RU100594U1 - BOILER FOR HEATING AND HOT WATER SUPPLY, BOILER HEAT EXCHANGER AND BOILER CAPACITY - Google Patents

Abstract

1. Котел для отопления и/или горячего водоснабжения, содержащий расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость с теплообменником контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, отличающийся тем, что теплообменник контура отопления включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части и змеевиком на наружной поверхности, дымовая коробка в месте ее соединения с патрубком удаления продуктов сгорания снабжена каналом, соединенным с внутренней полостью герметичного корпуса, а буферная емкость связана с патрубком отвода теплоносителя и включает призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения и собственными патрубками подвода и отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, при этом буферная емкость вынесена за пределы расположения теплообменника контура отопления, размещена в нижней части герметичного корпуса и посредством дополнительного патрубка через кран переключения в режим «отопление+горячее водоснабжение/только горячее водоснабжение» соединена с патрубком подвода теплоносителя, на котором после его соединения с дополнительным патрубком буферной емкости установлен насос. ! 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что теплообменник контура отопления выполнен из меди или сплава на основе меди. ! 3. Котел по п.1, отлича� 1. A boiler for heating and / or hot water supply, comprising an expansion tank and a sealed enclosure in which a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger of the heating circuit with a smoke box, a buffer tank with a heat exchanger of the hot water supply circuit, and nozzles for supplying air to the gas furnace are placed burner and removal of combustion products located in the upper part of the boiler, pipes for supplying and discharging heat carrier and for supplying and discharging water, and a control system, characterized in that the heat exchanger is a heating circuit includes a prismatic case with an open lower part, a tube board in the upper part and a coil on the outer surface, the smoke box at its junction with the exhaust pipe is equipped with a channel connected to the internal cavity of the sealed housing, and the buffer tank is connected to the heat transfer pipe and includes a prismatic housing with a heat exchanger of the hot water supply circuit located inside it and its own inlets for supplying and discharging the coolant and for supplying and discharging water, while the buffer The black tank is moved outside the location of the heat exchanger of the heating circuit, is located in the lower part of the sealed enclosure and is connected to the coolant supply pipe through the tap to switch to the heating + hot water / hot water only mode through an additional pipe, on which, after connecting it to the additional buffer pipe capacity installed pump. ! 2. The boiler according to claim 1, characterized in that the heat exchanger of the heating circuit is made of copper or an alloy based on copper. ! 3. The boiler according to claim 1, excellent

Description

Полезные модели относятся к области производственной и коммунальной теплоэнергетики и могут быть использованы в конструкциях котлов, предназначенных для отопления и/или горячего водоснабжения.Utility models relate to the field of industrial and municipal heating systems and can be used in boiler designs designed for heating and / or hot water supply.

Известен котел отопительный водогрейный газовый каскадный, содержащий вертикально ориентированный корпус, два, установленных один над 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, расположенные 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 панели управления [Описание изобретения к патенту РФ №2381421 от 17.09.2007, МПК F24H 1/00, опубл. 10.02.2010]. Решаемая задача - минимизация веса котла и занимаемой им площади помещения, обеспечение КПД не ниже 91%, повышение ресурса и ремонтопригодности котла, обеспечение удобства эксплуатации и технического обслуживания котла, обеспечение возможности применения в котельных без постоянного присутствия персонала путем объединения преимуществ двух различных концепций в одной конструкции - скоростного медного и объемного стального теплообменников.Known boiler heating gas gas cascade, containing a vertically oriented housing, two, mounted one above the other furnace modules with combustion chambers and gas burners, heat transfer surfaces with upper heat exchangers located above the combustion chambers with tufts of copper finned tubes and lower heat exchangers in the form of hollow elements made of sheet material located around the perimeter around the furnaces, and separate chimneys and water inlet and outlet pipes for each module, each the module is equipped with an independent microprocessor control with a single control panel for the boiler [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2381421 from 09.17.2007, IPC F24H 1/00, publ. 02/10/2010]. The task to be solved is minimizing the weight of the boiler and the room occupied by it, ensuring an efficiency of at least 91%, increasing the resource and maintainability of the boiler, ensuring ease of operation and maintenance of the boiler, ensuring the possibility of use in boiler rooms without the constant presence of personnel by combining the advantages of two different concepts in one designs - high-speed copper and volume steel heat exchangers.

Оснащение каждого модуля сложными системами микропроцессорного управления не позволяет говорить о простоте конструкции котла, что создает определенные трудности с его использованием вдали от мест сервисного и технического обслуживания, например, в сельской местности.Equipping each module with complex microprocessor control systems does not allow us to talk about the simplicity of the boiler design, which creates certain difficulties with its use far from the places of service and maintenance, for example, in rural areas.

Известен водогрейный котел для горячего водоснабжения и отопления, содержащий корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной (обратной) воды и горелочное устройство, которые размещены в нижней части соответственно водяной рубашки и топочной камеры, патрубок отвода горячей воды и дымовыводящий патрубок, при этом в нижней части топочной камеры над горелочным устройством установлен теплообменник в виде пучка труб, размещенных наклонно и закрепленных обоими концами в соответствующих противоположных стенках топочной камеры с образованием коллекторов соответственно входного и выходного, причем входной коллектор размещен ниже, чем выходной, и соединен с водяной рубашкой, а выходной коллектор соединен с патрубком отвода горячей воды, при этом над пучком труб размещен дополнительный теплообменник для утилизации остатков тепла дымовых газов [Описание изобретения к патенту РФ №2273802 от 12.07.2004, МПК F24H 1/44, опубл. 10.04.2006]. Котел отличается увеличенной поверхностью теплообмена, ступенчатой теплопередачей и гравитационной циркуляцией воды, повышенной эффективностью использования дымовых газов, повышенным КПД и экономичностью, а также независимостью работы от электроэнергии.Known hot water boiler for hot water supply and heating, comprising a housing, a combustion chamber placed in the housing with the formation of a water jacket between them, a pipe for supplying cold (reverse) water and a burner device, which are located in the lower part of a water jacket and a combustion chamber, respectively, a branch pipe hot water and a smoke outlet, while in the lower part of the combustion chamber above the burner there is a heat exchanger in the form of a bundle of pipes placed obliquely and fixed by both ends in joint the corresponding opposite walls of the combustion chamber with the formation of collectors of the inlet and outlet respectively, the inlet manifold being lower than the outlet and connected to a water jacket, and the outlet manifold connected to a hot water outlet, while an additional heat exchanger is placed above the tube bundle to recover heat residues flue gas [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2273802 from 12.07.2004, IPC F24H 1/44, publ. 04/10/2006]. The boiler is distinguished by an increased heat exchange surface, stepwise heat transfer and gravitational circulation of water, increased flue gas efficiency, increased efficiency and efficiency, as well as independence of work from electricity.

Котел данной конструкции отличается повышенной металлоемкостью и низкой ремонтопригодностью. Кроме этого, для сжигания топлива используется воздух помещения, что не позволяет устанавливать котел в комнатах малого объема.The boiler of this design is characterized by increased metal consumption and low maintainability. In addition, indoor air is used for fuel combustion, which does not allow the boiler to be installed in small rooms.

Известен водогрейный котел для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, содержащий герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера с горелкой и дымогарные трубы, расположенный над ними теплообменник, при этом котел снабжен датчиком давления и электромагнитным клапаном, расположенными в верхней части котла, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом с внутренней полостью горелки [Описание изобретения к патенту РФ №2347976 от 26.01.2007, МПК F22B 7/00, опубл. 27.02.2009]. Изобретение обеспечивает увеличение теплопередачи от паров котловой воды к воде системы теплоснабжения и снижение содержания окислов азота в отработанных газах.Known hot water boiler for heating and hot water supply of residential and public buildings, containing a sealed enclosure, in the lower part of which there is a combustion chamber with a burner and smoke tubes, a heat exchanger located above them, while the boiler is equipped with a pressure sensor and an electromagnetic valve located in the upper part of the boiler while the output of the electromagnetic valve is connected by a pipeline to the internal cavity of the burner [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2347976 from 01/26/2007, IPC F22B 7/00, publ. 02/27/2009]. The invention provides an increase in heat transfer from boiler water vapor to heat supply system water and a decrease in the content of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Данный котел работает с высоким избыточным давлением, что требует присутствия при его работе аттестованного органами котлонадзора оператора, а это делает практически невозможным его применение для индивидуального поквартирного отопления.This boiler operates with high overpressure, which requires the presence of an operator certified by the boiler supervision authorities during its operation, and this makes it practically impossible to use it for individual apartment heating.

Одним из «слабых» мест котлов является образование конденсата на границах контакта сред с разной температурой. Можно получить удовлетворительные результаты работы котла, но периодическое образование конденсата, например, на входе в дымовую трубу, где происходит его смешение с продуктами горения, представляющего собой агрессивную среду, создает дополнительные трудности с эксплуатацией котла и его надежностью и долговечностью. Существуют технические решения, где образование конденсата является рабочим моментом работы котла. Например, известна установка горячего водоснабжения, содержащая 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 или принудительной циркуляции нагреваемой воды отходящими дымовыми газами водогрейного котла. Кроме этого установка оснащена в нижней части полостью для сбора конденсата и конденсатоотводящую трубку [Описание изобретения к патенту РФ №2230262 от 07.08.2002, МПК⁷ F24H 1/48, опубл. 10.06.2004]. Установка обладает высоким КПД и удешевляет нагрев воды.One of the “weaknesses” of the boilers is the formation of condensate at the boundaries of the contact of media with different temperatures. Satisfactory boiler operation results can be obtained, but the periodic formation of condensate, for example, at the entrance to the chimney, where it mixes with combustion products, which is an aggressive medium, creates additional difficulties with the operation of the boiler and its reliability and durability. There are technical solutions where the formation of condensate is the working moment of the boiler. For example, a hot water supply installation is known, 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 made 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 natural or forced circulation circuit agrevaemoy water flue gas boiler. In addition, the installation is equipped in the lower part with a cavity for collecting condensate and a condensate drain pipe [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2230262 from 08/07/2002, IPC ⁷ F24H 1/48, publ. 06/10/2004]. The installation has a high efficiency and reduces the cost of water heating.

Образование конденсата требует использования в конструкции установки высококачественных сталей или боле массивных деталей, что ограничивает ее тиражирование.The formation of condensate requires the use of high-quality steels or more massive parts in the installation design, which limits its replication.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и выполняемой функции является серийно выпускаемый водогрейный котел, предназначенный для раздельного отопления и горячего водоснабжения квартир в жилых многоэтажных домах и индивидуальных жилых зданиях, с системами естественной и принудительной циркуляции воды. Котел содержит расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость прямоугольного сечения с теплообменником (змеевиком) контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, включающую датчик опрокидывания тяги и блок безопасности газовой горелки [Описание полезной модели к патенту РФ №88113 от 24.06.2009, МПК F24H 1/08, опубл. 27.10.2009]. Котел отличается улучшенными эксплуатационными характеристиками, надежностью работы и простотой в обслуживании. Герметичный корпус исключает отбор воздуха из внутреннего объема помещения.The closest in combination of essential features and functions performed is a commercially available hot water boiler designed for separate heating and hot water supply of apartments in residential multi-storey buildings and individual residential buildings, with natural and forced water circulation systems. The boiler contains an expansion tank and a sealed housing in which there is a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger of the heating circuit with a smoke box, a rectangular buffer tank with a heat exchanger (coil) of the hot water supply circuit, pipes for supplying air to the furnace to the gas burner and removal of combustion products located in the upper part of the boiler, coolant inlet and outlet pipes and water inlet and outlet, and a control system including a traction rollover sensor and a gas safety unit orielki [Description of the utility model to the patent of the Russian Federation No. 88113 of 06.24.2009, IPC F24H 1/08, publ. 10/27/2009]. The boiler is characterized by improved performance, reliability and ease of maintenance. The tight case excludes air selection from the internal volume of the room.

К недостаткам котла следует отнести повышенную металлоемкость и, как следствие, высокую инертность в работе, для устранения которой требуется применение дорогостоящих датчиков и сложной системы управления. Герметичный корпус котла обеспечивает возможность гарантированного забора воздуха только с улицы (но не из помещения) и гарантированный отвод продуктов горения наружу. Тем не менее, остается возможность за счет обратной тяги ухудшить показатели горения газовой горелки, вплоть до полного гашения пламени свежим воздухом или собственными продуктами горения. Такой режим работы при всех положительных результатах работы вызывает периодическое отпотевание стенок теплообменника и образование конденсата на стенках дымовых труб.The disadvantages of the boiler include increased metal consumption and, as a result, high inertia in the work, which requires the use of expensive sensors and a complex control system. The sealed boiler body provides the possibility of a guaranteed intake of air only from the street (but not from the room) and a guaranteed removal of combustion products to the outside. Nevertheless, it remains possible, due to the reverse draft, to degrade the combustion performance of the gas burner, up to the complete extinguishing of the flame with fresh air or its own combustion products. This mode of operation, with all the positive results of the work, causes periodic fogging of the walls of the heat exchanger and the formation of condensate on the walls of the chimneys.

Задача, решаемая настоящей полезной моделью и достигаемый технический результат заключаются в расширении номенклатуры выпускаемых водогрейных котлов с улучшенными эксплуатационными и весовыми характеристиками, надежных в работе и простых в обслуживании, обеспечивающих повышения температуры отходящих газов и увеличение КПД или сохранения его на требуемом нормами государственных стандартов уровне.The problem solved by this utility model and the achieved technical result consists in expanding the range of manufactured hot water boilers with improved operational and weight characteristics, reliable in operation and easy to maintain, ensuring an increase in the temperature of the exhaust gases and increase in efficiency or maintaining it at the level required by state standards.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата, в известном котле для отопления и горячего водоснабжения, содержащем расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость с теплообменником контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, теплообменник контура отопления включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части и змеевиком на наружной поверхности, дымовая коробка в месте ее соединения с патрубком удаления продуктов сгорания снабжена каналом, соединенным с внутренней полостью герметичного корпуса, а буферная емкость связана с патрубком отвода теплоносителя и включает призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения и собственными патрубками подвода и отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, при этом буферная емкость вынесена за пределы расположения теплообменника контура отопления, размещена в нижней части герметичного корпуса и посредством дополнительного патрубка через кран переключения в режим «отопление+горячее водоснабжение/только горячее водоснабжение» соединена с патрубком подвода теплоносителя, на котором после его соединения с дополнительным патрубком буферной емкости, установлен насос. Кроме этого:To solve the problem and achieve the claimed technical result, in a well-known boiler for heating and hot water supply, containing an expansion tank and a sealed enclosure, in which there is a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger of the heating circuit with a smoke box, a buffer tank with a heat exchanger of the hot water supply circuit, nozzles for supplying air to the furnace to the gas burner and removal of combustion products located in the upper part of the boiler, nozzles for supplying and discharging the coolant and supply -the water drain, and the control system, the heat exchanger of the heating circuit includes a prismatic housing with an open lower part, a pipe board at the top and a coil on the outer surface, the smoke box at the point of its connection with the exhaust pipe is equipped with a channel connected to the internal cavity of the sealed housing and the buffer tank is connected with the coolant outlet pipe and includes a prismatic housing with a heat exchanger of the hot water supply circuit located inside it and its own pipe the inlet and outlet of the coolant and the inlet-outlet of water, while the buffer tank is outside the location of the heat exchanger of the heating circuit, is located in the lower part of the sealed enclosure and is connected via an additional pipe through the tap to switch to “heating + hot water / only hot water” mode to a coolant supply pipe, on which, after its connection with an additional buffer tank pipe, a pump is installed. Besides:

- теплообменник контура отопления выполнен из меди или сплава на основе меди;- the heat exchanger of the heating circuit is made of copper or an alloy based on copper;

- объем буферной емкости выполнен в пределах 0,2-0,4 литра на 1 кВт мощности котла;- the volume of the buffer capacity is made in the range of 0.2-0.4 liters per 1 kW of boiler power;

- система управления включает блок автоматического управления газовой горелкой, автоматический клапан воздуховыпуска, датчик опрокидывания тяги, датчик протока среды, установленный на патрубке подвода теплоносителя после насоса, предохранительный клапан, установленный на дополнительном патрубке, соединяющем буферную емкость с патрубком подвода теплоносителя и датчик контроля температуры теплоносителя, установленный на патрубке подвода теплоносителя в месте его соединения с теплообменником контура отопления и связанный с блоком автоматического управления газовой горелкой.- the control system includes an automatic gas burner control unit, an automatic air outlet valve, a draft tipping sensor, a medium flow sensor installed on the coolant supply pipe after the pump, a safety valve installed on an additional pipe connecting the buffer tank to the coolant supply pipe and a coolant temperature control sensor mounted on the coolant supply pipe in the place of its connection with the heat exchanger of the heating circuit and connected to block a -automatic control of the gas burner.

Типовой теплообменник на примере котла для отопления и/или горячего водоснабжения содержит корпус, в нижней части которого расположена топка с горелочным устройством, подающий и обратный патрубки, патрубок удаления дымовых газов, при этом нижняя часть теплообменника выполнена в виде водяной рубашки, а верхняя - в виде специальной камеры, сообщающейся с водяной рубашкой нижней части, оснащенной вертикальными газоходами для утилизации тепла дымовых газов, причем внутренняя и внешняя поверхности газоходов выполнены в виде цилиндрических винтообразных металлических ребер [Описание изобретения к патенту РФ №2158395 от 12.05.1999, МПК⁷ F24H 1/28, опубл. 27.10.2000]. Теплообменник обеспечивает повышение коэффициента полезного действия и удешевление производства теплоэнергии.A typical heat exchanger on the example of a boiler for heating and / or hot water supply contains a housing, in the lower part of which there is a firebox with a burner, supply and return pipes, a flue gas removal pipe, while the lower part of the heat exchanger is made in the form of a water jacket, and the upper - in the form of a special chamber communicating with the water jacket of the lower part, equipped with vertical flues for utilizing the heat of the flue gases, the inner and outer surfaces of the flues being made in the form of cylindrical helical metal ribs [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2158395 of 05/12/1999, IPC ⁷ F24H 1/28, publ. 10.27.2000]. A heat exchanger provides an increase in the efficiency and a reduction in the cost of heat production.

Данный теплообменник способен утилизировать большую часть тепла отходящих дымовых газов, но отрицательным моментом этого является практически постоянное отпотевание стенок в тех или иных местах, что приводит к преждевременному выходу теплообменника из строя. Именно по этой причине стенки таких теплообменных аппаратов делают с большой толщиной и, вообще, сами теплообменники выполняют в виде самостоятельных котлов.This heat exchanger is able to utilize most of the heat of the exhaust flue gases, but the negative point of this is the almost constant fogging of the walls in certain places, which leads to premature failure of the heat exchanger. For this reason, the walls of such heat exchangers are made with a large thickness and, in general, the heat exchangers themselves are made in the form of independent boilers.

Известна более совершенная конструкция теплообменника, которая применяется в газовом отопительном водогрейном каскадном котле с КПД не ниже 91% и включает объединенные в единое устройство верхний и нижний теплообменники, где верхний представляет пучок медных оребренных труб, а нижний представляет собой полый элемент из листовой стали, расположенный по периметру вокруг топки, а его водяная полость соединена посредством перепускного патрубка с расположенным над ним верхним теплообменником, который выполнен медно-чугунно-стальным [Описание изобретения к патенту РФ №2381421 от 17.09.2007, МПК F24H 1/00, опубл. 10.02.2010]. Такие теплообменники можно скомпоновать в двухуровневую батарею. Их преимущество - сочетание в одной конструкции двух концепций - скоростного медного и объемного стального теплообменников.A more advanced heat exchanger design is known, which is used in a gas heating cascade boiler with an efficiency of not less than 91% and includes the upper and lower heat exchangers combined in a single device, where the upper one is a bundle of copper finned tubes, and the lower one is a hollow sheet steel element located around the perimeter around the firebox, and its water cavity is connected via an overflow pipe to the upper heat exchanger located above it, which is made of copper-cast-iron-steel [Description the invention to the patent of the Russian Federation No. 2381421 dated 09/17/2007, IPC F24H 1/00, publ. 02/10/2010]. Such heat exchangers can be arranged in a two-level battery. Their advantage is a combination of two concepts in one design - high-speed copper and volume steel heat exchangers.

Сочетание разнородных материалов с различными физическими и электрохимическими показателями способствует интенсивному износу соединяемых деталей, особенно во время переключения теплообменника на функцию исключительно горячего водоснабжения - на отпотевших стенках образуется агрессивный конденсат, способствующий неравномерному износу (коррозии) стенок деталей теплообменника.The combination of dissimilar materials with different physical and electrochemical parameters contributes to intensive wear of the connected parts, especially when the heat exchanger switches to the function of exclusively hot water supply - aggressive condensate forms on the sweating walls, which contributes to uneven wear (corrosion) of the walls of the heat exchanger parts.

Наличие разнообразных конструкций теплообменников, используемых в котлах, в том числе являющихся элементами корпусных деталей котлов, не позволяет выбрать такой, где органично сочетаются низкая металлоемкость, высокая теплоотдача и, одновременно, высокая теплоемкость, способных обеспечить теплом второй контур - горячего водоснабжения.The presence of various designs of heat exchangers used in boilers, including those that are elements of the boiler body parts, does not allow us to choose one where organically low metal consumption, high heat transfer and, at the same time, high heat capacity are able to provide heat to the second circuit - hot water supply.

Задача, решаемая второй полезной моделью группы и достигаемый технический результат заключаются в расширении номенклатуры выпускаемых теплообменников котлов для отопления и/или горячего водоснабжения с улучшенными эксплуатационными и массовыми характеристиками, надежных в работе и простых в обслуживании, обеспечивающих повышения температуры отходящих газов и увеличение КПД или сохранения его на требуемом нормами государственных стандартов уровне.The problem solved by the second utility model of the group and the technical result achieved is to expand the range of manufactured heat exchangers for boilers for heating and / or hot water supply with improved operational and mass characteristics, reliable in operation and easy to maintain, providing an increase in the temperature of the exhaust gases and increase the efficiency or preservation it at the level required by state standards.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата, теплообменник котла, включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части, змеевиком на наружной поверхности и патрубками подвода-отвода теплоносителя, при этом трубная доска включает два уровня оребренных трубок, причем шаг оребрения верхнего уровня относится к шагу оребрения нижнего уровня как 1:(1,75-2,25), патрубок подвода теплоносителя установлен на входе в змеевик, патрубок отвода теплоносителя установлен на выходе с трубной доски верхнего уровня, а сам теплообменник выполнен из меди или сплава на основе меди.To solve the problem and achieve the claimed technical result, the boiler heat exchanger includes a prismatic housing with an open lower part, a tube plate in the upper part, a coil on the outer surface and coolant supply and exhaust pipes, while the tube plate includes two levels of finned tubes, and the step fins of the upper level refers to the step of fins of the lower level as 1: (1.75-2.25), the coolant supply pipe is installed at the inlet to the coil, the coolant drain pipe is installed at the outlet with t cutting board of the upper level, and the heat exchanger itself is made of copper or an alloy based on copper.

Типовая буферная емкость котла для отопления и/или горячего водоснабжения включает преимущественно призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения, выполненным в виде змеевика, и каналы подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды. Буферная емкость может быть вынесена за пределы расположения теплообменника [см. описание изобретения к патенту РФ №2230262 от 07.08.2002, МПК⁷ F24H 1/48, опубл. 10.06.2004] или располагаться непосредственно на теплообменнике [см. ранее упомянутое описание полезной модели к патенту РФ №88113].A typical boiler buffer tank for heating and / or hot water supply includes a predominantly prismatic housing with a heat exchanger for the hot water circuit located inside it, made in the form of a coil, and channels for supplying and discharging the coolant and for supplying and discharging water. The buffer tank can be moved outside the location of the heat exchanger [see Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2230262 dated 08/07/2002, IPC ⁷ F24H 1/48, publ. 06/10/2004] or located directly on the heat exchanger [see the previously mentioned description of the utility model to the patent of the Russian Federation No. 88113].

Преимущества раздельного расположения заключаются в возможности обеспечения высокой мощности горячего водоснабжения, высокая ремонтопригодность (включая обслуживание), а также возможность компоновки котла в соответствии с планировкой помещения.The advantages of a separate location are the ability to provide high power hot water supply, high maintainability (including maintenance), as well as the ability to layout the boiler in accordance with the layout of the room.

Недостатки - ограниченные эксплуатационные возможности, которые выражаются в нестабильной работе котла при увеличении расхода горячей воды, что влечет за собой снижение температуры в системе отопления, при этом увеличение объема буферной емкости резко снижает полезное пространство помещения.Disadvantages - limited operational capabilities, which are expressed in unstable operation of the boiler with an increase in hot water consumption, which entails a decrease in temperature in the heating system, while an increase in the volume of the buffer tank sharply reduces the usable space of the room.

Преимущества непосредственного расположения буферной емкости на теплообменнике заключаются в обеспечении возможности скорейшей теплопередачи от более нагретого тела к менее нагретому.The advantages of the direct location of the buffer tank on the heat exchanger are that it allows the speediest possible heat transfer from a warmer body to a less heated one.

Недостатки - усложнение конструкции котла и его непропорциональные габариты, а также низкая ремонтопригодность.Disadvantages - the complexity of the design of the boiler and its disproportionate dimensions, as well as low maintainability.

Задача, решаемая третьей полезной моделью группы и достигаемый технический результат заключаются в расширении номенклатуры выпускаемых буферных емкостей котлов для отопления и/или горячего водоснабжения с улучшенными эксплуатационными и массовыми характеристиками, надежных в работе и простых в обслуживании, обеспечивающих оптимальный объем для больших расходов горячей воды, который достаточен для срабатывания средств контроля и управления работой связанных с ними теплообменных аппаратов.The problem solved by the third utility model of the group and the technical result achieved is to expand the range of manufactured buffer tanks for boilers for heating and / or hot water supply with improved operational and mass characteristics, reliable in operation and easy to maintain, providing an optimal volume for high consumption of hot water, which is sufficient for triggering the means of monitoring and controlling the operation of heat exchangers associated with them.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата, буферная емкость котла, включает призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения, выполненным в виде змеевика, и патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, при этом внутри корпуса установлен стакан, открытая часть которого расположена со стороны патрубка отвода теплоносителя, а дно - со стороны патрубка подвода теплоносителя, змеевик расположен в зазоре между внутренними стенками корпуса и наружными стенками стакана, в дне стакана выполнены каналы, общая площадь которых не превышает площадь внутреннего сечения патрубка подвода теплоносителя, а объем призматического корпуса выбирают в пределах 0,2-0,4 литра на 1 кВт мощности котла.To solve the problem and achieve the claimed technical result, the boiler buffer capacity includes a prismatic housing with a heat exchanger for the hot water supply circuit located inside it, made in the form of a coil, and pipes for supplying and discharging the coolant and supplying and discharging water, while a glass is installed inside the case, the open part of which is located on the side of the coolant pipe, and the bottom is on the side of the coolant pipe, the coil is located in the gap between the inner walls of the housing and a glass outer walls, in the bottom cup has channels whose total area is less than the cross section area of the inner coolant inlet pipe and the volume of the prismatic body is selected in the range 0.2-0.4 liters per 1 kW of power boiler.

Полезные модели иллюстрируются чертежами, где:Utility models are illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 схематично показана конструкция котла для отопления и/или горячего водоснабжения;- figure 1 schematically shows the design of the boiler for heating and / or hot water;

- на фиг.2 схематично показан вид А фиг.1 - конструктивное исполнение двухуровневой трубной доски теплообменника в развернутом виде;- figure 2 schematically shows a view And figure 1 - structural design of a two-level tube plate of the heat exchanger in expanded form;

- на фиг.3 показано сечение Б-Б фиг.1 - конструкция буферной емкости котла.- figure 3 shows a section bB of figure 1 - the design of the buffer capacity of the boiler.

Котел для отопления и/или горячего водоснабжения содержит расширительный бачок 1 и герметичный корпус 2, в котором размещены топочная камера 3 с газовой горелкой 4, теплообменник 5 контура отопления с дымовой коробкой 6, буферная емкость 7 с теплообменником 8 контура горячего водоснабжения, патрубок 9 - подачи воздуха в топку к газовой горелке 4 и патрубок 10 - удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки 11 - подвода и 12 - отвода теплоносителя, в качестве которого, как правило, выступает специально подготовленная вода, и патрубки подвода - 13 и отвода - 14 воды, и систему управления, включающую блок 15 автоматического управления газовой горелкой 4, автоматический клапан 16 воздуховыпуска, датчик 17 опрокидывания тяги, датчик 18 протока среды, установленный на патрубке 11 подвода теплоносителя, предохранительный клапан 19, установленный на дополнительном патрубке 20, соединяющем буферную емкость 7 с патрубком 11 подвода теплоносителя и датчик 21 контроля температуры теплоносителя, установленный на патрубке подвода теплоносителя в месте его соединения с теплообменником контура отопления и связанный с блоком автоматического управления газовой горелкой. Теплообменник 5 контура отопления включает призматический корпус 22 с открытой нижней частью, образующей топочную камеру 3, трубной доской 23 в верхней части и змеевиком 24 на наружной поверхности, дымовая коробка 6 в месте ее соединения с патрубком 10 удаления продуктов сгорания снабжена каналом 25, соединенным с внутренней полостью 26 герметичного корпуса 2, а буферная емкость 7 связана с патрубком 12 отвода теплоносителя и включает призматический корпус 27 с расположенным внутри него теплообменником 8 контура горячего водоснабжения и собственными патрубками подвода - 28 и отвода - 29 теплоносителя и подвода - 13 и отвода - 14 воды, при этом буферная емкость 7 вынесена за пределы расположения теплообменника 5 контура отопления, размещена в нижней части герметичного корпуса 2 и посредством дополнительного патрубка 20 через кран 30 переключения в режим «отопление+горячее водоснабжение/только горячее водоснабжение» соединена с патрубком 11 подвода теплоносителя, на котором после его соединения с дополнительным патрубком 20 буферной емкости 7, установлен насос 31.The boiler for heating and / or hot water supply contains an expansion tank 1 and a sealed housing 2, in which a combustion chamber 3 with a gas burner 4, a heat exchanger 5 of a heating circuit with a smoke box 6, a buffer tank 7 with a heat exchanger 8 of a hot water circuit, a pipe 9 - are located air supply to the furnace to the gas burner 4 and pipe 10 - removal of combustion products located in the upper part of the boiler, pipes 11 - supply and 12 - heat transfer fluid, which, as a rule, is specially prepared water, and inlet branch pipes - 13 and outlet - 14 water, and a control system including a block 15 for automatic control of a gas burner 4, an automatic air outlet valve 16, a draft tilt tip 17, a medium flow sensor 18 mounted on a coolant supply pipe 11, a safety valve 19, mounted on an additional pipe 20 connecting the buffer tank 7 to the pipe 11 for supplying a coolant and a sensor 21 for monitoring the temperature of the coolant installed on a pipe for supplying a coolant in the place of its connection to the heat exchange ICOM heating circuit and associated with the gas burner unit automatic control. The heat exchanger 5 of the heating circuit includes a prismatic housing 22 with an open lower part forming a combustion chamber 3, a tube plate 23 in the upper part and a coil 24 on the outer surface, the smoke box 6 at its junction with the pipe 10 for the removal of combustion products is provided with a channel 25 connected to internal cavity 26 of the sealed housing 2, and the buffer tank 7 is connected to the pipe 12 of the heat carrier and includes a prismatic housing 27 with a heat exchanger 8 of the hot water supply circuit located inside and the inlet pipes - 28 and the outlet - 29 coolant and the inlet - 13 and the outlet - 14 water, while the buffer tank 7 is moved outside the location of the heat exchanger 5 of the heating circuit, is located in the lower part of the sealed housing 2 and through an additional pipe 20 through the tap 30 switch in the mode "heating + hot water supply / only hot water supply" is connected to the pipe 11 of the coolant, on which, after connecting it to the additional pipe 20 of the buffer tank 7, the pump 31 is installed.

Для улучшения показателей работы котла теплообменник 5 контура отопления выполнен из меди или сплава на основе меди, а объем буферной емкости 7 выполнен в пределах 0,2-0,4 литра на 1 кВт мощности котла.To improve the performance of the boiler, the heat exchanger 5 of the heating circuit is made of copper or an alloy based on copper, and the volume of the buffer tank 7 is made in the range of 0.2-0.4 liters per 1 kW of boiler power.

Особенностями теплообменника 5 контура отопления котла является то, что он, как самостоятельное изделие включает призматический корпус 22 с открытой нижней частью, трубной доской 23 в верхней части, змеевиком 24 на наружной поверхности и патрубками подвода - 11 и отвода - 12 теплоносителя, при этом трубная доска 23 включает два уровня - 32 и 33 оребренных трубок 34 и 35, причем шаг оребрения верхнего уровня 32 относится к шагу оребрения нижнего уровня 33 как 1:(1,75-2,25), патрубок 11 подвода теплоносителя установлен на входе 36 в змеевик 24, а патрубок 12 отвода теплоносителя установлен на выходе 37 с трубной доски 23 верхнего уровня 32. В таком виде теплообменник 5 может быть изготовлен из меди или сплава на основе меди.The features of the heat exchanger 5 of the boiler heating circuit is that it, as an independent product, includes a prismatic housing 22 with an open lower part, a tube plate 23 in the upper part, a coil 24 on the outer surface and inlet pipes - 11 and outlet - 12 coolant, while the pipe board 23 includes two levels - 32 and 33 of finned tubes 34 and 35, and the finning step of the upper level 32 refers to the step of finning the lower level 33 as 1: (1.75-2.25), the nozzle 11 of the coolant supply is installed at the input 36 to coil 24, and branch pipe 12 of the heat the carrier is installed at the outlet 37 from the tube plate 23 of the upper level 32. In this form, the heat exchanger 5 can be made of copper or an alloy based on copper.

Особенностями буферной емкости 7 котла является то, что она, как самостоятельное изделие включает призматический корпус 27 с расположенным внутри него теплообменником 8 контура горячего водоснабжения, выполненным в виде змеевика (та же поз.8), и патрубки подвода - 28 и отвода - 29 теплоносителя и подвода - 13 и отвода - 14 воды, внутри корпуса 27 установлен стакан 38, открытая часть которого расположена со стороны патрубка 29 отвода теплоносителя, а дно 39 - со стороны патрубка 28 подвода теплоносителя, змеевик 8 расположен в зазоре 40 между внутренними стенками корпуса 27 и наружными стенками стакана 38, при этом в дне 39 стакана 37 выполнены каналы 41, общая площадь которых не превышает площадь внутреннего сечения патрубка 28 подвода теплоносителя. При проектировании буферной емкости следует исходить из того, что объем призматического корпуса 27 должен составлять 0,2-0,4 литра на 1 кВт мощности котла.Features of the buffer tank 7 of the boiler is that, as an independent product, it includes a prismatic housing 27 with a heat exchanger 8 of the hot water circuit located inside it, made in the form of a coil (the same pos. 8), and supply pipes - 28 and outlet - 29 coolant and inlet - 13 and outlet - 14 of water, a cup 38 is installed inside the housing 27, the open part of which is located on the side of the coolant pipe 29, and the bottom 39 is on the side of the coolant pipe 28, the coil 8 is located in the gap 40 between the inner walls kami body 27 and the outer walls of the cup 38, the cup 39 at the bottom 37 are channels 41, the total area does not exceed the internal cross section area of the nozzle 28 for supplying coolant. When designing a buffer tank, it should be assumed that the volume of the prismatic housing 27 should be 0.2-0.4 liters per 1 kW of boiler power.

Порядок эксплуатации котла заключается в подаче воздуха в топочную камеру 3, нагрев теплоносителя продуктами сгорания газа в теплообменнике 5 контура отопления, отвод продуктов сгорания через патрубок 10 удаления, подачу теплоносителя в буферную емкость 7, оснащенную теплообменником 8 контура горячего водоснабжения, и далее через патрубок 29 отвода теплоносителя в подающий трубопровод системы отопления (условно не показана), поступление остывшей воды в патрубок 11 обратного трубопровода и оттуда в теплообменник 5 контура отопления, при этом подачу воздуха в топочную камеру 3 совмещают с его подачей в герметичный корпус 2 котла и подогревом за счет отвода части тепла с патрубка 10 удаления продуктов сгорания, элементом которого является дымовая коробка 6, и наружной поверхности теплообменника 5 контура отопления, а отвод продуктов сгорания осуществляют одновременно с эжекцией ранее подогретого воздуха из герметичного корпуса 2 через канал 25 дымовой коробки 6.The operation of the boiler consists in supplying air to the combustion chamber 3, heating the heat carrier with gas from the combustion gas in the heat exchanger 5 of the heating circuit, discharging the combustion products through the discharge pipe 10, supplying heat to the buffer tank 7 equipped with the heat exchanger 8 of the hot water supply, and then through the pipe 29 removal of the coolant into the supply pipe of the heating system (not shown conditionally), the supply of cooled water to the pipe 11 of the return pipe and from there to the heat exchanger 5 of the heating circuit, the air supply to the combustion chamber 3 is combined with its supply to the sealed boiler body 2 and heated by removing part of the heat from the pipe 10 for the removal of combustion products, the element of which is a smoke box 6, and the outer surface of the heat exchanger 5 of the heating circuit, and the removal of combustion products is carried out simultaneously with ejection of previously heated air from the sealed housing 2 through the channel 25 of the smoke box 6.

Проанализируем общественную потребность в настоящих технических решениях и их особенности.Let us analyze the social need for these technical solutions and their features.

Серьезнейшей проблемой при создании малогабаритных котлов для отопления и горячего водоснабжения малой и средней мощности является отпотевание стенок теплообменников и образование конденсата на стенках дымовых труб, включая места их соединения с патрубками отвода дымовых газов. Учитывая сложный состав дымовых газов при их соединении с водой, образуются соединения, вызывающие активную коррозию металлоконструкций. Традиционно эта проблема решалась применением специальных дорогостоящих материалов или увеличением толщины стенок соответствующих деталей котлов, в результате чего масса котлов непропорционально увеличивалась. В этом был свой положительный результат, поскольку одновременно с массой увеличивалась теплоемкость конструкции - она дольше сохраняла тепло и за счет тепловой инерции была способна сглаживать, например, кратковременные сбои в работе топочной камеры. Однако эта инерционность при оперативном отслеживании режимов работы оборудования требовала использования сложной, преимущественно электронной системы управления. Кроме этого, в небольшом помещении, где традиционно используются или должны использоваться котлы малой и средней мощности, сложно установить габаритный металлоемкий котел, тем более, разместить его на стене. Использование тонкостенных элементов в конструкции котла в сочетании с его микропроцессорным управлением позволяет решить проблему снижения массогабаритных характеристик и оперативного отслеживания различных режимов работы оборудования, но не решает проблему образования конденсата. Более того, в двухконтурных котлах она усугубляется. Государственные стандарты регламентируют температуру отходящих дымовых газов - не ниже 116°С, хотя опыт показывает, что для российских зим эта температура должна быть 130-150°С. Однако указанная температура существенно снижает КПД котла от рекомендуемого - 91%. Одновременно, попытка увеличения КПД ведет к падению температуры отходящих газов ниже установленных 116°С.A major problem in creating small-sized boilers for heating and hot water supply of small and medium capacity is the fogging of the walls of the heat exchangers and the formation of condensate on the walls of the chimneys, including their connection with the flue gas outlet pipes. Given the complex composition of flue gases when they are combined with water, compounds are formed that cause active corrosion of metal structures. Traditionally, this problem was solved by the use of special expensive materials or by increasing the wall thickness of the corresponding boiler parts, as a result of which the mass of the boilers disproportionately increased. This was a positive result, since the heat capacity of the structure increased simultaneously with the mass - it retained heat longer and due to thermal inertia was able to smooth out, for example, short-term malfunctions of the combustion chamber. However, this inertia in the operational monitoring of equipment operating conditions required the use of a complex, mainly electronic control system. In addition, in a small room where boilers of small and medium power are traditionally used or should be used, it is difficult to install a dimensional metal-intensive boiler, moreover, place it on the wall. The use of thin-walled elements in the design of the boiler in combination with its microprocessor control allows us to solve the problem of reducing weight and size characteristics and operational tracking of various operating modes of the equipment, but does not solve the problem of condensation. Moreover, in double-circuit boilers, it is exacerbated. State standards regulate the temperature of flue gases - not lower than 116 ° С, although experience shows that for Russian winters this temperature should be 130-150 ° С. However, the indicated temperature significantly reduces the boiler efficiency from the recommended - 91%. At the same time, an attempt to increase the efficiency leads to a drop in the temperature of the exhaust gases below the set 116 ° C.

Настоящие полезные модели решают вышеописанное техническое противоречие. Смысл решений заключается в создании теплообменника 5 контура отопления, который максимально утилизирует тепло отходящих дымовых газов за счет объединения топочной камеры 3 с трубной доской 23 в едином призматическом корпусе 22, который в своей нижней части - на уровне топочной камеры 3, но с наружной стороны - оснащен змеевиком 24. Это позволяет, используя тонкостенные детали теплообменника и трубки малого диаметра, например, выполненные из меди, потенциально утилизировать большую часть тепла отходящих дымовых газов и передать часть тепла во внутреннюю полость 26 герметичного корпуса 2 за счет теплопередачи, конвективного теплообмена и теплообмена излучением. Свежий воздух, зайдя во внутреннюю полость 26 герметичного корпуса 2, выступая в качестве теплоизолятора между теплообменником 5 и стенками корпуса 2, нагревается, отбирая избыток тепла, и поступает в топочную камеру 3 подготовленным, т.е. не охлаждающим образующиеся топочные газы. В результате горения происходят процессы образования топочных газов, которые, поднимаясь вверх передают тепло стенкам теплообменника 5, при этом его установленные в трубной доске 23 трубки, тем более оребренные, выступают в роли механических сопротивлений, тормозящих скорость газов.Real utility models solve the technical contradiction described above. The meaning of the solutions is to create a heat exchanger 5 of the heating circuit that maximally utilizes the heat of the exhaust flue gases by combining the combustion chamber 3 with the tube board 23 in a single prismatic housing 22, which in its lower part is at the level of the combustion chamber 3, but from the outside - equipped with a coil 24. This allows, using thin-walled parts of the heat exchanger and tubes of small diameter, for example, made of copper, to potentially utilize most of the heat of the exhaust flue gases and transfer part of the heat to sealing the inner cavity 26 of the housing 2 due to heat transfer, convective heat transfer and radiative heat transfer. Fresh air, having entered the internal cavity 26 of the sealed housing 2, acting as a heat insulator between the heat exchanger 5 and the walls of the housing 2, is heated, taking away excess heat, and is prepared into the combustion chamber 3, i.e. not cooling flue gases generated. As a result of combustion, processes of formation of flue gases occur, which, rising up, transfer heat to the walls of the heat exchanger 5, while its tubes installed in the tube plate 23, especially finned ones, act as mechanical resistances that inhibit the speed of gases.

Дополнительные возможности появляются у котла в случае, если трубная доска 23 будет включать два уровня - 32 и 33 оребренных трубок 34 и 35, причем шаг оребрения верхнего уровня 32 будет относиться к шагу оребрения нижнего уровня 33 как 1:(1,75-2,25). Более частое оребрение трубок верхнего уровня 32 будет обеспечивать последовательный отбор тепла дымовых газов и последовательное (плавное) уменьшение сечения газовых каналов удаления продуктов сгорания, что характерно для прогнозируемого режима работы теплообменника 5.Additional possibilities appear at the boiler if the tube plate 23 will include two levels - 32 and 33 of finned tubes 34 and 35, and the finning step of the upper level 32 will refer to the step of finning the lower level 33 as 1: (1.75-2, 25). A more frequent finning of the tubes of the upper level 32 will provide a sequential selection of flue gas heat and a sequential (smooth) decrease in the cross section of the gas channels for the removal of combustion products, which is typical for the predicted operation of the heat exchanger 5.

В случае если соотношение шага оребрения трубок 34 верхнего уровня 32 к трубкам 35 нижнего уровня 33 будет выражаться по нижнему пределу, это приведет к увеличению КПД, значительно большему, чем 91%, за счет утилизации максимального количества тепла продуктов сгорания, но при этом снизится температура отходящих дымовых газов, что приведет к образованию коррозионно-активного конденсата.If the ratio of the finning pitch of the tubes 34 of the upper level 32 to the tubes 35 of the lower level 33 will be expressed at the lower limit, this will lead to an increase in efficiency, significantly greater than 91%, due to utilization of the maximum amount of heat of the combustion products, but the temperature will decrease flue gas exhaust, which will lead to the formation of corrosive condensate.

В случае если соотношение шага оребрения трубок 34 верхнего уровня 32 к трубкам 35 нижнего уровня 33 будет выражаться по верхнему пределу, это может привести к тому, что нижний уровень 33 будет недогружен, а верхний уровень 32 не будет справляться с отбором тепла. Это приведет к снижению КПД котла.If the ratio of the finning pitch of the tubes 34 of the upper level 32 to the tubes 35 of the lower level 33 will be expressed at the upper limit, this may lead to the fact that the lower level 33 will be underloaded, and the upper level 32 will not cope with the selection of heat. This will reduce the efficiency of the boiler.

За счет естественной тяги регулируется скорость подачи нагретого воздуха в топочную камеру 3. Избыток нагретого воздуха с небольшим количеством свежего воздуха за счет эжекции через канал 25 уходит наружу, смешиваясь с отходящими топочными газами существенно не охлаждая при этом их. В результате всех перечисленных процессов происходит естественная оптимизация работы котла - в топочную камеру 3 подается ровно столько подогретого воздуха, сколько требуется для поддержания процесса горения природного газа, поскольку избыток подогретого воздуха уходит в дымовую трубу через канал 25, а недостаток компенсируется за счет уменьшения тяги и, соответственно, эжекции. Избыточный поток свежего воздуха, который может поступить в результате, например, наддува сильного ветра, будет самортизирован объемом внутренней полости 26 герметичного корпуса 2 и гашения газовой горелки 4 не произойдет.Due to the natural draft, the heated air supply to the combustion chamber 3 is regulated. The excess of heated air with a small amount of fresh air is ejected through the channel 25 to the outside, mixing with the exhaust flue gases without substantially cooling them. As a result of all the above processes, the boiler’s operation is naturally optimized — exactly as much heated air is supplied to the combustion chamber 3 as is required to support the natural gas combustion process, since the excess heated air enters the chimney through channel 25, and the disadvantage is compensated by reducing draft and , respectively, ejection. Excessive fresh air flow, which may come as a result of, for example, boosting a strong wind, will be self-absorbed by the volume of the internal cavity 26 of the sealed housing 2 and the gas burner 4 will not be extinguished.

Наличие буферной емкости 7 заданного объема позволяет обеспечить безаварийную работу теплообменника 5 и котла в целом при использовании простейших, но и наиболее надежных датчиков, например, датчика 21 контроля температуры воды, который, например, в случае эксплуатации котла в режиме «только горячее водоснабжение» (ограниченный объем оборотного теплоносителя и резкая смена режимов теплоотвода) успевает передать команду на блок автоматического управления газовой горелкой 4 до того, как произойдет перегрев теплообменника, соответствующий, например, температуре 95°С и выше. Благодаря этому на внутренних стенках трубок 24, 34 и 35 не будет образовываться накипь, даже при использовании в системе отопления жесткого теплоносителя. Что касается объема буферной емкости 7, то ее малый объем (менее 0,2 литра на 1 кВт мощности котла) не успеет обеспечить время срабатывания датчика 21 контроля температуры теплоносителя, а большой объем (более 0,4 литра на 1 кВт мощности) приведет к необоснованному увеличению массогабаритных характеристик котла.The presence of a buffer tank 7 of a predetermined volume makes it possible to ensure trouble-free operation of the heat exchanger 5 and the boiler as a whole when using the simplest but most reliable sensors, for example, sensor 21 for controlling the water temperature, which, for example, when the boiler is operated in the "only hot water" mode ( limited volume of circulating coolant and a sharp change in heat removal modes) manages to transmit a command to the automatic control unit of the gas burner 4 before the heat exchanger overheats, corresponding For example, a temperature of 95 ° C and above. Due to this, scale will not form on the inner walls of the tubes 24, 34 and 35, even when using a rigid coolant in the heating system. As for the volume of the buffer tank 7, its small volume (less than 0.2 liters per 1 kW of boiler power) will not have time to provide the response time of the sensor 21 for monitoring the temperature of the coolant, and a large volume (more than 0.4 liters per 1 kW of power) will lead to unreasonable increase in the overall dimensions of the boiler.

Отнесение буферной емкости 7 на периферию герметичного корпуса 2, в его нижнюю часть позволяет избежать ее дополнительного неконтролируемого нагрева, иного, кроме нагрева теплоносителем на выходе из теплообменника 5 контура отопления.The assignment of the buffer tank 7 to the periphery of the sealed housing 2, in its lower part avoids its additional uncontrolled heating, other than heating with the coolant at the outlet of the heat exchanger 5 of the heating circuit.

Проблемой горячего водоснабжения в двухконтурных котлах является ограниченная температура подогрева воды в контуре горячего водоснабжения, зависящая от ее расхода и времени года. Например, в зимнее время потребуется горячая вода для ванны. Большой расход воды, проходящей через теплообменник горячего водоснабжения, потребует большой поверхности теплопередачи, а также его размещения внутри теплообменника отопления. Это приведет к непропорциональному увеличению габаритов котла. В противном случае вода нагреется ниже требуемой температуры, а система отопления недополучит необходимое количество тепла.The problem of hot water supply in double-circuit boilers is the limited temperature of water heating in the hot water circuit, depending on its flow rate and time of year. For example, in the winter, hot bath water is required. A large flow rate of water passing through a hot water heat exchanger will require a large heat transfer surface, as well as its placement inside the heating heat exchanger. This will lead to a disproportionate increase in the size of the boiler. Otherwise, the water will heat below the required temperature, and the heating system will not receive the required amount of heat.

В настоящем котле змеевик теплообменника 8 горячего водоснабжения размещен в буферной емкости 7 и занимает ее максимально возможное пространство - всю периферию относительно оси потока теплоносителя. Однако благодаря «сердечнику» в виде стакана 38 поток теплоносителя в случае больших расходов воды охлаждается и закупоривает внутреннюю полость стакана 38, ограничивая свое течение через каналы 41 и начинает интенсивно двигаться в зазоре 40 между внутренними стенками корпуса 27 и наружными стенками стакана 38. Происходит интенсивный отбор тепла у теплоносителя. Для системы автоматики это означает увеличение подачи газа на горелку 4.In this boiler, the coil of the hot water heat exchanger 8 is located in the buffer tank 7 and occupies its maximum possible space - the entire periphery relative to the axis of the coolant flow. However, due to the "core" in the form of a glass 38, the heat carrier flow in the case of high water flow rates is cooled and clogs the internal cavity of the glass 38, restricting its flow through the channels 41 and begins to move intensively in the gap 40 between the inner walls of the housing 27 and the outer walls of the glass 38. Intense heat removal from the coolant. For an automation system, this means an increase in gas supply to burner 4.

Массогабаритные характеристики котла позволяют использовать его, как в напольном варианте эксплуатации, так и в настенном.The overall dimensions of the boiler allow it to be used both in the outdoor version of the operation and in the wall.

Рассмотрим работу котла на наиболее характерных примерах.Consider the operation of the boiler with the most typical examples.

Пример 1. Работа котла в режиме отопления и горячего водоснабжения.Example 1. The operation of the boiler in heating and hot water mode.

Котел устанавливается на полу в отведенном месте или крепится на стену, подключается патрубком 9 к воздуховоду, если используется закрытая схема работы котла, патрубком 10 к каналу отвода продуктов сгорания, патрубками 11 и 12 к системе отопления, патрубками 13 и 14 к водопроводу, патрубком 42 к магистрали природного газа и насосом 31 к электросети. В отопительную систему заливают теплоноситель. Клапан 16 воздуховыпуска автоматически освобождает теплообменник 5 контура отопления от находящегося там воздуха. Проверяют подключения - их качество и герметичность. На блоке 5 автоматического управления газовой горелкой 4 устанавливают необходимую температуру теплоносителя. Кран 30 переключения устанавливают в режим «отопление+горячее водоснабжение», включают насос 31. Далее включают подачу газа и зажигают запальник, пламя с которого воспламеняет горелку 4. В топочной камере 3 образуются высокотемпературные дымовые газы, отдающие тепло через стенки и трубки теплообменника 5 теплоносителю. Далее охлажденные дымовые газы с температурой, примерно, 135°С поднимаются в дымовую коробку 6, поступают в патрубок 10 удаления продуктов сгорания и уходят наружу, засасывая при этом часть подогретого воздуха из внутренней полости 26 герметичного корпуса 2. Засасываемый воздух не позволяет нагреваться датчику 17 опрокидывания тяги, но одновременно и не охлаждает продукты сгорания до температуры, способствующей образованию конденсата. Нагретый теплоноситель, проходя через буферную емкость 7, поступает в систему отопления, отдает тепло и возвращается в теплообменник 5. Как только температура теплоносителя достигнет установленного уровня датчик 21 контроля его температуры дает команду на отключение горелки 4, запальник при этом продолжает гореть, расходуя минимальное количество природного газа для поддержания собственного горения. Как только температура теплоносителя понизится ниже установленного предела, датчик 21 дает команду на подачу газа в горелку 4. Пламя запальника передается на горелку 4, воспламеняя природный газ. Таким образом происходит автоматическое поддержание заданной температуры теплоносителя в системе отопления.The boiler is installed on the floor in a designated place or mounted on a wall, connected by pipe 9 to the duct, if a closed boiler operation scheme is used, pipe 10 to the exhaust duct, pipes 11 and 12 to the heating system, pipes 13 and 14 to the water supply, pipe 42 to the natural gas pipeline and pump 31 to the mains. The coolant is poured into the heating system. The valve 16 air outlet automatically releases the heat exchanger 5 of the heating circuit from the air there. Check the connections - their quality and tightness. On the block 5 of the automatic control of the gas burner 4 set the required temperature of the coolant. The switching tap 30 is set to the “heating + hot water supply” mode, the pump 31 is turned on. Next, the gas supply is turned on and the igniter is ignited, the flame from which ignites the burner 4. High-temperature flue gases are formed in the combustion chamber 3, which transfer heat through the walls and tubes of the heat exchanger 5 to the heat carrier . Further, the cooled flue gases with a temperature of approximately 135 ° C rise into the chimney box 6, enter the pipe 10 of the removal of combustion products and go outside, while sucking in part of the heated air from the inner cavity 26 of the airtight housing 2. The intake air does not allow the sensor to heat up 17 tipping traction, but at the same time does not cool the combustion products to a temperature conducive to the formation of condensate. The heated coolant passing through the buffer tank 7 enters the heating system, gives off heat and returns to the heat exchanger 5. As soon as the temperature of the coolant reaches the set level, its temperature control sensor 21 instructs the burner 4 to turn off, while the ignitor continues to burn, consuming a minimum amount natural gas to maintain its own combustion. As soon as the coolant temperature drops below the set limit, the sensor 21 gives a command to supply gas to the burner 4. The ignition flame is transmitted to the burner 4, igniting the natural gas. Thus, the set temperature of the coolant in the heating system is automatically maintained.

При отборе горячей воды теплообменник 8 контура горячего водоснабжения, находящийся в буферной емкости 7, начинает интенсивно отбирать тепло у теплоносителя. Датчик 21 фиксирует понижение температуры и дает команду на увеличение расхода газа. Полученного тепла будет достаточно, чтобы обеспечить заданную температуру в системе отопления и обеспечить нужную температуру горячей воды. Как только забор горячей воды прекратится, датчик 21 дает команду на отключение горелки 4 и т.д.During the selection of hot water, the heat exchanger 8 of the hot water circuit located in the buffer tank 7, begins to intensively remove heat from the coolant. The sensor 21 detects a decrease in temperature and gives a command to increase gas flow. The heat received will be enough to provide the desired temperature in the heating system and provide the desired temperature of hot water. As soon as the intake of hot water stops, the sensor 21 gives the command to turn off the burner 4, etc.

Как видно из описания, все управление работой котла сводится к отслеживанию заданной температуры теплоносителя достаточно простым и очень надежным датчиком 2 ее контроля.As can be seen from the description, all control over the operation of the boiler is reduced to monitoring the set temperature of the coolant with a rather simple and very reliable sensor 2 for its control.

Далее рассмотрим потенциально возможные варианты работы котла.Next, we consider the potential options for the operation of the boiler.

В случае отключения электричества насос 31 перестает работать, датчик 18 протока среды дает команду на отключение газовой горелки 4. По прошествии небольшого промежутка времени термопара горелки 4 отключает запальник. Для включения котла надо повторить предыдущие операции, начиная с включения подачи газа и т.д.In the event of a power outage, the pump 31 stops working, the medium flow sensor 18 gives a command to turn off the gas burner 4. After a short period of time, the thermocouple of the burner 4 turns off the igniter. To turn on the boiler, you must repeat the previous operations, starting with turning on the gas supply, etc.

В случае возникновения непредвиденной обратной тяги, особенно актуальной при использовании открытой схемы работы котла, происходит выгорание воздуха из внутренней полости 26 герметичного корпуса 2 без отвода дымовых газов наружу. Дымовые газы нагревают датчик 17 опрокидывания тяги и он дает команду на отключение газовой горелки 4 и т.д.In the event of unforeseen reverse thrust, which is especially relevant when using an open boiler operation scheme, air burns out from the internal cavity 26 of the sealed housing 2 without flue gas venting out. Flue gas heats the sensor tipping rollers 17 and he gives the command to turn off the gas burner 4, etc.

В случае перегрева теплоносителя датчик 21 контроля его температуры дает команду на выключение горелки 4. Если перегрев произошел из-за выхода датчика 21 из строя, то отсутствие обратной связи также отключает горелку 4.In case of overheating of the coolant, the sensor 21 for monitoring its temperature gives a command to turn off the burner 4. If overheating occurs due to the failure of the sensor 21, then the lack of feedback also turns off the burner 4.

В случае повышения давления теплоносителя в системе отопления срабатывает предохранительный клапан 19, «лишний» теплоноситель автоматически сливается из системы и котел может продолжать дальнейшую работу.In case of increase in the pressure of the coolant in the heating system, the safety valve 19 is activated, the “excess” coolant is automatically drained from the system and the boiler can continue to work.

Пример 2. Работа котла в режиме только горячего водоснабжения.Example 2. The operation of the boiler in the mode of hot water only.

В данном режиме, характерном для летнего периода времени, проводят, при необходимости все те же мероприятия, что и описанные в Примере 1, за исключением того, что кран 30 переключения устанавливают в режим «горячее водоснабжение», следствием чего будет образование «малого» контура движения теплоносителя с наименьшим сопротивлением среды, исключающем сопротивление в системе отопления.In this mode, characteristic of the summer period of time, if necessary, all the same activities are carried out as described in Example 1, except that the switching tap 30 is set to the "hot water" mode, resulting in the formation of a "small" circuit movements of the heat carrier with the least resistance of the environment, excluding resistance in the heating system.

В исходном состоянии котла горит только запальник газовой горелки 4 с ее периодическим включением, необходимым для поддержания заданной температуры в «малом» контуре, который находится в своеобразном термостате - герметичном корпусе 2.In the initial state of the boiler, only the ignition of the gas burner 4 burns with its periodic inclusion, necessary to maintain the set temperature in the "small" circuit, which is located in a kind of thermostat - a sealed enclosure 2.

Как только включают отбор горячей воды, происходит падение температуры теплоносители и сразу же от работающего запальника включается газовая горелка 4.As soon as the selection of hot water is switched on, the coolant temperature drops and immediately from the working igniter a gas burner 4 is turned on.

По истечении времени отбор горячей воды прекращается, датчик 21 не успевает мгновенно отреагировать на отключение горелки 4, которая продолжает работать в штатном режиме и греть теплоноситель. В этот момент, для исключения перегрева теплоносителя задействуется его весь, находящаяся в буферной емкости объем. Циркуляции этого объема достаточно для того, чтобы обладающий инерцией срабатывания датчик 21 контроля температуры послал сигнал на блок 15 автоматического управления газовой горелкой 4 для ее отключения.After the elapsed time, the selection of hot water stops, the sensor 21 does not have time to immediately respond to the shutdown of the burner 4, which continues to operate normally and warm the coolant. At this moment, to eliminate the overheating of the coolant, its entire volume located in the buffer tank is activated. The circulation of this volume is sufficient for the temperature control sensor 21 having an inertia of operation to send a signal to the automatic burner control unit 15 of the gas burner 4 to turn it off.

Как видно из описания данного режима работы котла, все управление его работой также сводится к отслеживанию заданной температуры теплоносителя датчиком 21 ее контроля.As can be seen from the description of this mode of operation of the boiler, all control of its operation also comes down to monitoring the set temperature of the coolant by the sensor 21 of its control.

Пример 3. Работа котла только в режиме отопления.Example 3. The operation of the boiler only in heating mode.

В данном режиме, характерном для не оборудованных водопроводом жилых помещений, котел работает в последовательности, аналогичной описанной в Примере 1, за исключением использования контура горячего водоснабжения, который глушится специальными пробками.In this mode, which is typical for residential premises not equipped with a water supply system, the boiler operates in the sequence similar to that described in Example 1, except for the use of a hot water supply circuit, which is suppressed by special plugs.

В результате использования полезных моделей были созданы новые теплообменник котла, его специальная буферная емкость и спроектирован котел для отопления и/или горячего водоснабжения. В итоге расширилась номенклатура теплотехнических изделий с улучшенными эксплуатационными и весовыми характеристиками, надежных в работе и простых в обслуживании, появилась возможность повышения температуры отходящих газов и увеличения КПД или сохранения его на уровне требуемого 91%, а также повысилась надежность работы котла и упростилось его обслуживание.As a result of using utility models, a new boiler heat exchanger was created, its special buffer tank and a boiler was designed for heating and / or hot water supply. As a result, the range of heating products with improved operational and weight characteristics, reliable in operation and easy to maintain, expanded, it became possible to increase the temperature of the exhaust gases and increase the efficiency or keep it at the level of the required 91%, as well as increased reliability of the boiler and simplified its maintenance.

Claims (8)

1. Котел для отопления и/или горячего водоснабжения, содержащий расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, буферная емкость с теплообменником контура горячего водоснабжения, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, и систему управления, отличающийся тем, что теплообменник контура отопления включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части и змеевиком на наружной поверхности, дымовая коробка в месте ее соединения с патрубком удаления продуктов сгорания снабжена каналом, соединенным с внутренней полостью герметичного корпуса, а буферная емкость связана с патрубком отвода теплоносителя и включает призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения и собственными патрубками подвода и отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, при этом буферная емкость вынесена за пределы расположения теплообменника контура отопления, размещена в нижней части герметичного корпуса и посредством дополнительного патрубка через кран переключения в режим «отопление+горячее водоснабжение/только горячее водоснабжение» соединена с патрубком подвода теплоносителя, на котором после его соединения с дополнительным патрубком буферной емкости установлен насос.1. A boiler for heating and / or hot water supply, comprising an expansion tank and a sealed enclosure in which a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger of the heating circuit with a smoke box, a buffer tank with a heat exchanger of the hot water supply circuit, and nozzles for supplying air to the gas furnace are placed burner and removal of combustion products located in the upper part of the boiler, pipes for supplying and discharging heat carrier and for supplying and discharging water, and a control system, characterized in that the heat exchanger is a heating circuit includes a prismatic case with an open lower part, a tube board in the upper part and a coil on the outer surface, the smoke box at its junction with the exhaust pipe is equipped with a channel connected to the internal cavity of the sealed housing, and the buffer tank is connected to the heat transfer pipe and includes a prismatic housing with a heat exchanger of the hot water supply circuit located inside it and its own inlets for supplying and discharging the coolant and for supplying and discharging water, while the buffer The black tank is moved outside the location of the heat exchanger of the heating circuit, is located in the lower part of the sealed enclosure and is connected to the coolant supply pipe through the tap to switch to the heating + hot water / hot water only mode through an additional pipe, on which, after connecting it to the additional buffer pipe capacity installed pump. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что теплообменник контура отопления выполнен из меди или сплава на основе меди.2. The boiler according to claim 1, characterized in that the heat exchanger of the heating circuit is made of copper or an alloy based on copper. 3. Котел по п.1, отличающийся тем, что объем буферной емкости выполнен в пределах 0,2-0,4 л на 1 кВт мощности котла.3. The boiler according to claim 1, characterized in that the volume of the buffer tank is made in the range of 0.2-0.4 l per 1 kW of boiler power. 4. Котел по п.1, отличающийся тем, что система управления включает блок автоматического управления газовой горелкой, автоматический клапан воздуховыпуска, датчик опрокидывания тяги, датчик протока среды, установленный на патрубке подвода теплоносителя после насоса, предохранительный клапан, установленный на дополнительном патрубке, соединяющем буферную емкость с патрубком подвода теплоносителя, и датчик контроля температуры теплоносителя, установленный на патрубке подвода теплоносителя в месте его соединения с теплообменником контура отопления и связанный с блоком автоматического управления газовой горелкой.4. The boiler according to claim 1, characterized in that the control system includes an automatic control unit for a gas burner, an automatic air outlet valve, a draft overturn sensor, a medium flow sensor installed on the coolant supply pipe after the pump, and a safety valve mounted on an additional pipe connecting a buffer tank with a coolant supply pipe, and a coolant temperature control sensor mounted on a coolant supply pipe at its connection to the heat exchanger and heating and associated with automatic control of the gas burner unit. 5. Теплообменник котла, включающий призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части, змеевиком на наружной поверхности и патрубками подвода-отвода теплоносителя, при этом трубная доска включает два уровня оребренных трубок, причем шаг оребрения верхнего уровня относится к шагу оребрения нижнего уровня как 1:(1,75-2,25), патрубок подвода теплоносителя установлен на входе в змеевик, а патрубок отвода теплоносителя установлен на выходе с трубной доски верхнего уровня.5. The heat exchanger of the boiler, including a prismatic housing with an open lower part, a tube plate in the upper part, a coil on the outer surface and pipes for supplying and discharging the coolant, while the tube plate includes two levels of finned tubes, and the finning step of the upper level refers to the step of finning the lower level 1: (1.75-2.25), the coolant supply pipe is installed at the inlet to the coil, and the coolant drain pipe is installed at the output from the upper-level tube plate. 6. Теплообменник по п.5, отличающийся тем, что он выполнен из меди или сплава на основе меди.6. The heat exchanger according to claim 5, characterized in that it is made of copper or an alloy based on copper. 7. Буферная емкость котла, включающая призматический корпус с расположенным внутри него теплообменником контура горячего водоснабжения, выполненным в виде змеевика, и патрубки подвода-отвода теплоносителя и подвода-отвода воды, внутри корпуса установлен стакан, открытая часть которого расположена со стороны патрубка отвода теплоносителя, а дно - со стороны патрубка подвода теплоносителя, змеевик расположен в зазоре между внутренними стенками корпуса и наружными стенками стакана, при этом в дне стакана выполнены каналы, общая площадь которых не превышает площадь внутреннего сечения патрубка подвода теплоносителя.7. Buffer capacity of the boiler, including a prismatic housing with a heat exchanger of the hot water supply circuit located inside it, made in the form of a coil, and nozzles for supplying and discharging the coolant and for supplying and discharging water, a glass is installed inside the case, the open part of which is located on the side of the coolant outlet and the bottom - from the side of the coolant supply pipe, the coil is located in the gap between the inner walls of the housing and the outer walls of the glass, while in the bottom of the glass channels are made, the total area of which does not exceed the internal cross-sectional area of the coolant supply pipe. 8. Буферная емкость по п.7, отличающаяся тем, что объем призматического корпуса выбирают в пределах 0,2-0,4 л на 1 кВт мощности котла.

8. The buffer tank according to claim 7, characterized in that the volume of the prismatic housing is selected in the range of 0.2-0.4 liters per 1 kW of boiler power.