ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ КОНДЕНСАЦИОННОГО ТИПА

Предлагаемое устройство относится к области теплотехники и может быть использовано для нагрева воды в системе квартирного отопления и горячего водоснабжения с использованием высшей теплоты сгорания газа.
Известны бытовые газовые котлы с теплообменниками трубчатого или пластинчатого типа, в которых теплоноситель - вода нагревается продуктами сгорания газа от горелки, расположенной под теплообменником. Недостатком таких конструкций является прямоточное удаление из котла продуктов сгорания с температурой порядка 110°С и, как следствие, использование только низшей теплоты сгорания газа, что существенно снижает к.п.д. котла и доводит максимальное его значения до 90%.
Известны инжекционные многофакельные запальники с электрическим запально-защитным устройством для топок, работающих под разрежением, завода «Ильмарине» г.Таллин. Недостатком такой горелки является небольшая мощность (до 20 КВт) и неполное сгорание газа и выделение оксидов С и N в атмосферу.
Известна также горелка инфракрасного излучения с электрическим запально-защитным устройством производства фирмы SCHWANK GmbH (Германия), в которых используется высшая теплота сгорания газа и в которых излучающая поверхность - плоская, а подача газовоздушной смеси осуществляется сбоку, что не позволяет с необходимой эффективностью производить нагрев теплоносителя и подогрев воды из подающего трубопровода.
Известна также волнистая конвективная поверхность В.Г.Шухова, которая предлагалась им для утилизации теплоты уходящих дымовых газов.
Целью данной полезной модели является:
- увеличение к.п.д газовых котлов до 95-97% за счет использования инфракрасного нагрева теплообменника и использования высшей теплоты сгорания газа путем нагрева воды из обратного трубопровода продуктами сгорания газа за счет смывания внешней стороны
теплообменника уходящими продуктами сгорания с целью снижения их температуры до порядка 50-55°С для отопления и до 25-30°С для систем теплых полов и, как следствие, извлечения из дымовых газов теплоты конденсации водяных паров;
- снижение до предельно допустимых норм выбросов в атмосферу СО и NO путем практически полного сжигания газа на излучающих панели и сетке горелки;
- решение проблемы поквартирного отопления и горячего водоснабжения в домах с этажностью выше 5, т.к. практически полное сгорание газа позволяет использовать такие котлы мощностью до 10 КВт с выводом продуктов сгорания не в дымоход, а непосредственно в атмосферу помещения, что позволит увеличить к.П.Д. котла практически до 98% и решить вопрос урегулирования давления воздуха, поступающего на горение и тяги в газоходе котла.;
- снижения инерционности отопительного аппарата за счет максимально возможного приближения поверхности нагрева теплообменника к излучающей панели горелки и сетке, имеющих температуру порядка 920°С.
Поставленная цель достигается тем, что:
Водонагревательный котел малой мощности (до 100 КВт включительно), оборудован инжекционной инфракрасной газовой горелкой низкого давления поз.1, расположенной вертикально, где газ подается сверху. Горелка имеет отверстия для подачи воздуха на горение, расположенные в верхней части горелки, сопло, корпус инжектора, смесительную камеру для смешивания газа с воздухом, на которой расположены газовыпускные отверстия, равномерно по всей высоте и по периметру цилиндрической смесительной камеры горелки. Горелка помещена внутрь излучающей керамической насадки поз.2 цилиндрической формы и заглушенными верхним и нижним концами и имеющей отверстия на боковой поверхности для выхода газовоздушной смеси, над которой и происходит сжигание смеси. Данная керамическая излучающая насадка заключена в металлическую сетку поз.3, на которой завершается горение газа.
Сопло горелки имеет внутреннюю винтовую нарезку для завихрения потока поступающего в корпус инжектора газа с целью более полного смешения его с воздухом. Инфракрасная горелка имеет запальный
ионизационный электрод для розжига пламени и оборудуется автоматикой безопасности, отключающей подачу газа при повышении или понижении давления газа, повышении температуры теплоносителя или температуры в помещении, отсутствии тяги и увеличения содержания СО в воздухе нижней части помещения сверх допустимых пределов. Водонагревательный бак котла поз.4 имеет цилиндрическую форму и разделен на 2 части вертикальной перемычкой-разделителем также цилиндрической формы поз.5, имеющей низкую теплопроводность и снабженную в нижней части отверстиями поз.6 для прохода воды из обратного трубопровода в нагревательную часть бака. Наружная и внешняя стенки теплообменника имеют волнистую (гофрированную) поверхность для увеличения площади поверхности нагрева. Гофры располагаются под углом к вертикали с целью удлинения пути продуктов сгорания вдоль поверхности теплообменника и увеличения площади, омываемой продуктами сгорания.
Водонагревательный бак котла установлен на стойках поз.7 и через полученные отверстия поз.12 в нижней части котла дымовые газы, поднимаясь вверх вдоль внешней части теплообменника, отдают избыточное тепло воде из обратного трубопровода, нагревая ее дополнительно и отдавая теплоносителю еще и тепло от конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Использование высшей теплоты сгорания газа позволит увеличить к.п.д. котла порядка до 98%. Патрубки поз.10 для ввода и поз.11 для вывода теплоносителя, выхода продуктов сгорания поз.9 из котла расположены в верхней части котла. Скапливающийся в нижней части котла конденсат может служить дополнительно фильтром для продуктов сгорания. В нижней части теплоизолированного корпуса котла поз.8 предусмотрен штуцер с краном поз.13 для отвода конденсата из корпуса.