Способ работы конденсационного газового котла
OPERATION METHOD OF CONDENSING GAS BOILER

Изобретение относится к тепловой энергетике и может быть использовано при изготовлении конденсационных газовых котлов, приспособленных для нагревания воды.
Известен способ работы конденсационного водогрейного котла, который включает подачу воды в теплообменные устройства конденсационного водогрейного котла, одно из которых расположено коаксиально к надувной газовой горелке, подачу горючего газа и воздуха в надувную газовую горелку, конденсационного водогрейного котла, сжигание горючего газа в установленном объеме конденсационного водогрейного котла, приспособленном для сжигания горючего газа, получение нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа, нагрев воды в теплообменных устройствах газового конденсационного котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергией, которая выделяется при конденсации водяного пара, после чего, удаления газообразных продуктов сгорания горючего газа из конденсационного водогрейного котла [1].
Недостатками этого способа является то, что он не обеспечивает высокую надежность работы конденсационного водогрейного котла, и не обеспечивает высокую безопасность работы конденсационного водогрейного котла.
Надувная газовая горелка имеет определенную вероятность отказа. К тому же она является сложной в эксплуатации и требует привлечен ля высококвалифицированных специалистов для ее настройки. Аварийные системы отключения надувной газовой горелки также имеют определенною вероятность отказа. Поэтому существует определенная вероятность попадания горючего газа, в отапливаемое помещение.
Известен способ работы газового настенного котла, который включает подачу воды в теплообменное устройство газового настенного котла, подача горючего газа в газовые горелки, газового настенного котла, подачу воздуха в установленный объем газового настенного котла, который приспособлен для сжигания горючего газа, сжигание горючего газа в установленном объеме газового настенного котла, приспособленном для сжигания горючего газа, получения нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа, обеспечение движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, снизу вверх, в теплообменном устройстве газового настенного котла, нагрев воды в теплообменном устройстве газового настенного котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, после чего, удаления газообразных продуктов сгорания горючего газа, из газового настенного котла [2].
Этот способ обеспечивает высокую надежность работы газового настенного котла, и обеспечивает высокую безопасность работы газового настенного котла, поскольку в случае отказа работы газовых горелок, и в случае отказа аварийных систем отключения газовых горелок, горючий газ будет выходить в окружающую среду через дымоходный и воздушный отверстия, естественным путем, поскольку плотность горючего газа, используемого в бытовых отопительных устройствах, меньше плотности воздуха. Но в этом способе не осуществляют конденсацию водяного пара, который находится в газообразных продуктах сгорания горючего газа, и не используют для нагрева воды, тепловую энергию, которая выделяется при конденсации водяного пара.
Наиболее близким является способ работы конденсационного газового котла, который включает подачу воды в конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла, и в основное теплообменное устройство конденсационного газового котла, подачу горючего газа в, по меньшей мере, одну газовую горелку конденсационного газового котла, подачу воздуха в, по меньшей мере, одну газовую горелку конденсационного газового котла, сжигание горючего газа, с помощью, по меньшей мере, одной газовой горелки конденсационного газового котла, получение нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа, обеспечение движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, снизу вверх, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, и сверху вниз, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, нагрев воды в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, и нагрев воды в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергией, которая выделяется при конденсации водяного пара, после чего, удаление газообразных продуктов сгорания горючего газа, из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу, а также удаление конденсата из конденсационного газового котла [3].
Недостатками этого способа также является то, что он не обеспечивает высокую надежность работы конденсационного газового котла, и не обеспечивает высокую безопасность работы конденсационного газового котла.
Удаление газообразных продуктов сгорания горючего газа, с конденсационного газового котла, здесь осуществляют с помощью вентилятора, который имеет определенную вероятность отказа. В этом конденсационном газовом котле используют обычные атмосферные горелки трубчатой формы. Они являются надежными в работе, но они также имеют определенную вероятность отказа. При отказе любого устройства из системы газоснабжения конденсационного газового котла, или при отказе любого устройства из системы удаления газообразных продуктов сгорания горючего газа, с конденсационного газового котла, горючий газ может попасть в отапливаемое помещение. Поэтому указанный водогрейный котел, возможно использовать только при его наружном размещении.
В основу изобретения поставлена задача путем усовершенствования способа работы конденсационного газового котла, увеличить надежность работы конденсационного газового котла, а также увеличить безопасность работы конденсационного газового котла, и при этом, дополнительно, увеличить среднюю плотность потока тепловой энергии газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, через поверхность каждой из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, которая контактирует с водой и/или, при этом, дополнительно, полностью обеспечить энергонезависимость конденсационного газового котла.
1. Поставленная задача решается тем, что в способе работы конденсационного газового котла, который включает подачу воды в конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла, и в основное теплообменное устройство конденсационного газового котла, подачу горючего газа в, по меньшей мере, одну газовую горелку конденсационного газового котла, подачу воздуха в, по меньшей мер е, одну газовую горелку конденсационного газового котла, сжигание горючего газа, с помощью, по меньшей мере, одной газовой горелки конденсационного газового котла, получение нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа, обеспечение движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, снизу вверх, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, и сверху вниз, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, нагрев воды в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, и нагрев воды в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергией, которая выделяется при конденсации водяного пара, после чего, удаление газообразных продуктов сгорания горючего газа, из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу, а также удаление конденсата из конденсационного газового котла, новым является то, что сжигание горючего газа, осуществляют под колпаковой деталью конденсационного газового котла, выше нижнего края колпаковой детали конденсационного газового котла, с помощью, по меньшей мере, одной газовой горелки конденсационного газового котла, и воздух, необходимый для сжигания горючего газа, подают через, по меньшей мере, два воздушных отверстия, которые расположены в колпаковой детали конденсационного газового котла, на разном расстоянии от нижнего края колпаковой детали конденсационного газового котла, а движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, обеспечивают снизу вверх, естественным путем, и движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, обеспечивают сверху вниз, естественным путем, через теплообменные детали конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, при этом, высоту столба газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, и среднюю температуру в столбе газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, устанавливают такими, чтобы обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла, сверху вниз, и обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, при удалении газообразных продуктов сгорания горючего газа, из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу.
2. Новым по п. 1 является то, что увеличивают среднюю плотность потока тепловой энергии газообразных продуктов сгорания горюче о газа, и тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, через внешнюю поверхность каждой из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, которая контактирует с водой, используя внутренние металлические ребра одинаковой или разной высоты, каждой из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, контактирующих с газообразными продуктами сгорания горючего газа, и с водяным паром, которые движутся через каждую из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, сверху вниз, естественным путем.
3. Новым по п. 1 является то, что обеспечивают выход газообразных продуктов сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через, по меньшей мере, один выпускной канал, с наибольшей средней скоростью движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, относительно средних скоростей движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, через другие детали конденсационного газового котла, к выходу из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу.
4. Новым по п. 1 является то, что обеспечивают полную энергонезависимость конденсационного газового котла, нагревая воду, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла до температуры кипения, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, после чего обеспечивают кипения воды, в основном теплообменном устройства конденсационного газового котла, также используя тепловую энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, при этом обеспечивают образование пузырьков водяного пара, возле поверхности основного теплообменного устройства, которая контактирует с водой, и через которую передают тепловую энергию газообразных продуктов сгорания горючего газа воде, обеспечивают движение пузырьков водяного пара, которые отделились от поверхности основного теплообменного устройства, которая контактирует с водой, и через которую передают тепловую энергию газообразных продуктов сгорания горючего газа воде, в вертикальном направлении, к верхней поверхности основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, которая контактирует с водой, и используя верхнюю поверхность основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, обеспечивают движение пузырьков водяного пара, в накопительную паровую емкость, основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, где водяной пар накапливают в накопительной паровой емкости, основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, и создают давление водяного пара, а используя давление водяного пара, а также выталкивающую силу, которая действует на водяной пар в воде, осуществляют транспортировку горячей воды и пара, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через транспортировочное устройство, сначала снизу вверх, а затем сверху вниз, в отопительную систему, при этом обеспечивают вход воды, в основное теплообменное устройство конденсационного газового котла, из конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через обратный клапан.
На фиг. 1 схематически изображен вертикальный разрез конденсационного газового котла, в котором перекачивание воды через конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла, и дальнейшее перекачивание воды через основное теплообменное устройство конденсационного газового котла, осуществляют с помощью насоса с электрическим питанием. Светлыми сплошными стрелками указано направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. Темными сплошными стрелками указаны направления движения воды в конденсационный газовый котел, и с конденсационного газового котла. Буквой Q обозначена опорная поверхность, на которой устанавливают конденсационный газовый котел. Буквой Н указана высота столба газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле. Буквой L указана высота теплообменных трубок, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. Буквой Z указана высота конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла.
На фиг. 2 изображено сечение А-А, указанное на фиг. 1. Темными сплошными стрелками указаны направления движения воды в конденсационный газовый котел, и с конденсационного газового котла.
На фиг. 3 изображена часть вертикального разреза конденсационного газового котла, который изображен на фиг. 1. Буквой Р указано расстояние между дисковыми деталями турбулизатора, который расположен в теплообменной трубке основного теплообменного устройства конденсационного газового котла. Буквой XI указана высота выходной камеры основного теплообменного устройства конденсационного газового котла. Буквой Х2 указана высота входной камеры конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла.
На фиг. 4 изображена часть сечения А-А, которое изображено на фиг. 2. Буквой F указана толщина внутреннего металлического ребра большей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла. Буквой К указано расстояние между, рядом расположенными, внутренними металлическими ребрами большей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства, между которыми находится ребро меньшей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства. Буквой S указано расстояние между, расположенными напротив друг друга, внутренними металлическими ребрами большей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла. Буквой М указана высота внутреннего металлического ребра большей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла. Буквой N указана высота внутреннего металлического ребра меньшей высоты, теплообменной детали конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла. Темными сплошными стрелками указаны направления движения воды.
На фиг. 5 изображено сечение В-В, указанное на фиг. 2. Светлой сплошной стрелкой указано направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, через дымоходную трубу, конденсационного газового котла. Буквой Х3 указана высота выходной камеры конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла.
На фиг. 6 изображено сечение С-С, указанное на фиг. 2. Буквой Y1, обозначена верхняя часть входной воздушной трубы. Буквой Y2, обозначена нижняя часть входной воздушной трубы.
На фиг. 7 схематически изображен вертикальный разрез конденсационного газового котла, в котором перекачивание воды через конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла, и дальнейшее перекачивание воды через основное теплообменное устройство конденсационного газового котла, осуществляют с помощью насоса с электрическим питанием, и в котором, обеспечивают выход газообразных продуктов сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через, по меньшей мере, один выпускной канал, с наибольшей средней скоростью движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, относительно средних скоростей движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, через другие детали конденсационного газового котла, к выходу из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу. Светлыми сплошными стрелками указано направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. Темными сплошными стрелками указаны направления движения воды в конденсационный газовый котел, и с конденсационного газового котла. Буквой Q обозначена опорная поверхность, на которой устанавливают конденсационный газовый котел.
На фиг. 8 схематически изображен вертикальный разрез энергонезависимого конденсационного газового котла. Светлыми сплошными стрелками указано направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. Темными сплошными стрелками указаны направления циркуляции воды, у нагревательных труб системы горячего водоснабжения. Буквой Q обозначена опорная поверхность, на которой устанавливают конденсационный газовый котел.
На фиг. 9 изображено сечение D-D, указанное на фиг. 8.
На фиг. 10 изображено сечение Е-Е, указанное на фиг. 8. Буквой Q обозначена опорная поверхность, на которой устанавливают конденсационный газовый котел.
На фиг. 11 схематически изображен вертикальный разрез энергонезависимого конденсационного газового котла, в котором, обеспечивают выход газообразных продуктов сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через, по меньшей мере, один выпускной канал, с наибольшей средней скоростью движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, относительно средних скоростей движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, через другие детали конденсационного газового котла, к выходу из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу. Светлыми сплошными стрелками указано направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. Темными сплошными стрелками указаны направления циркуляции воды, у нагревательных трубы системы горячего водоснабжения. Буквой Q обозначена опорная поверхность, на которой устанавливают конденсационный газовый котел.
На фиг. 12 схематически изображена отопительная система, с энергонезависимым конденсационным газовым котлом.
Способ осуществляют следующим образом. В конденсационное теплообменное устройство конденсационного 1азового котла 1, подают воду из отопительной системы по входному трубопроводу 2, который содержит соединительный узел входного трубопровода 3. После этого подают воду в основное теплообменное устройство конденсационного газового котла 4, по выходному патрубку конденсационного теплообменного устройства 5, и по входному патрубку основного теплообменного устройства 6. Выходной патрубок 5, и входной патрубок 6, соединены между собой с помощью фланцевого соединения 7 (фиг. 1-4). Фланцевое соединение 7 может содержать резиновую прокладку из обычной резины. Из основного теплообменного устройства 4, воду подают в отопительную систему, по выходному трубопроводу 8, который содержит соединительный узел выходного трубопровода 9. Подачу воды в теплообменные устройства 1 и 4, осуществляют с помощью насоса, с электрическим питанием 10. На фиг. 1, 2, 4, направления движения воды указаны темными сплошными стрелками.
Для нагрева воды в теплообменных устройствах 1 и 4, осуществляют подачу горючего газа (природного газа) в, по меньшей мере, одну газовую горелку, конденсационного газового котла 11. Количество газовых горелок И зависит от мощности самого конденсационного газового котла, и от мощности каждой из газовых горелок 11. На фиг. 1, 7, 8, 11, изображен конденсационный газовый котел, в котором установлены две атмосферные газовые горелки цилиндрической формы, мощностью 7 кВт каждая. Целесообразно использовать атмосферные газовые горелки цилиндрической формы. Они просты в конструкции, и надежны в эксплуатации. Подачу газа в горелку, или горелки 11, осуществляют по газопроводу (на фиг. не указано).
Для сжигания горючего газа осуществляют подачу воздуха к горелкам 11. Подачу воздуха, к горелкам 11 осуществляют через входную воздушную трубу 12, содержащую горизонтальную перегородку 13. Горизонтальная перегородка 13 разделяет воздушную трубу на две части, верхнюю часть, которая обозначена буквой Y1, и нижнюю часть, которая обозначена буквой Y2 (фиг. 6).
С нижней части входной воздушной трубы Y2, воздух подают в нижний воздушный патрубок входной трубы 14, а из верхней части входной воздушной трубы Y1, воздух подают в верхний воздушный патрубок входной трубы 15, при стабильной работе конденсационного газового котла.
С патрубка 14 воздуха подают через нижний дополнительный воздушный патрубок 16. С патрубка 15 воздух подают через верхний дополнительный воздушный патрубок 17. Патрубки 14 и 16 соединены между собой с помощью фланцевого соединения 18. Патрубки 15 и 17 соединены между собой с помощью фланцевого соединения 19 (фиг. 1, 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11). Фланцевые соединения 18 и 19 могут содержать резиновые прокладки из обычной резины.
Из дополнительных патрубков 16 и 17, воздух подают к горелкам 11, через нижнее воздушное отверстие колпаковой детали 20, и через верхнее воздушное отверстие колпаковой детали 21. (На фиг. 1, 7, 8, 11, отверстие 21 обозначено пунктирными линиями.) Нижний дополнительный воздушный патрубок 16 соединен с колпаковой деталью конденсационного газового котла 22, с помощью фланцевого соединения 23. Верхний дополнительный воздушный патрубок 17, соединен с колпаковой деталью конденсационного газового котла 22, с помощью фланцевого соединения 24 (фиг. 10). Фланцевые соединения 23 и 24 могут содержать резиновые прокладки из обычной резины.
Воздушные отверстия 20 и 21 располагают в колпаковой детали конденсационного газового котла 22, на разном расстоянии от нижнего края колпаковой детали конденсационного газового котла.
Сжигание горючего газа с помощью, по меньшей мере, одной газовой горелки 11 осуществляют под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22, выше нижнего края колпаковой детали конденсационного газового котла.
При сжигании горючего газа получают нагретые газообразные продукты сгорания горючего газа, в состав которых, в основном, входит углекислый газ (CO2), водяной пар (H2O), и свободный азот N2. Температура газообразных продуктов сгорания горючего газа, у газовой горелки 11 может достигать 1200°С.
Тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, нагревают воду в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, и в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1. В конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, воду нагревают также тепловой энергией, которая выделяется при конденсации водяного пара, который образуется при сгорании горючего (природного) газа, и находится в потоке газообразных продуктов сгорания горючего газа.
Для этого, газообразным продуктам сгорания горючего газа обеспечивают движение, снизу вверх, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла. На фиг. 1, 7, 8, 11, направление движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, указано светлыми сплошными стрелками.
Далее, движение газообразным продуктам сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства 4, обеспечивают через выходную камеру основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 25, переходную газовую трубку 26, и входную камеру конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 27, до конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 1.
Переходная газовая трубка 26 соединена, путем сварки металла, с крышкой выходной камеры основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 28, и соединена, путем сварки металла, с крышкой входной камеры конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 29. Крышка 28 соединена с основным теплообменным устройством конденсационного газового котла 4 с помощью фланцевого соединения 30. Крышка 29 соединена с конденсационным теплообменным устройством конденсационного газового котла 1, с помощью фланцевого соединения 31 (фиг. 3, 9).
В конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, обеспечивают движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, сверху вниз, в выходную камеру конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 32 (фиг. 5).
Далее, движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, из выходной камеры конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 32, обеспечивают в выходную газовую трубку 33. В выходную газовую трубку 33, подают также конденсат (конденсированная влага), из конденсационного теплообменного устройства 4. Выходная газовая трубка 33 должна быть изготовлена из нержавеющей стали. Удаление конденсата из выходной газовой трубки осуществляют через патрубок конденсата 34, который соединен с трубкой 33, путем сварки металла, и через конденсатный шланг 35, который может быть изготовлен из кислотостойкой резины, и который соединен с патрубком 34 (Рис. 5). Патрубок 34 должен быть изготовлен из нержавеющей стали.
Трубка 33 является изогнутой вниз, с целью лучшего накопления в ней, и удаления из нее, конденсата.
Трубка 33, соединена с крышкой выходной камеры конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 36, путем сварки металла. А крышка 36 соединена с конденсационным теплообменным устройством конденсационного газового котла 1, с помощью фланцевого соединения 37. Крышка 36 должна быть изготовлена из нержавеющей стали. Фланцевое соединение 37 подобно фланцевым соединениям 30 и 31 (фиг. 4, 5). Фланцевые соединения 30, 31, и 37 могут содержать прокладки фланцевые графитовые (ПФГ).
Выходная камера основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 25 может иметь высоту X1, в пределах от 20 мм до 50 мм. Высота X1, более 50 мм не целесообразна, поскольку это неоправданно увеличит материалоемкость основного теплообменного устройства 4. Высота X1, менее 20 мм тоже не целесообразна, поскольку это значительно увеличит аэродинамическое сопротивление потока газообразным продуктам сгорания горючего газа. Аналогично, входная камера конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 27 может иметь высоту Х2, в пределах от 20 мм до 50 мм. и выходная камера конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 32, может иметь высоту Х3, в пределах от 20 мм до 50 мм (фиг. 3, 5). Увеличение высоты Х2 и Х3, более 50 мм, не целесообразно, так как это неоправданно увеличивать материалоемкость конденсационного теплообменного устройства 1. Уменьшение высот Х2 и Х3, менее 20 мм, также нецелесообразно, поскольку это значительно увеличит аэродинамическое сопротивление потока газообразным продуктам сгорания горючего газа.
Дальнейшее движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, из выходной газовой трубки 33, обеспечивают в соединительный патрубок дымоходной грубы 38, и затем в дымоходную трубу 39. С дымоходной трубы 39, газообразные продукты сгорания горючего газа, удаляют в окружающую среду. Патрубок 38, а также дымоходная труба 39, должны быть изготовлены из нержавеющей стали. Все металлические детали конденсационного газового котла, которые так или иначе могут контактировать с конденсатом, целесообразно изготавливать из нержавеющей стали, поскольку конденсат содержит кислоты, которые негативно влияют на стойкость металлических деталей.
Соединительный патрубок дымоходной трубы 38, соединен с выходной газовой трубкой 33, через колпаковую деталь конденсационного газового котла 22, с помощью фланцевого соединения 40. Соединительный патрубок дымоходной трубы 38, также соединен с дымоходной трубой 39, с помощью косого фланцевого соединения 41. фланцевые соединения 40 и 41 должны содержать прокладки из кислотостойкой резины, или прокладки фланцевые графитовые (ПФГ).
Косое фланцевое соединение 41 дает возможность герметично соединять выходную газовую трубку 33, с дымоходной трубой 39, не сдвигая с места, как сам конденсационный газовый котел, так и дымоходную трубу 39. Патрубок 38 упрощает чистку дымоходной трубы 39, из помещения, в котором установлено конденсационный газовый котел. Это может быть очень полезным, при установке конденсационного газового котла в квартире многоэтажного дома.
Дымоходная труба 39 установлена во входной воздушной трубе 12, и соединена с входной воздушной трубой 12, с помощью фланцевого соединения 42 (фиг. 2, 5). Дымоходная труба 39, и соединительный патрубок дымоходной грубы 38, могут иметь незначительный угол наклона в сторону выходной газовой трубки 33, для слива дополнительного конденсата в трубку 33, который может образовываться в дымоходной трубе 39, и в соединительном патрубке дымоходной трубы 38.
Основное теплообменное устройство конденсационного газового котла 4, и конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла 1, закреплены на деталях внутреннего опорного каркаса конденсационного газового котла 43, которые опираются на опорную плиту 44, и неподвижно соединены с опорной плитой 44, путем сварки металла.
Опорная плита 44 опирается на детали внешнего опорного каркаса конденсационного газового котла 45, которые также неподвижно соединены с опорной плитой 41, путем сварки металла.
К опорной плите 44 присоединена колпаковая деталь конденсационного газового котла 22, через герметизирующую прокладку, которая может быть изготовлена из обычной резины, и с помощью винтов.
Колпаковая деталь 22 может содержать окно из прозрачного жаростойкого материала, для визуального наблюдения за работой газовых горелок 11.
Все трубопроводы конденсационного газового котла, проходящее через опорную плиту 44, имеют герметизирующие уплотнения в опорной плите 44 (на фиг. Не указано). Это дополнительно уменьшит вероятность утечки газов из-под колпаковой детали 22, в отапливаемое помещение, при возникновении аварийной ситуации, или неисправностях в работе конденсационного газового котла.
К деталям внешнего опорного каркаса конденсационного газового котла 45, присоединены путем сварки металла, регулирующие винтовые опоры 46. Регулирующие винтовые опоры 46, необходимы для того, чтобы ровно устанавливать конденсационный газовый котел на неровной поверхности Q (фиг. 1, 7, 8, 10, 11).
В основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, обеспечивают движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, снизу вверх, естественным путем. В конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, также обеспечивают движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, сверху вниз, естественным путем, через теплообменные детали конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47.
Для этого устанавливают высоту столба газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, и для этого устанавливают среднюю температуру в столбе газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, такими, чтобы обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, сверху вниз, и обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу 39, при удалении газообразных продуктов сгорания горючего газа.
Транспортировку газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном газовом котле, осуществляют используя выталкивающую силу, которая действует на столб горячих газообразных продуктов сгорания горючего газа, и которая направлена вверх.
На фиг. 1 высоту столба газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, от, по меньшей мере, одной газовой горелки 11, до наивысшей точки внутренней поверхности переходной газовой трубки, обозначено буквой Н. Эта высота Н может составлять примерно 1000-1100 мм, при средней температуре газов в столбе 600-700°С, для конденсационного газового котла мощностью около 15 кВт. Основное теплообменное устройство 4 изготавливают из стали, путем сварки металла.
Аналогичный способ транспортировки газов используют в устройстве, которое называется «сифон» братьев Сименс [4].
Но новым здесь, прежде всего, есть то, что указанный в источнике информации [4] способ транспортировки газов, используют в конденсационном газовом котле, способ работы которого заявляется. К тому же, в конденсационном газовом котле, этот способ усложняют тем, что при транспортировке газообразных продуктов сгорания горючего газа, осуществляют отбор тепловой энергии из газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, и в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, в воду, которую нагревают. И в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, также обеспечивают конденсацию водяного пара, который находится в потоке газообразных продуктов сгорания горючего газа, с отбором его тепловой энергии в воду.
В основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, изображенном на фиг. 1, транспортировку газообразных продуктов сгорания горючего газа, осуществляют через теплообменные трубки основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 48, в которые вставлены турбулизаторы, каждый из которых содержит металлический стержень 49, на котором закреплены металлические диски 50 (фиг. 1, 2, 3, 4). Возможно использовать турбулизаторы и других конструкций, но турбулизаторы, указанные на фиг. 1, 2, 3, 4, обеспечивают накопление сажи на металлических дисках 50, что уменьшает накопление сажи на поверхности каждой из теплообменных трубок 48, которая контактирует с газообразными продуктами сгорания горючего газа. Сажа на поверхности каждой из теплообменных трубок 48, которая контактирует с газообразными продуктами сгорания горючего газа, уменьшает плотность потока тепловой энергии в воду основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 4. Теплообменные трубки 48 также являются стальными.
Высота теплообменных трубок 48, в основном теплообменном устройства конденсационного газового котла, на фиг. 1 обозначена буквой L. Эта высота должна быть такой, чтобы обеспечивать выход из основного теплообменного устройства 4, газообразных продуктов сгорания горючего газа с температурой около 300°С.
Материалом, из которого изготовлено конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла 1, является чугун. Конденсационное теплообменное устройство 1, вместе с теплообменными деталями конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47, изготавливают из чугуна, путем литья металла в форму. Температура газообразных продуктов сгорания горючего газа, около 300°С, на выходе из основного теплообменного устройства 4, обусловлена тем, что при высоких температурах, и значительных тепловых нагрузках на чугунные детали, возможно возникновение трещин в чугунных деталей. При этом, высота L, может быть от 100 мм до 200 мм. И при этом, высота конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла Z, может быть от 400 мм до 500 мм.
Конденсационное теплообменное устройство конденсационного газового котла 1, может иметь по крайней мере одну боковую стальною крышку 51, которая соединена с конденсационным теплообменным устройством 1, с помощью фланцевого соединения 52. Крышка 51 необходима для внутренней периодической чистки конденсационного теплообменного устройства 1.
Аналогично основное теплообменное устройство конденсационного газового котла 4, может иметь, по крайней мере, одну боковую стальную крышку 53, которая соединена с основным теплообменным устройством 4, с помощью фланцевого соединения 54. Крышка 53 необходима для внутренней периодической чистки основного теплообменного устройства 4 (фиг. 4).
Движение воды в конденсационном теплообменном устройстве 1, которое изображено на фиг. 1-4, и 7, обеспечивают с помощью насоса 10 снизу вверх, через нижнее отверстие конденсационного теплообменного устройства 55, и верхнее отверстие конденсационного теплообменного устройства 56, против направления движения газообразных продуктов сгорания горючего газа. Движение воды между теплообменными деталями конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47, обеспечивают с помощью перегородок 57 (фиг. 4). На фиг. 4 движение воды в конденсационном теплообменном устройстве 1, указано темными сплошными стрелками.
Движение воды в основном теплообменном устройстве 4, которое изображено на фиг. 1-4, и 7, обеспечивают с помощью насоса 10 сверху вниз, через верхнее отверстие основного теплообменного устройства 58, и нижнее отверстие основного теплообменного устройства 59, против направления движения газообразных продуктов сгорания горючего газа.
Движение воды в конденсационном газовом котле, с помощью насоса 10 является встречным, относительно движения газообразных продуктов сгорания горючего газа. Это обеспечивает наибольшую разницу температур между температурой воды в теплообменных устройствах 1 и 4, и температурой газообразных продуктов сгорания горючего газа. А это, в свою очередь, увеличивает плотность потока тепловой энергии в воду, через единицу площади поверхности теплообменного устройства 1, которая контактирует с водой, и через единицу площади поверхности теплообменного устройства 4, которая контактирует с водой. И это уменьшает материалоемкость теплообменных устройств 1 и 4, конденсационного газового котла, способ работы которого заявляется.
При включении газовых горелок 11, горячие газообразные продукты сгорания горючего газа, поднимаются вверх, и заполняют сначала основное теплообменное устройство конденсационного газового котла 4. При этом, холодный воздух вытесняется из основного теплообменного устройства 4, как в дымоходную трубу 39, через конденсационный теплообменное устройство 1, так и в верхнюю часть входной воздушной трубы, обозначена буквой Y1, через верхнее воздушное отверстие колпаковой детали 2.1. Стабильная работа конденсационного газового котла, начинается посте установления высоты столба газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, и после установления средней температуры, в столбе газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся снизу вверх, в конденсационном газовом котле, такими, чтобы обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 1, сверху вниз, и обеспечить естественное движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, при удалении газообразных продуктов сгорания горючего газа, с конденсационного газового котла, через дымоходную трубу 39.
В том случае, если газообразные продукты сгорания горючего газа, не смогут полностью или частично двигаться через теплообменные устройства 1 и 4, конденсационного газового котла, в дымоходную трубу 39, из-за неисправности конденсационного газового котла, то газообразные продукты сгорания горючего газа будут двигаться вверх, под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22, и заполнять пространство под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22. И далее, газообразные продукты сгорания горючего газа будут двигаться в верхнюю часть входной воздушной трубы, обозначенной буквой Y1, через верхнее воздушное отверстие колпаковой детали 21. Воздух к, по меньшей мере, одной газовой горелке 11 будет, в этом случае, поступать только через нижнее воздушное отверстие колпаковой детали 20, и через нижнюю часть входной воздушной трубы, обозначенной буквой Y2. То есть, состоится аварийная циркуляция газообразных продуктов сгорания горючего газа и воздуха. Это приведет к нагреву аварийного датчика отключения подачи горючего газа 60, в конденсационном газовом котле, который расположен под колпаковой деталью 22, выше теплообменных устройств 1 и 4 (фиг. 12). И это приведет к прекращению подачи горючего газа в конденсационный газовый котел. Аварийный датчик отключения подачи горючего газа 60, может содержать биметаллическую пластину, изготовленную из металлов, которые имеют разный коэффициент теплового расширения. Аварийное отключение подачи горючего газа целесообразно осуществлять при нагревании датчика 60, до температуры 110-120°С.
В том случае, когда произошло полное затухание горения горючего (природного) газа, в конденсационном газовом котле, а газ продолжает поступать в газовые горелки 11, то горючий газ также будет двигаться вверх, под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22, и заполнять пространство под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22. (горючий (природный) газ имеет плотность, меньшую чем плотность воздуха.) Затем, горючий газ будет двигаться в верхнюю часть входной воздушной трубы, обозначена буквой Y1, через верхнее воздушное отверстие колпаковой детали 21, и выходить в окружающую среду, за пределы отапливаемого помещения.
Для улучшения безопасности работы конденсационного газовою котла, можно использовать даже отдельную воздушную трубу, вместо верхней части входной воздушной трубы, обозначена буквой Y1 (на фиг. не указано). Отдельная воздушная труба может быть напрямую соединена с верхним отверстием 21 через колпаковую деталь 22.
Обеспечивая движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном газовом котле, к выходу из конденсационного газового котла, естественным путем, без использования вентилятора, увеличивают надежность работы конденсационного газового котла, и увеличивают безопасность работы конденсационного газового котла.
Используя колпаковую деталь конденсационного газового котла 22, создают резервный, аварийный маршрут движения воздуха и газов, через части входной воздушной трубы Y1, и Y2, и таким образом дополнительно увеличивают безопасность работы конденсационного газового котла.
Чтобы дополнительно увеличить среднюю плотность потока тепловой энергии газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся естественным путем, и тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, через поверхность каждой из теплообменных деталей, конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла 47, которая контактирует с водой, используют внутренние металлические ребра одинаковой или разной высоты, в каждой из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, которые контактируют с газообразными продуктами сгорания горючего газа, и с водяным паром, которые движутся через каждую из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47, сверху вниз, естественным путем.
На фиг. 4 изображены теплообменные детали, конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла 47, которые имеют внутренние металлические ребра различной высоты. Между ребер большей высоты 61, расположенные ребра меньшей высоты 62. Между двумя ребрами большей высоты 61, расположено одно ребро меньшей высоты 62 (фиг. 4).
Высота ребер 61 может находиться в пределах от 10 до 20 мм, и на фиг. 4 обозначена буквой М. Это обусловлено тем, что высота М, менее 10 мм нецелесообразна, поскольку это значительно уменьшит среднюю плотность потока тепловой энергии в воду, а высота М более 20 мм неоправданно увеличит материалоемкость деталей 47 и конденсационного теплообменного устройства 1.
Высота ребер 62 может находиться в пределах от 3 до 5 мм, и на фиг. 4 обозначена буквой N. Это также обусловлено тем, что высота ребер N, менее 3 мм нецелесообразна, поскольку это значительно уменьшит среднюю плотность потока тепловой энергии в воду, а высота N, более 5 мм неоправданно увеличит аэродинамическое сопротивление потока газообразных продуктов сгорания горючего газа, через детали 47, конденсационного теплообменного устройства 1.
При использовании ребер различной высоты, возможно устанавливать расстояние между ребрами 61 К, в пределах от 10 до 20 мм. Расстояние К, менее 10 мм неоправданно увеличит аэродинамическое сопротивление потока газообразных продуктов сгорания горючего газа. Расстояние К, более 20 мм неоправданно увеличит материалоемкость деталей 47 и конденсационного теплообменного устройства 1. Расстояние между встречно расположенными ребрами 61, в детали 47 на фиг. 4 обозначено буквой S. Это расстояние обеспечивает турбулентное перемешивание более нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа, и менее нагретых газообразных продуктов сгорания горючего газа (с теми, которые уже часть тепловой энергии отдали воде). Расстояние S не должка превышать 5 мм, иначе это неоправданно увеличит материалоемкость деталей 47 и конденсационного теплообменного устройства 1.
Толщина каждого из ребер 61 и 62, F, при этом, не должна превышать 5 мм. Иначе, это неоправданно увеличит материалоемкость деталей 47 и конденсационного теплообменного устройства 1. (На фиг. 4 буквой F обозначена толщина ребра 61.) Рекомендуемая толщина F, не более 4 мм. Это позволяет устанавливать расстояние между ребром 61 и ребром 62 в 3 мм.
Расстояние К в 3 мм, при использовании ребер одинаковой высоты, высотой не менее 10 мм (ребра 61), значительно увеличит аэродинамическое сопротивление потока газообразных продуктов сгорания горючего газа, между ребрами, при их естественном движении. Это значительно уменьшит среднюю плотность потока тепловой энергии в воду.
Без использования ребер меньшей высоты 62, расстояние К в 10 мм, между ребрами 61, также приведет к уменьшению средней плотности потока тепловой энергии в воду, из-за уменьшения площади поверхности в деталях 47, которая контактирует с газообразными продуктами сгорания горючего газа.
Поэтому использование ребер различной высоты в деталях 47, может обеспечить наибольшую плотность потока тепловой энергии в воду, при движении газообразных продуктов сгорания горючего газа, естественным путем. (Большую плотность потока тепловой энергии в воду, чем при использовании ребер одинаковой высоты.)
К тому же, использование ребер в теплообменных деталях, конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла 47, увеличит среднюю плотность потока тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду. Конденсат будет скапливаться в пространстве между поверхностями ребер 61 и 62, и другой поверхностью детали 47, которая контактирует с газообразными продуктами сгорания горючего газа. В этом случае конденсат не будет равномерно распределяться по поверхности, контактирующей с газообразными продуктами сгорания горючего газа, как например внутри круглых труб. Скопление конденсата здесь будет обусловлено силами поверхностного натяжения жидкости.
Вода (конденсат) имеет значительно меньшую теплопроводность, чем чугун. Увеличение средней плотности потока тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, достигают том, что вода (конденсат) покрывает поверхности ребер 61 и 62, которые контактируют с газообразными продуктами сгорания горючего гага, пленкой меньшей толщины, чем внутренние поверхности круглых труб.
Скопление конденсата также способствует его истечению вниз, в деталях 47, и удалению из конденсационного газового котла.
Близким является способ отбора тепловой энергии из водяного пара, указанный в источнике информации [5].
Ребра 61 и 62 могут иметь различные формы закругленной поверхности, которые, например, указаны в источниках информации [6] и [7].
Увеличение средней плотности потока тепловой энергии газообразных продуктов сгорания горючего газа, движущихся естественным путем, и тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, через поверхность каждой из теплообменных деталей, конденсационного теплообменного устройства, конденсационного газового котла 47, которая контактирует с водой, уменьшит материалоемкость конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 1, без уменьшения мощности конденсационного газового котла.
Чтобы дополнительно увеличить надежность и безопасность работы конденсационного газового котла, обеспечивают выход газообразных продуктов сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла, через, по меньшей мере один, выпускной канал 63, с наибольшей средней скоростью движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, относительно средних скоростей движения продуктов сгорания горючего газа, через другие отверстия других деталей конденсационного газового котла, к выходу 13 конденсационного газового котла, через дымоходную трубу 39 (фиг. 7, 11).
Движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, через выпускной канал 63, обеспечивает давление столба горячих газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4. Давление газообразных продуктов сгорания горючего газа, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, обеспечивает выталкивающая сила, действующего на горячие газообразные продукты сгорания горючего гага, снизу вверх.
Наибольшую среднюю скорость газообразных продуктов сгорания горючего газа, из выпускного канала 63, обеспечивают, используя наименьшую площадь поперечного сечения выпускного канала 63, по сравнению с площадью поперечного сечения переходной газовой трубки 26, по сравнению с общей площадью поперечных сечений всех теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47, а также по сравнению с площадями поперечных сечений исходной газовой трубки 33, патрубка 38, и дымоходной трубы 39. Все поперечные сечения указанных деталей конденсационного газового котла, лежат в плоскости, которая является перпендикулярной направлению движения газообразных продуктов сгорания горючего газа.
При движении газообразных продуктов сгорания горючего газа, через теплообменные устройства 1 и 4, а также другие детали конденсационного газового котла, их давление мало отличается от атмосферного давления, Поэтому, движение газообразных продуктов сгорания горючего газа, через теплообменные устройства 1 и 4, а также другие детали конденсационного газового котла, возможно моделировать как движение жидкости в гидравлическом прессе.
Согласно способу работы гидравлического пресса, соотношение площади поперечного сечения выпускного канала 63, и площади поперечного сечения дымоходной трубы 39, определяет коэффициент увеличения силы, действующей на газообразные продукты сгорания горючего газа, которые движутся в дымоходной трубе, в направлении их удаления из дымоходной трубы.
Аналогично, соотношение площади поперечного сечения выпускного канала 63, и общей площади поперечных сечений всех теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47, также определяет коэффициент увеличения силы действующей на газообразные продукты сгорания горючего газа, в направлении их движения в дымоходную трубу 39. На газообразные продукты сгорания горючего газа, которые движутся через детали 47, в конденсационном теплообменном устройстве 1, эта сила направлена сверху вниз, против действия выталкивающей силы.
Близкий способ движения газов, указан в источнике информации [8]. Здесь также, площадь поперечного сечения центрального хайла комнатной печи В, является наименьшей, по сравнению с площадью поперечного сечения кольцевого желоба С, и по сравнению с площадью поперечного сечения патрубка 1). Все указанные поперечные сечения здесь также лежат в плоскости, которая является перпендикулярной направлению движения газов.
Новым, в способе который заявляется, является уже то, что способ движения газов, указанный в источнике информации [8], использован для обеспечения естественного движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном газовом котле.
Дополнительное увеличение силы, действующей на газообразные продукты сгорания горючего газа, в направлении их движения в дымоходную трубу 39, и в направлении их удаления в окружающую среду, с дымоходной трубы 39, дополнительно увеличит надежность и безопасность работы конденсационного газового котла.
Это особенно важно, при возникновении аварийной ситуации, в работе конденсационного газового котла, когда возникнет полное затухание горелок 11, а горючий (природный) газ будет продолжать поступать в горелки 11. В этом случае возможно полное удаление горючего (природного) таза, из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу 39, в окружающую среду.
На фиг. 7 изображен конденсационный газовый котел, в котором основное теплообменное устройство 4, полностью сварено из стальных деталей. Указанное на фиг. 7 основное теплообменное устройство 4, не содержит боковую стальную крышку 53. Это упрощает конструкцию основного теплообменного устройства 4, и уменьшает его себестоимость.
Использование выпускного канала 63, вместо теплообменных трубок основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 48, в которые вставлены турбулизаторы, также упрощает конструкцию основного теплообменного устройства 4, и уменьшает его себестоимость.
При использовании выпускного канала 63, температура газообразных продуктов сгорания горючего газа, на выходе из выпускного канала 63, не должна превышать 600°С. Это неоправданно увеличит тепловую нагрузку на чугун конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 1, и на стальные детали конденсационного газового котла, контактирующие с газообразными продуктами сгорания горючего газа, до вхождения их в теплообменные детали конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 47.
Чтобы избежать значительной тепловой нагрузки на чугун конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 1, и сохранить выше указанный способ движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, целесообразно использовать в основном теплообменном устройстве 4, теплообменные трубки 48. Но, при этом, общая площадь всех кольцевых щелей, между каждой из теплообменных трубок, и металлическими дисками 50, должна быть близкой к площади поперечного сечения выпускного канала 63, которая лежит в плоскости, перпендикулярной направлению движения газообразных продуктов сгорания горючего газа. То есть, в этом случае, также необходимо обеспечить выход газообразных продуктов сгорания горючего газа, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 4, с наибольшей средней скоростью движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, относительно средних скоростей движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, через другие отверстия конденсационного газового котла, к выходу из конденсационного газового котла, через дымоходную трубу 39.
Также, при осуществлении заявляемого способа, дополнительно, полностью обеспечивают энергонезависимость (независимость от электроснабжения) конденсационного газового котла, нагревая воду, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4 до температуры кипения, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа.
После нагрева воды в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, до температуры кипения, тепловой энергией газообразных продуктов сгорания горючего газа, обеспечивают кипения воды, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4, используя тепловую энергию газообразных продуктов сгорания горючего газа. При кипении воды, обеспечивают образование пузырьков водяного пара, у поверхности основного теплообменного устройства 64, которая контактирует с водой, и через которую передают воде тепловую энергию газообразных продуктов сгорания горючего газа. Поверхностью 64, например, есть внешняя поверхность теплообменных трубок основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 48, или, например, внешняя поверхность выпускного канала 63.
И при кипении воды, обеспечивают движение пузырьков водяного пара, которые отделились от поверхности основного теплообменного устройства 64, которая контактирует с водой, и через которую передают тепловую энергию газообразных продуктов сгорания горючего газа, в вертикальном направлении, к верхней поверхности основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 65, которая контактирует с водой (рис. 3, 7, 8, 11).
Используя верхнюю поверхность основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 65, обеспечивают движение пузырьков водяного пара, в накопительную паровую емкость 66, основного теплообменного устройства конденсационного газового котла (рис. 8-11).
Водяной пар накапливают в накопительной паровой емкости, основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 66, и создают давление водяного пара.
Используя давление водяного пара, и используя выталкивающую силу, которая действует на водяной пар в воде, осуществляют транспортировку горячей воды и пара, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 4, через транспортировочное устройство, в состав которого входит выходной обратный клапан 67, сначала снизу вверх, а затем сверху вниз, в отопительную систему (рис. 8, 11). При этом обеспечивают вход воды, в основное теплообменное устройство конденсационного газового котла 4, из конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла 1, через входной обратный клапан 68 (фиг. 8, 9, 11). Выходной обратный клапан 67, и входной обратный клапан 68, обеспечивают движение воды через теплообменные устройства конденсационного газового котла 1 и 4, только в одном направлении.
Верхняя поверхность основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 65, может иметь наклон, такой чтобы способствовать движению пузырьков водяного пара, в накопительную паровую емкость 66, Такой наклон поверхности 65 указан на фиг. 8 и фиг. 11.
Близкий способ транспортировки горячей воды и водяного пара указан в источниках информации [9], [10], [11], [12]. Новым здесь является то, что указанный в источниках информации [9], [10], [11], [12], способ транспортировки горячей воды и водяного пара, использован для обеспечения энергонезависимой работы конденсационного газового котла.
Транспортировку горячей воды и водяного пара, из основного теплообменного устройства конденсационного газового котла 4, сначала снизу вверх, а затем сверху вниз, осуществляют по трубке 69, в выходной трубопровод 8. Трубка 69 может иметь меньший внутренний диаметр, относительно внутреннего диаметра выходного трубопровода 8. При транспортировке воды и водяного пара, целесообразно устанавливать среднюю скорость движения воды и водяного пара в трубке 69, от 0,6 м/с, до 1,0 м/с.При таких скоростях возникает значительная турбулентность воды, что способствует ее лучшему перемешиванию с водяным паром [13].
Транспортировку воды и водяного пара осуществляют в отопительную систему, принципиальная схема которой указана на фиг. 12.
Из исходного трубопровода 8, горячую воду и водяной пар, подают во входной отопительный радиатор 70. С входного отопительного радиатора 70, горячую воду и водяной пар, подают в другие радиаторы отопительной системы, последовательно, из одного в другой (на фиг. не указано). И в конце, из выходного отопительного радиатора 71, охлажденную воду подают в конденсационный газовый котел, по входному трубопроводу 2.
Горячую воду и водяной пар, целесообразно подавать в отопительный радиатор через барботер 72, который обеспечивает измельчение пузырьков водяного пара, и нагрев воды, которая находится в отопительных радиаторах, «острым» водяным паром.
Отопительные радиаторы, которые имеют температуру поверхности более 45°С, должны содержать защитные решетки, или защитные экраны, обеспечивающие естественное движение воздуха через отопительные радиаторы, и вместе с тем предотвращающие прямой контакт человека с поверхностью отопительного радиатора.
Увеличение температуры поверхности отопительных радиаторов ускоряет нагрев отапливаемого помещения до заданной температуры, и уменьшает время на нагрев отапливаемого помещения до заданной температуры. В конденсационном газовом котле, это дополнительно уменьшит расход газа на отопление помещений.
Включение и выключение конденсационного газового котла в автоматическом режиме, осуществляют с помощью рабочего датчика включения и выключения подачи горючего газа 73. Рабочий датчик включения и выключения подачи горючего газа 73, может содержать биметаллическую пластину, изготовленную из металлов, которые имеют разный коэффициент теплового расширения, и может быть полностью независимым от электроснабжения. Рабочий датчик 73 также может иметь механическое регулирующее устройство, которое будет обеспечивать регулирование, при какой температуре воды, в трубопроводе 2, на входе в конденсационное теплообменное устройство 1, включать подачу горючего газа в горелки 11, а при какой температуре воды, в трубопроводе 2, на входе в конденсационное теплообменное устройство 1, выключать подачу горючего газа в горелки 11. Температура воды, при включении горелок 11, не должна быть меньше, установленной температуры воздуха, в отопительном помещении. И температура воды, при выключении горелок 11, не должна быть больше, 50°С. Иначе это неоправданно уменьшит тепловую мощность конденсационного теплообменного устройства 1.
Отопительная система, которая схематически изображена на фиг. 12, содержит расширительный бак 74. При использовании насосов перекачивания воды, в конденсационном газовом котле, как зависимых от электрического питания, так и независимых от электрического питания, расширительный бак 74 может быть установлен в квартире многоэтажного дома. Расширительный бак 74 целесообразно соединять с отопительной системой, перед вхождением охлажденной воды, в конденсационное теплообменное устройство 1. В этом случае, температура воды в расширительном баке 74, и в трубопроводе 2, будут мало отличаться между собой, что уменьшит циркуляцию воды между трубопроводом 2, и расширительным баком 74.
Использование водно-паровой отопительной системы, дает возможность использовать в ней все преимущества водяных и паровых отопительных систем.
На фиг. 8 и фиг. 11 схематически изображены вертикальные разрезы энергонезависимых конденсационных газовых котлов, каждый из которых содержит нагревательный трубу системы горячего водоснабжения 75, которая соединена с входной трубой системы горячего водоснабжения 76, и с выходной трубой системы горячего водоснабжения 77.
Трубы системы горячего водоснабжения 76 и 77, также указаны на фиг. 9. Входная труба системы горячего водоснабжения 76 содержит соединительный узел 78. Выходная труба системы горячею водоснабжения 77, содержит соединительный узел 79.
Нагревательная труба 75 расположена в основном теплообменш м устройстве конденсационного газового котла 4. Темными сплошными стрелками указаны направления циркуляции воды, у нагревательной трубы системы горячего водоснабжения 75. То есть, энергонезависимые конденсационные газовые котлы, которые изображены на фиг. 8-11 является двухконтурными. Нагрев воды для горячего водоснабжения здесь осуществляют тепловой энергией воды, в основном теплообменном устройстве конденсационного газового котла 4.
В отличие от существующих стеновых газовых котлов, который, например, указан в источнике информации [2], при отключении конденсационного газового котла, способ работы которого заявляется, происходят небольшие утечки тепловой энергии в окружающую среду. Это обусловлено тем, что нагретый воздух, в конденсационном газовом котле, скапливается под колпаковой деталью конденсационного газового котла 22.
Таким образом, способ работы конденсационного газового котла, который заявляется, позволяет увеличить надежность работы конденсационного газового котла, а также увеличить безопасность работы конденсационного газового котла, и при этом, дополнительно, увеличить среднюю плотность потока тепловой энергии газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергии, которая выделяется при конденсации водяного пара, в воду, через поверхность каждой из теплообменных деталей конденсационного теплообменного устройства конденсационного газового котла, которая контактирует с водой и/или, при этом, дополнительно, полностью обеспечить энергонезависимость конденсационного газового котла.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
Способ работы конденсационного газового котла испытан в лабораторных условиях.
Указанный в материалах этой заявки, способ движения газообразных продуктов сгорания горючего газа, в конденсационном газовом котле, был использован и испытан в устройстве, которое называется «сифон» братьев Сименс [4]. Аналогичный способ движения газов используют также в самодувних газогенераторах. А также практическая пригодность указанного способа движения газов подтверждена в источнике информации [8].
Практическая пригодность, указанного в материалах этой заявки на изобретение, способа отбора тепловой энергии из газообразных продуктов сгорания горючего газа, и тепловой энергии, выделяющейся при конденсации водяного пара, подтверждена в источниках информации [5], [6], [7].
Практическая пригодность, указанного в материалах этой заявки на изобретение, способа перекачки водно-паровой смеси, подтверждена в источниках информации [9], [10], [11], [12].
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент на изобретение Российской Федерации №2495335, F24H 1/00 (2006.01), опубликованный 10.10.2013, бюл. №28.
2. Патент на полезную модель Российской Федерации №110460, F24H 1/08 (2006.01), опубликованный 20.11.2011, бюл. №32.
3. Патент на изобретение Российской Федерации №2578361, F24H 1/00 (2006.01), опубликованный 27.03.2016, бюл. №9.
4. Профессор В.Е. Грум - Гржимайло, «Пламенные печи», издание Теплотехнического института имени профессоров В.И. Гриневецкого и К.В. Кирша, Москва, 1925 г., стр. 11 (Приложение к пламени законов гидростатики.), http://narod.ru/disk/3863051001/Grum-Grjimailo.djvu.html
5. Авторское свидетельство СССР №307258, F28b 1/02, F28f 1/12, F28f 1/14, F28d 1/04, опубликованное 21.06.1971 г., Бюл. №20. http://www.findpatent.ru/
6. Патент Украины на изобретение №107640, F24H 1/00 (2005.01), F24H 1/12 (2006.01), опубликованный 26.01.2015 г., Бюл. №2.
7. Патент Украины на изобретение №107641, F24H 1/00 (2005.01), F24H 1/12 (2006.01), опубликованный 26.01.2015 г., Бюл. №2.
8. Патент на изобретение СССР №1219, класс 36а, опубликованный 31.05.1926 г. http://www.findpatent.ru/
9. Патент на изобретение Российской Федерации №2173434, F24H 1/)8 (2000.01), F25B 29/00 (2000.01), F04F 1/04 (2000.01), опубликованный 10.09.2001 г., Бюл. №25.
10. Патент на изобретение Российской Федерации №2406040, F24H 1/08 (2006.01), опубликованный 10.12.2010 г., Бюл. №34.
11. Патент на изобретение Российской Федерации №2633870, F24H 1/08 (2006.01), опубликованный 18.10.2017 г., Бюл. №29.
12. Четырехтактный пароводяной насос ПВНК 1-10, http://www.ntpo.com/investicii-v-innovacii/kotelnoe-oborudovanie/6836-chetyrehtaktnyi-parovodyanoj-nasos-pvnk-1-10.html
13. П.H. Каменев, А.Н. Сканави, В.Н. Богословский, А.Г. Егиазаров, В.П. Щеглов, «Отопление и вентиляция». Учебник для вузов, в 2-ч, Ч. 1, Отопление, Издание 3-е, переработанное и дополненное, Москва, Стройиздат, 1975 г., с. 148. http://rudic.ru/page/otoplenie-i-ventiljacija-v-dvuh-chastjah-bogoslovskij-vn-chast-1-i-2