of two or more rooms.

Το μεγάλο μειονέκτημα εδώ είναι ότι όταν πιάσει την θερμοκρασία χώρου ο κυκλοφορητής σταματάει και μένει αδρανής για αρκετό διάστημα με αποτέλεσμα να κρυώνει το νερό του κυκλώματος και να δέχεται κρύο νερό ο λέβητας όταν επαναλειτουργήσει ξανά ο κυκλοφορητής εφόσον πέσει η θερμοκρασία του χώρου. Αυτό επαναλαμβάνεται συνεχώς καθόσον αυτός είναι ο τρόπος λειτουργίας με αποτέλεσμα να γίνεται μεγάλη κατανάλωση καυσίμου. The big disadvantage here is that when it reaches the room temperature, the pump stops and remains idle for a long time, as a result of which the circuit water cools and the boiler receives cold water when the pump is restarted again if the room temperature drops. This is repeated continuously as this is the mode of operation resulting in high fuel consumption.

Αν εξαιρέσουμε τους λέβητες συμπυκνώσεως, στους υπόλοιπους, ήτοι στους συμβατικούς λέβητες, στους ξυλολέβητες και στις σόμπες χάνουμε την ενέργεια από τη θερμότητα που εκπέμπουν τα καυσαέρια από τις διόδους εξόδου προς την ατμόσφαιρα με καταστροφικές συνέπειες για το περιβάλλον από τους βλαβερούς αέριους ρύπους και τη θερμότητα που εκπέμπουν, επιβαρύνοντας έτσι το φαινόμενο του θερμοκηπίου. If we exclude condensing boilers, in the rest, namely conventional boilers, wood boilers and stoves, we lose energy from the heat emitted by the exhaust gases from the exit passages to the atmosphere with disastrous consequences for the environment from harmful gaseous pollutants and heat that they emit, thus burdening the greenhouse effect.

Η εξοικονόμηση καυσίμου επιτυγχάνεται με τη συνεχή ροή του νερού του κυκλώματος χωρίς μεγάλες αυξομειώσεις στη θερμοκρασία του. Αυτό επιτυγχάνεται κρατώντας τη θερμοκρασία του νερού μεταξύ των 42°C και 47° C και εκμεταλλευόμενοι την λανθάνουσα ενέργεια που παράγεται από τους συμβατικούς λέβητες, τους ξυλολέβητες και από κάθε μορφής σόμπα. Fuel saving is achieved by the continuous flow of water in the circuit without large fluctuations in its temperature. This is achieved by keeping the water temperature between 42°C and 47°C and exploiting the latent energy produced by conventional boilers, wood boilers and any form of stove.

Η εφεύρεση αποτελείται από ένα ηλεκτρολογικό κουτί σύνδεσης και από μία μεταλλική δεξαμενή επαναθέρμανσης του επιστρεφόμενου νερού του κυκλώματος. The invention consists of an electrical connection box and a metal tank for reheating the returned water of the circuit.

Το κουτί σύνδεσης στην πρόσοψή του περιλαμβάνει έναν ηλεκτρικό θερμοστάτη θέρμανσης δύο εξόδων, ένα απλό ηλεκτρικό ρολόι καταμέτρησης του χρόνου που λειτουργεί ο καυστήρας και μια κλέμα σύνδεσης. The connection box on its front includes a two-outlet electric heating thermostat, a simple electric clock counting the time the burner has been running and a connection terminal.

Το δοχείο επαναθέρμανσης αποτελείται από ανοξείδωτο εσωτερικά σωλήνα, που περιβάλλεται από μεταλλική δεξαμενή, η οποία συγκρατεί το επιστρεφόμενο νερό γύρω από τον σωλήνα, ώστε περνώντας αυτό να επαναθερμένεται. Οι διαστάσεις της μεταλλικής δεξαμενής είναι ανάλογες με το μέγεθος και τη δυναμικότητα του λέβητα. Το δοχείο επαναθέρμανσης περιλαμβάνει έναν θερμοστάτη δύο εντολών, μια θερμοστατική βαλβίδα (σκάστρα) 3 bar και 90°C και μια ηλεκτρική βαλβίδα εκτόνωσης για την ασφαλή λειτουργία του. Τέλος στο κάτω μέρος του εσωτερικού σωλήνα υπάρχει έξοδος για τα απόβλητα που δημιουργούνται από τη διαφορά θερμοκρασίας νερού και καυσαερίων με ότι συμπυκνώματα παραχθούν. The reheating tank consists of a stainless steel inner tube, surrounded by a metal tank, which holds the returned water around the tube, so that it is reheated as it passes through. The dimensions of the metal tank are proportional to the size and capacity of the boiler. The reheating tank includes a two-position thermostat, a 3 bar and 90°C thermostatic valve and an electric expansion valve for its safe operation. Finally, at the bottom of the inner tube there is an outlet for the waste created by the difference in temperature of water and exhaust gases with which condensates are produced.

Τα πλεονεκτήματα της παρούσας εφεύρεσης είναι ότι με τη συνεχή ροή του νερού του κυκλώματος σε χαμηλή θερμοκρασία, όταν ζητηθεί αύξηση της θερμοκρασίας στο χώρο να είναι μικρή η απαιτούμενη αύξηση της θερμοκρασίας του νερού του λέβητα και του κυκλώματος. Αντί λοιπόν να απαιτείται μια αύξηση της τάξεως των 20°C -30°C (ίσως και μεγαλύτερης με την συνήθη τεχνική), να χρειάζεται με τη χρήση της ως άνω εφεύρεσης μια αύξηση της τάξεως των 4°C -6°C. Επομένως αν και δίδεται συχνότερα εντολή στον καυστήρα να λειτουργεί, ο συνολικός τελικά χρόνος λειτουργίας που χρειάζεται για να θερμάνει το χώρο είναι πολύ μικρότερος. The advantages of the present invention are that with the continuous flow of the circuit water at a low temperature, when an increase in the temperature in the room is requested, the required increase in the temperature of the water of the boiler and the circuit is small. Therefore, instead of requiring an increase of the order of 20°C -30°C (perhaps even greater with the usual technique), using the above invention an increase of the order of 4°C -6°C is required. Therefore, although the burner is commanded to operate more often, the total final operating time needed to heat the space is much shorter.

Απαραίτητη και βασική προϋπόθεση είναι να δουλεύει συνεχώς ο κύκλο φορητής για όσο χρονικό διάστημα χρειάζεται θέρμανση ο χώρος. Το ηλεκτρολογικό κουτί σύνδεσης προσφέρει αυτήν ακριβώς τη ρύθμιση. Σε κάθε περίπτωση όμως η εφεύρεση αυτή μπορεί να συμπεριληφθεί στην εργοστασιακή ρύθμιση λειτουργίας του καυστήρα. A necessary and basic condition is for the portable cycle to work continuously for as long as the space needs heating. The electrical junction box offers just this setup. In any case, however, this invention can be included in the factory operation setting of the burner.

Η εφαρμογή του δοχείου επαναθέρμανσης είναι εξαιρετικά ωφέλιμη (όσον αφορά τη μείωση του κόστους καυσίμου) τόσο για τους συμβατικούς λέβητες και τους ξυλολέβητες, όσο και για τις σόμπες με την προϋπόθεση ότι στο χώρο υπάρχει κύκλωμα με καλοριφέρ. The application of the reheat tank is extremely beneficial (in terms of reducing fuel costs) for both conventional boilers and wood boilers, as well as for stoves provided that there is a radiator circuit in the room.

Στο σχέδιο Α απεικονίζεται το κουτί σύνδεσης με αριθμό 1 (στο οποίο έχουν γίνει οι σχετικές συνδέσεις όπως απεικονίζονται στο σχέδιο Β), ο θερμοστάτης θερμότητας με αριθμό 2 και το ηλεκτρολογικό ρολόι καταμέτρησης του χρόνου λειτουργίας του καυστήρα με αριθμό 3. Drawing A shows the junction box number 1 (in which the relevant connections have been made as shown in drawing B), the heat thermostat number 2 and the electric burner timer number 3.

Στο σχέδιο Β απεικονίζεται ο τρόπος σύνδεσης και ποιο δρόμο ακολουθεί μέσα στο ηλεκτρολογικό κουτί (βλ. σχέδιο Α) σύνδεσης η φάση του ρεύματος, για να καταλήξει στον καυστήρα του λέβητα, όπου περιλαμβάνει κλέμα σύνδεσης βλ. αριθμό 4 θερμοστάτη θερμότητας βλ. αριθμό 2, δοχείο επαναθέρμανσης βλ. αριθμό 5 και ηλεκτρολογικό ρολόι καταμέτρησης χρόνου λειτουργίας του καυστήρα βλ. αριθμό 3. Drawing B shows the connection method and which path the phase of the current takes inside the electrical box (see drawing A) to reach the boiler burner, where it includes a connection terminal see number 4 heat thermostat see number 2, reheat container see number 5 and electric clock counting the time of operation of the burner see number 3.

Στο σχέδιο Γ απεικονίζεται το δοχείο επαναθέρμανσης, το οποίο αποτελεΐται εσωτερικά από ανοξείδωτο σωλήνα με αριθμό 6, απ’ όπου περνούν τα καυσαέρια και περιβάλλεται από μεταλλική δεξαμενή βλ. αριθμό 7.Ανάμεσα στη μεταλλική δεξαμενή και τον σωλήνα περνά το επιστρεφόμενο νερό του κυκλώματος. Στο δοχείο επαναθέρμανσης υπάρχει εμβαπτιζόμενος ηλεκτρικός θερμοστάτης δύο εξόδων βλ. αριθμό 8, μια θερμοστατική βαλβίδα ασφαλείας (σκάστρα) 3bar στους 90° C βλ. αριθμό 9 και μια ηλεκτρική βαλβίδα εκτόνωσης βλ. αριθμό 10.Drawing C shows the reheating container, which internally consists of a stainless steel tube number 6, through which the exhaust gases pass and is surrounded by a metal tank see number 7. The return water of the circuit passes between the metal tank and the pipe. In the reheating tank there is an immersion electric thermostat with two outlets, see number 8, a thermostatic safety valve (bar) 3bar at 90° C see number 9 and an electric expansion valve see number 10.

Η εφαρμογή της εφεύρεσης διαφέρει σύμφωνα με το μοντέλο και το καύσιμο που χρησιμοποιεί κάθε λέβητας στο σημείο σύνδεσης του ήλεκτρο λογικού κουτιού. The application of the invention differs according to the model and the fuel used by each boiler at the connection point of the electrical box.

Στους παλιούς συμβατικούς λέβητες πετρελαίου παρεμβαίνουμε στην εντολή του θερμοστάτη του λέβητα που δίνει εντολή στον καυστήρα. Ο καυστήρας παίρνει πλέον εντολή από την έξοδο του ηλεκτρολογικού κουτιού. In the old conventional oil boilers we interfere with the command of the boiler thermostat which gives command to the burner. The burner is now commanded from the output of the electrical box.

Ο θερμοστάτης χώρου βγαίνει από τη σειρά του θερμοστάτη του κυκλοφορητή και μπαίνει στη σειρά του ηλεκτρολογικού κουτιού σύνδεσης. Ο κυκλοφορητής καθορίζεται μόνο από τον θερμοστάτη του, που είναι στον λέβητα για συνεχή ροή πλέον με ελάχιστη τιμή 25° C. Εδώ βρίσκεται και η ουσία της εφεύρεσης με μια καινοτόμο μέθοδο λειτουργίας του κυκλώματος. Η συνεχής και όσο το δυνατόν γρηγορότερη ροή του νερού του κυκλώματος δίνει μια ήπια λειτουργία και καύση στον καυστήρα χωρίς μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του νερού. Η αύξηση της θερμοκρασίας που θα χρειασθεί το νερό του κυκλώματος είναι πλέον της τάξεως των 4°C -6°C. The room thermostat exits the series of the circulator thermostat and enters the series of the electrical connection box. The circulator is determined only by its thermostat, which is in the boiler for continuous flow now with a minimum value of 25° C. Here is the essence of the invention with an innovative method of operating the circuit. The continuous and as fast as possible water flow of the circuit gives a gentle operation and combustion to the burner without large fluctuations in the water temperature. The increase in temperature that the circuit water will need is now of the order of 4°C -6°C.

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας του νερού καθορίζεται από το ηλεκτρολογικό κουτί στους 42°C - 44°C τις ήπιες ημέρες του χειμώνα και στους 45°C - 47°C στις κρύες. Η θερμοκρασία του χώρου επιτυγχάνεται λόγω της συνεχούς ροής, δηλαδή το θερμαντικό στοιχείο (καλοριφέρ) δεν ψύχεται ποτέ. The water temperature setting is determined by the electrical box at 42°C - 44°C on mild winter days and 45°C - 47°C on cold days. The room temperature is achieved due to continuous flow, i.e. the heating element (radiator) never cools down.

Η μείωση του καυσίμου καταγράφεται από το ηλεκτρολογικό ρολόι που έχει πάνω το ηλεκτρολογικό κουτί. Μετράει πόση ώρα ακριβώς θα δουλέψει ο καυστήρας το 24ώρο και επομένως πόση ώρα θα καίει καύσιμο και συγκρινόμενη με τη συνήθη μέθοδο στις ίδιες καιρικές συνθήκες και την ίδια θερμοκρασία χώρου προκύπτει περίτρανα ότι η εφεύρεσή μας έχει ως αποτέλεσμα πολύ λιγότερη κατανάλωση καυσίμου. Στην προκειμένη μέθοδο ο θερμοστάτης χώρου θα σβήνει τον καυστήρα όταν πιάσει την επιθυμητή θερμοκρασία. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί και εξ αρχής κατασκευαστικά στην παραγωγή των καυστήρων εφαρμόζοντας κατάλληλα τις ρυθμίσεις ώστε να ακολουθηθεί η μέθοδος λειτουργίας του κυκλώματος με συνεχή ροή νερού και της καύσης με μικρή αυξομείωση της θερμοκρασίας. The reduction in fuel is recorded by the electronic clock on top of the electrical box. It measures exactly how long the burner will work in 24 hours and therefore how long it will burn fuel and compared to the usual method in the same weather conditions and the same room temperature it is obvious that our invention results in much less fuel consumption. In this method, the room thermostat will turn off the burner when it reaches the desired temperature. This method can also be applied from the beginning in the manufacturing of the burners by applying the settings appropriately to follow the method of operation of the circuit with continuous water flow and combustion with a small temperature fluctuation.

Στον καυστήρα πέλλετ, στους λέβητες συμπύκνωσης πετρελαίου και αερίου παρεμβάλλεται στην έξοδο του θερμοστάτη χώρου και λειτουργεί σαν δεύτερος διακόπτης, χωρίς να επεμβαίνουμε καθόλου στις ρυθμίσεις κάθε τύπου καυστήρα. Ο ηλεκτρικός θερμοστάτης παίρνει φάση και ουδέτερο από τον κεντρικό διακόπτη του λέβητα. In pellet burners, oil and gas condensing boilers, it is inserted into the output of the room thermostat and works as a second switch, without interfering at all with the settings of each type of burner. The electric thermostat takes phase and neutral from the main switch of the boiler.

Το δοχείο επαναθέρμανσης τοποθετείται πάνω ή δίπλα στον λέβητα σε σημείο που να μπορεί να δέχεται στο εσωτερικό του τα καυσαέρια και στην έξοδό του να συνδέεται με την έξοδο της εγκατάστασης προς την ατμόσφαιρά σε πολύ μικρότερη θερμοκρασία και με λιγότερες βλαβερές ουσίες. Στο δοχείο επαναθέρμανσης μπορεί να συνδεθεί κάλλιστα και ηλιακός θερμοσίφωνας που θα υποβοηθάει το κύκλωμα, αφού θα δέχεται 37°C - 38°C των επιστρεφό μενών και θα ζητείται μικρή άνοδος για να εξυπηρετηθεί το κύκλωμα. The reheating tank is placed on or next to the boiler at a point where it can receive the flue gases inside and at its outlet connect to the outlet of the installation to the atmosphere at a much lower temperature and with fewer harmful substances. A solar water heater can also be connected to the reheating tank which will assist the circuit, since it will accept 37°C - 38°C of the returns and a small rise will be required to service the circuit.

Claims (1)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ Αξίωση 1Claim 1 Η καινοτόμος μέθοδος λειτουργίας του καυστήρα ανεξαρτήτως καυσίμου επιτυγχάνει μεγάλη οικονομία με την συνεχή λειτουργία του κυκλοφορητή στην μεγίστη απόδοσή του και χαμηλή τιμή θερμοκρασίας του νερού του λέβητα και του κυκλώματος (42°-47° C) δίνει μια ήπια λειτουργία καθ' όλη τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου. Η τιμή θερμοκρασίας των επιστρεφομένων σε συνεχή ροή είναι της τάξης 4°-6° C μικρότερη. Η θερμοκρασία νερού του λέβητα ρυθμίζεται στους 42°-44° C στις ήπιες ημέρες και 44°-47° C στις κρύες. Βασικό στοιχείο είναι η αλλαγή σύνδεσης του θερμοστάτη χώρου από τον κυκλοφορητή ή την ηλεκτροβάνα, στη σειρά του θερμοστάτη του λέβητα, ώστε να κανονίζει πλέον τη λειτουργία ή όχι του καυστήρα και όχι την διακοπή ή όχι της ροής του νερού του κυκλώματος, αφού το ζητούμενο είναι πλέον αυτή να είναι συνεχής. Έτσι κάθε είδος λέβητα, όσο πιο ζεστά είναι τα επιστρεφόμενα, τόσο μεγαλύτερη οικονομία κάνει στα καύσιμα. Όπως αναφέρεται στην αξίωση πρέπει να γίνει διαφοροποίηση στον τρόπο λειτουργίας του καυστήρα.The innovative method of operating the burner regardless of fuel achieves great economy with the continuous operation of the circulator at its maximum efficiency and a low temperature value of the water of the boiler and the circuit (42°-47° C) gives a gentle operation throughout the winter season. The temperature value of the returns in continuous flow is of the order of 4°-6° C lower. The boiler water temperature is set at 42°-44° C on mild days and 44°-47° C on cold days. A key element is the change of connection of the room thermostat from the circulator or the solenoid valve, in the series of the boiler thermostat, so that it now regulates the operation or not of the burner and not the interruption or not of the water flow of the circuit, since what is requested is now it should be continuous. So every type of boiler, the hotter the returns are, the more fuel efficient it is. As stated in the claim, a differentiation must be made in the way the burner operates. Το ηλεκτρονικό κουτί σύνδεσης (βλ. σχέδιο Α,αρ.1) προσφέρει αυτή τη διαφοροποίηση αλλάζοντας τελείως τον τρόπο λειτουργίας του και δίνει στον καταναλωτή με το ηλεκτρικό ρολόι (που μετράει τον χρόνο λειτουργίας του καυστήρα, βλ. σχέδιο Α, αρ.3) τεκμηρίωση της μεγάλης οικονομίας που προσφέρει. Η καινοτόμος αυτή μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί και κατασκευαστικά στην εργοστασιακή ρύθμιση λειτουργίας του καυστήρα.The electronic junction box (see plan A, no.1) offers this differentiation by completely changing its mode of operation and provides the consumer with the electric clock (which measures the burner's operating time, see plan A, no.3) documenting the great economy it offers. This innovative method can also be applied to the factory setting of the burner. Επιπλέον χαρακτηριστικό της αξίωσης είναι το μεταλλικό δοχείο επαναθέρμανσης (βλ. σχέδιο Β, αρ.5), που θερμαίνει ακόμη περισσότερο τα επιστρεφόμενα νερά του κυκλώματος εκμεταλλευόμενο την λανθάνουσα ενέργεια και την ηλιακή, (καθόσον μπορεί να συνδεθεί και με ηλιακό σύστημα και να εξυπηρετήσει το κύκλωμα) μια και όπως αναφέρεται στην αξίωση ζητείται πλέον πολύ μικρή άνοδος της θερμοκρασίας του κυκλώματος.An additional characteristic of the claim is the metal reheating container (see drawing B, no. 5), which heats the return water of the circuit even more by taking advantage of the latent energy and the solar energy, (as it can also be connected to a solar system and serve the circuit) since as stated in the claim a very small rise in the temperature of the circuit is now requested.