RU203004U1 - WALL-MOUNTED CONVECTION GAS BOILER FOR APARTMENT HEATING WITH DOUBLE-WALL ATMOSPHERIC BURNER - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области тепловой энергетики, в частности к котлам настенным для отопления и подготовки горячей воды, и может быть использована в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения квартир в зданиях с разной высотой и этажностью.Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства, работающего в разных режимах мощности:для подготовки горячей воды необходимая мощность составляет 20-24 киловатта;для отопления квартир малой площади от 50 до 60 квадратных метров необходимая мощность составляет 3-6 киловатт.Технический результат достигается с помощью разделения горелки газового котла на две зоны. Первая - центральная часть горелки, предназначена только для обеспечения отопления, вторая - горение по полной площади - для обеспечения режима подготовки горячей воды. Подача горючего газа в зоны горения производится с помощью электромагнитных газовых клапанов, управляемых системой управления работой котла.Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет преимущество в более высоком коэффициенте энергетической эффективности и позволяет сократить выбросы парниковых газов, возникающих при работе котлов систем отопления и горячего водоснабжения.The utility model relates to the field of thermal energy, in particular to wall-mounted boilers for heating and hot water preparation, and can be used in decentralized and autonomous heating and hot water supply systems for apartments in buildings with different heights and storeys. The objective of the proposed utility model is to develop a device, operating in different power modes: for the preparation of hot water, the required power is 20-24 kilowatts; for heating apartments of a small area from 50 to 60 square meters, the required power is 3-6 kilowatts. The technical result is achieved by dividing the burner of a gas boiler into two zones. The first - the central part of the burner, is intended only to provide heating, the second - combustion over the full area - to ensure the hot water preparation mode. Combustible gas is supplied to the combustion zones by means of electromagnetic gas valves controlled by the boiler operation control system. The proposed utility model, in comparison with the prototype and other well-known technical solutions, has the advantage of a higher energy efficiency coefficient and reduces greenhouse gas emissions arising from the operation of boilers. heating and hot water supply systems.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельTechnical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к области тепловой энергетики, в частности к котлам настенным для отопления и подготовки горячей воды и может быть использовано в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения квартир в зданиях с разной высотой и этажностью.The utility model relates to the field of thermal energy, in particular to wall-mounted boilers for heating and hot water preparation and can be used in decentralized and autonomous heating and hot water supply systems for apartments in buildings with different heights and storeys.

Уровень техникиState of the art

Известен котел настенный газовый 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 (см. патент RU №2452906, МПК F24H 1/08, от 14.09.2010 г.).A wall-mounted gas boiler is known for heating and / or hot water supply, containing an expansion tank and a sealed housing in which a combustion chamber with a gas burner is located, a heat exchanger for a heating circuit with a smoke box, a buffer tank with a heat exchanger for a hot water supply circuit, pipes for supplying air to the furnace to gas burner and removal of combustion products, located in the upper part of the boiler, nozzles for supplying and removing the coolant and supplying and removing water, and a control system, characterized in that the heat exchanger of the heating circuit includes a prismatic casing with an open lower part, a tube plate in the upper part and a coil on the outer surface, the smoke box at the point of its connection with the combustion products removal pipe is equipped with a channel connected to the inner cavity of the sealed body, and the buffer tank is connected to the coolant outlet pipe and includes a prismatic body with a hot water circuit heat exchanger located inside it supply and its own branch pipes for supplying and removing the coolant and supplying and removing water, while the buffer tank is placed outside the location of the heat exchanger of the heating circuit, located in the lower part of the sealed case and through an additional branch pipe through the tap for switching to the mode "heating + hot water supply / only hot water supply »Is connected to the coolant supply pipe, on which, after connecting it to the additional buffer tank pipe, a pump is installed (see. patent RU No. 2452906, IPC F24H 1/08, dated September 14, 2010).

Недостатком данного котла является невысокая надежность, низкий коэффициент энергетической эффективности, большие размеры, забор воздуха, необходимого для горения происходит непосредственно из атмосферы.The disadvantages of this boiler are low reliability, low energy efficiency, large dimensions, the intake of air required for combustion comes directly from the atmosphere.

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 (см. патент RU №88113, МПК F24H 1/08, от 24.06.2009). Котел отличается улучшенными эксплуатационными характеристиками, надежностью работы и простотой в обслуживании. Герметичный корпус исключает отбор воздуха из внутреннего объема помещения.The closest in terms of the set of essential features and the function performed is a commercially available hot water boiler designed for separate heating and hot water supply of apartments in multi-storey residential buildings and individual residential buildings, with systems of natural and forced water circulation. The boiler contains an expansion tank and a sealed casing, which houses a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger for a heating circuit with a smoke box, a buffer tank of rectangular cross-section with a heat exchanger (coil) for a hot water supply circuit, pipes for supplying air to the furnace to the gas burner and removing combustion products located in the upper part of the boiler, coolant inlet and outlet pipes and water inlet and outlet pipes, and a control system that includes a tipping traction sensor and a gas burner safety unit (see patent RU No. 88113, IPC F24H 1/08, dated 24.06.2009) ... The boiler features improved performance, reliability and ease of maintenance. The hermetically sealed housing excludes air intake from the internal volume of the room.

Недостатком данного решения является невозможность эффективно функционировать при большой разнице необходимого количества тепловой мощности для режимов отопления и горячего водоснабжения, что характерно для использования котлов для поквартирного теплоснабжения многоквартирных многоэтажных домов.The disadvantage of this solution is the inability to function effectively with a large difference in the required amount of thermal power for heating and hot water supply modes, which is typical for the use of boilers for apartment heating in apartment buildings.

Из открытых источников известно (Торопов А.Л., Настенные газовые котлы автономных систем теплоснабжения. История создания. Основные элементы. Классификация. Часть 2. Конденсационные настенные газовые котлы. - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2020. - 68 с. ISBN 978-5-91327-642-1 DOI 10. 17513/пр.417, стр. 56). Стандартом считается котел с максимальной тепловой мощностью 24 киловатта. Это обусловлено тем, что данная мощность необходима для подготовки комфортного количества горячей воды при индивидуальном потреблении. Однако котлы с мощностью 24 киловатта могут обогреть помещение площадью 250 квадратных метров. Если настенный котел применяется для отопления помещений площадью 50-60 квадратных метров, то он никогда не будет работать на полную нагрузку в режиме отопления. И реально необходимая, усредненная мощность в режиме отопления, будет составлять не 30% или 55% от максимальной мощности котла, а 10%.It is known from open sources (Toropov A.L., Wall-mounted gas boilers of autonomous heating systems. History of creation. Basic elements. Classification. Part 2. Condensing wall-mounted gas boilers. - M .: Publishing house of the Academy of Natural Sciences, 2020. - 68 p. ISBN 978-5-91327-642-1 DOI 10. 17513 / pr.417, p. 56). The standard is a boiler with a maximum heating capacity of 24 kilowatts. This is due to the fact that this power is necessary to prepare a comfortable amount of hot water for individual consumption. However, boilers with a capacity of 24 kilowatts can heat a room with an area of 250 square meters. If a wall-mounted boiler is used for heating premises with an area of 50-60 square meters, then it will never work at full load in heating mode. And the really necessary, average power in heating mode will not be 30% or 55% of the maximum boiler power, but 10%.

При использовании конвекционных настенных газовых котлов для поквартирного отопления атмосферная горелка предназначена, как для обеспечения отопления, так и для подготовки горячей воды. Однако, при использовании указанных котлов для отопления квартир площадью 50-60 квадратных метров в многоквартирных многоэтажных домах, мощность, необходимая для отопления составляет максимально 3-5 киловатта. Многофакельные атмосферные горелки, применяемые в котлах данной конструкции, имеют минимальную мощность 7 киловатт. Следовательно, горелки способны отапливать помещения квартир данной площади только в режиме постоянного включения - выключения, что является неэффективным и сопровождается максимальными выбросами парниковых газов, возникающих при горении природного газа.When using wall-mounted convection gas boilers for apartment heating, the atmospheric burner is designed both to provide heating and to prepare hot water. However, when using these boilers for heating apartments with an area of 50-60 square meters in multi-apartment multi-storey buildings, the power required for heating is at most 3-5 kilowatts. Multi-flame atmospheric burners used in boilers of this design have a minimum power of 7 kilowatts. Consequently, the burners are able to heat the premises of apartments of a given area only in the mode of constant on-off, which is ineffective and is accompanied by the maximum emissions of greenhouse gases arising from the combustion of natural gas.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства, работающего в разных режимах мощности:The task of the proposed utility model is to develop a device operating in different power modes:

для подготовки горячей воды необходимая мощность составляет 20-24 киловатта;for the preparation of hot water, the required power is 20-24 kilowatts;

для отопления квартир малой площади от 50 до 60 квадратных метров необходимая мощность составляет 3-6 киловатт.for heating small apartments from 50 to 60 square meters, the required power is 3-6 kilowatts.

Поскольку диапазон регулирования атмосферных горелок конвекционных котлов в диапазоне 3-24 киловатта невозможен, то предлагается сделать газовую многофакельную горелку двухдиапазонной. Первый диапазон 3-6 киловатт предназначен для отопления и второй диапазон до 24 киловатта предназначен для подготовки горячей воды. Подключение второго диапазона производится с помощью дополнительного газового клапана, обеспечивающего подачу горючего газа в зону горения горелки для обеспечения максимальной мощности.Since the control range of atmospheric burners of convection boilers in the range of 3-24 kilowatts is not possible, it is proposed to make the gas multi-flame burner dual-range. The first range of 3-6 kilowatts is intended for heating and the second range up to 24 kilowatts is intended for hot water preparation. The second range is connected using an additional gas valve, which supplies combustible gas to the combustion zone of the burner to ensure maximum power.

Технический результат достигается с помощью разделения горелки газового котла на две зоны. Первая - центральная часть горелки, предназначена только для обеспечения отопления, вторая - горение по полной площади - для обеспечения режима подготовки горячей воды. Подача горючего газа в зоны горения производится с помощью электромагнитных газовых клапанов, управляемых системой управления работой котла.The technical result is achieved by dividing the gas boiler burner into two zones. The first - the central part of the burner, is intended only to provide heating, the second - combustion over the full area - to ensure the hot water preparation mode. Combustible gas is supplied to the combustion zones by means of electromagnetic gas valves controlled by the boiler control system.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг. 1 представлена схема настенного газового котла конвекционного типа с атмосферной многофакельной горелкой и закрытой камерой сгорания.FIG. 1 shows a diagram of a wall-mounted convection-type gas boiler with an atmospheric multi-flame burner and a closed combustion chamber.

Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.

Газовый настенный котел имеет закрытую камеру сгорания 1, воздух для сгорания поступает по каналу коаксиального дымохода 2, продукты сгорания удаляются в атмосферу по каналу 3 с помощью вентилятора 4, при горении природного газа нагревается теплообменник 5, с помощью двухступенчатой горелки 6. Для отопления используется центральная часть горелки 7, для подготовки горячей воды к зоне 7 подключается зона горелки 8. Зоны 7 и 8 разделены между собой перегородками 9. Горючий газ поступает в зоны горения по трубам подачи газа 10 и 11. В зону горения для подготовки горячей воды газ подается с помощью газового клапана 12, в зону горения для отопления - с помощью газового клапана 13. Общая подача газа для котла подается по трубопроводу 14.The wall-mounted gas boiler has a closed combustion chamber 1, combustion air enters through the coaxial chimney channel 2, the combustion products are removed to the atmosphere through channel 3 using the fan 4, when natural gas burns, heat exchanger 5 is heated using a two-stage burner 6. For heating, a central part of the burner 7, to prepare hot water, burner 8 is connected to zone 7. Zones 7 and 8 are separated by partitions 9. Combustible gas enters the combustion zones through gas supply pipes 10 and 11. Gas is supplied to the combustion zone for hot water preparation from using gas valve 12, to the combustion zone for heating - using gas valve 13. The general gas supply for the boiler is supplied through pipeline 14.

Предлагаемая полезная модель настенного газового котла с двухступенчатой атмосферной горелкой по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет преимущество в более высоком коэффициенте энергетической эффективности, поскольку обеспечивает работу котла в двух диапазонах, отдельно для отопления и отдельно для подготовки горячей воды.The proposed utility model of a wall-mounted gas boiler with a two-stage atmospheric burner, in comparison with the prototype and other known technical solutions, has an advantage in a higher energy efficiency coefficient, since it provides the boiler operation in two ranges, separately for heating and separately for preparing hot water.

Claims (2)

1. Котел настенный газовый конвекционного типа, состоящий из горелки, теплообменника, вентилятора удаления дымовых газов, оснащенного электрическим мотором асинхронного типа с постоянной скоростью вращения ротора, отличающийся тем, что атмосферная многофакельная горелка разделена на две зоны, предназначенные для отопления помещения и подготовки горячей воды, подача горючего газа в каждую зону производится по отдельным трубопроводам.1. Wall-mounted gas convection boiler, consisting of a burner, a heat exchanger, a flue gas exhaust fan, equipped with an asynchronous electric motor with a constant rotor speed, characterized in that the atmospheric multi-flame burner is divided into two zones intended for space heating and hot water preparation , the supply of combustible gas to each zone is carried out through separate pipelines. 2. Котел настенный газовый конвекционного типа по п. 1, отличающийся тем, что подача горючего газа в зону, предназначенную для подготовки горячей воды, производится с помощью отдельного электромагнитного газового клапана.2. Wall-mounted gas boiler of convection type according to claim 1, characterized in that the supply of combustible gas to the zone intended for the preparation of hot water is carried out using a separate electromagnetic gas valve.

Images