Тепловой блок конденсационного котла

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована в котлах, работающих на газовом топливе для питания контура центрального и индивидуального отопления или для получения горячей воды.
В области теплообменных блоков водонагревательных устройств или нагревательных систем, одним из самых насущных требований является обеспечение производителей таких устройств или систем наборами с как можно более широким диапазоном тепловых мощностей, которые бы, с одной стороны, могли удовлетворять различным нуждам потребителей, а, с другой стороны, имели бы чрезвычайно уменьшенные размеры.
0
В настоящее время за свои характеристики компактности, конкурентоспособные вес и цену особенно ценятся теплообменные блоки, оборудованные спиральными теплообменниками, помещенными в соответствующие оболочки. В частности, такой спиральный теплообменник содержит по меньшей мере один трубопровод, свитый вокруг продольной оси спирали в множество витков, имеющих поперечное сечение, определяемое в соответствии с требуемой тепловой мощностью. Витки такого трубопровода могут иметь либо уплощенное поперечное сечение, такое как, например, раскрыто в Международной патентной заявке WO 94/16272 на имя Le Mer или в Европейской патентной заявке ЕР 0745813 на имя Viessmann Werke, либо круглое поперечное сечение, такое как, например, раскрыто в Международной патентной заявке WO 2005/080900 и WO 2012/156954 на имя Cosmogas. В обоих случаях общепринятой практикой среди производителей таких теплообменных блоков является изготовление каждого теплообменного блока набора путем установки в соответствующую специальную оболочку одного или нескольких спиральных теплообменников, имеющих определенное количество витков, выбранное пропорционально требуемой тепловой мощности, либо с постоянным числом витков, но с изменением площади теплопередачи за счет изменения проходного сечения каждого витка статора и ротора в плоскости развертки составляет 5-85 (см. заявку 2008127376/06, 2006, заявка 2016139958, 2015 и заявка 2016139971, 2015 М. кл. F24H 1/43. Однако данные конструкции тепловых блоков не подразумевают их разборки для обслуживания теплопередающих поверхностей, а компактные конструкции затрудняют доступ к змеевику теплообменника, особенно с внешней стороны спирали.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции теплового блока конденсационного котла является отопительный прибор по Немецкой патентной заявке DE 102009043289 B3 2011 Viessmann Werke содержащей спиральный теплообменник находящийся в корпусе из передней и задней крышки в которые завальцована обечайка с элементами герметизации как по дымовым газам, так и по теплоносителю, но данная конструкции снова не подразумевает достаточного доступа к межвитковому зазору и полное отсутствие доступа к внешней поверхности теплообменника.
В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию теплового узла, которая допускала возможность периодического демонтажа змеевика теплообменника из элементов корпуса теплового блока для его чистки от загрязнений и последующей сборке изделия без нарушений целостности и герметичности элементов.
Поставленная задача решается конструкцией теплового блока конденсационного котла, переднюю и заднюю стенки с теплоизолирующими элементами и обечайку с патрубками для отвода из теплового блока дымовых газов и конденсата; спиралевидный теплообменник, содержащий трубопровод для протекания жидкого теплоносителя, свитый в множество витков, вокруг продольной оси, спирали и имеющий отводы для подвода и отвода теплоносителя, причем указанный теплообменник установлен в указанной обечайке; зону подачи горячих дымовых газов, предназначенной для теплообмена с теплоносителем, образованную в обечайке коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника. Для герметизации внутренней поверхности теплового блока со стороны дымовых газов имеются уплотняющие манжеты между передней и задней стенками и обечайкой, а также в отверстиях в задней и передней стенок для прохождения подводящих и отводящих отводов теплоносителя. Для соединения стенок и обечайки в единое целое имеются распорные элементы и крепежом. К передней и задней стенке теплового блока крепятся подводящий и отводящий патрубок теплоносителя, установленные на соответствующие отводы теплообменника, через герметизирующие манжеты.
Благодаря предложенной конструкции теплового блока достигается устойчивая работа конденсационного котла с возможностью легкой его разборки для доступа к внутренней и наружной поверхности теплообменника, а также к межвитковому пространству спирали.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого теплового блока.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид предлагаемого теплового блока, а на фиг. 2 представлен его разрез.
Тепловой блок состоит из передней 2 и задней 1 стенки с теплоизолирующими элементами 10 и обечайки 3 с патрубками для отвода из теплового блока дымовых газов и конденсата; спиралевидный теплообменник 9, содержащий трубопровод для протекания жидкого теплоносителя, свитый в множество витков, вокруг продольной оси, спирали и имеющий отводы для подвода и отвода теплоносителя, причем указанный теплообменник установлен в указанной обечайке 3; зоны подачи горячих дымовых газов, предназначенной для теплообмена с теплоносителем, образованную в обечайке коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника 9. Для герметизации внутренней поверхности теплового блока со стороны дымовых газов имеются уплотняющие манжеты 13 между передней 2 и задней 1 стенками и обечайкой 3, а также в отверстиях в задней и передней стенок для прохождения подводящих и отводящих отводов теплоносителя. Для соединения стенок и обечайки в единое целое имеются распорные элементы 6 и крепежом. К передней и задней стенке теплового блока крепятся подводящий 5 и отводящий 4 патрубок теплоносителя в тепловой блок, установленные на соответствующие отводы теплообменника, через герметизирующие манжеты 11 и 12.
Тепловой блок конденсационного котла работает следующим образом. Горячие дымовые газы, получаемые при сгорании газовоздушной смеси на инфракрасной горелки (на чертежах не показана), находящейся коаксиально внутри спирального теплообменника 9 теплового блока и закрепленной к передней стенке 2, двигаясь в радиальном направлении, заходят в межвитковое пространство теплообменника, где передают свое тепло, двигающемуся внутри витка, теплоносителю. При снижении температуры дымовых газов в межвитковом пространстве, ниже точки росы, из них выпадает конденсат и при этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая дополнительно передается теплоносителю, повышая КПД работы котлового блока. Дымовые газы, двигаясь из центра теплового блока к периферии за счет избыточного давления, создаваемого вентилятором горелочного устройства, продвигают и капли конденсата к выходу из межвиткового пространства теплообменника 9, при этом конденсат частично промывает межвитковое пространство от загрязнений. По выходу дымовых газов и конденсата из теплообменника дымовые газы удаляются из теплового блока через патрубок 7, а конденсат стекает по образующей теплообменника вниз и удаляется из теплового блока через патрубок 8.
При сервисном обслуживании теплового блока, в зависимости от степени его загрязнения, возможна чистка теплообменных поверхностей двумя способами. При малой степени загрязнения производят демонтаж горелочного устройства и удаления загрязнений с помощью пылесоса со внутренней поверхности теплообменников и последующей промывкой межвиткового пространства водой или иной промывочной жидкостью, невзаимодействующей с материалами, из которых сделан теплообменник и корпусные элементы блока.
При большой степени загрязнения теплообменника проводят слив теплоносителя из котла, демонтаж горелочного устройства и отсоединение трубопровода подачи теплоносителя в систему отопления. После чего демонтируют отводящий патрубок 4 с манжетой 12 и переднюю стенку 2, отсоединив ее от распорных элементов 6. Вместе со стенкой 2 демонтируются и манжеты 11 и 13. Следующим шагом является демонтаж теплообменника для его очистки.
Сборка теплового блока осуществляется в обратном порядке с обязательной смазкой силиконовой смазкой контактных поверхностей манжет.
Благодаря предложенной конструкции теплового блока достигается устойчивая работа конденсационного котла с возможностью легкой его разборки для доступа к внутренней и наружной поверхности теплообменника, а также к межвитковому пространству спирали.