PL237917B1 - Agregat grzewczy złożony z kotła zabudowanego wewnątrz bufora cieczowego do zasilania instalacji centralnego ogrzewania i agregatów sorpcyjnych - Google Patents

Abstract

Agregat grzewczy złożony z kotła (1) opalanego biomasą drzewną zabudowany wewnątrz pojemnika energii cieplnej - bufora (2) przeznaczony jest do zasilania instalacji centralnego ogrzewania, agregatów sorpcyjnych lub cieczowych nagrzewnic powietrza. Kocioł (1) obudowany jest przegrodą termoizolacyjną (3) zapobiegającą mieszaniu się podgrzewanej cieczy grzewczej (22) z zimną cieczą grzewczą (5) i porządkującą również termograwitacyjny przepływ podgrzewanej cieczy grzewczej (22) ku górze tworzącej komin termiczny (24) podczas ładownia bufora (2). Kocioł (1) pracuje na mocy nominalnej, przy której osiąga najlepsze parametry. W przypadku mniejszego zapotrzebowania na energię cieplną, przy pracującym kotle jej nadmiar gromadzony jest w buforze lub gdy wzrasta zapotrzebowanie na energię cieplną jest ona pobierana z bufora. W najwyższej części bufora (2) nad przegrodą (10) zlokalizowany jest dodatkowy wymiennik górny (28). Do wymiennika doprowadzona jest zimna ciecz grzewcza (5) z powrotu (P) instalacji, która po podgrzaniu doprowadzana jest przewodem środkowym (4) do centralnej części bufora.

Description

Przedmiotem wynalazku jest agregat grzewczy zbudowany z kotła dolnego spalania, w którym spalana jest biomasa drzewna, zabudowanego wewnątrz bufora cieczowego stanowiącego pojemnik energii cieplnej.

Agregat grzewczy może być stosowany do zasilania instalacji centralnego ogrzewania, cieczowych nagrzewnic, wytwarzania ciepłej wody użytkowej a zwłaszcza do zasilania agregatów sorpcyjnych do wytwarzania wody lodowej.

Do powyższych celów mogą być stosowane odrębne urządzenia, zewnętrznie połączone i współpracujące ze sobą, jak na przykład: „Kocioł centralnego ogrzewania, dolnego spalania, opalany drewnem” znany z opisu patentowego P.418103 zwłaszcza do współpracy z „Buforem cieczowym zbudowanym z jednego lub paru zbiorników z priorytetem cwu” - zgłoszenie patentowe P.418102. Inny system zestawu grzewczego złożony z dwóch odrębnych podzespołów kotła i bufora znany jest z opisu patentowego P.424340. W europejskim patencie EP.1379826 zawarty jest opis magazynu energii cieplnej, w którym zabudowane są różnego rodzaju wymienniki ciepła doprowadzonego z zewnątrz. W zgłoszeniach tych opisane są między innymi rurowe wielootworowe kolektory zasilające i powrotne doprowadzające i odprowadzające ciecz grzewczą w sposób nieburzliwy.

Agregat grzewczy według wynalazku charakteryzuje się tym, że kocioł dolnego spalania opalany biomasą drzewną zabudowany jest w pojemniku energii cieplnej - buforze, za termoizolowaną przegrodą porządkującą termograwitacyjny przepływ podgrzewanej cieczy grzewczej ku górze tworzącej komin termiczny. Kocioł pracuje na stałej mocy nominalnej, przy której osiąga najlepsze parametry określone normą EN 3035:2012 w zakresie emisji tlenku węgla (CO), substancji smolistych OGC (lotnych związków nieorganicznych) i sprawności energetycznej. Aby uzyskać jak najlepsze w/w parametry spalania korzystne jest utrzymywanie wysokiej temperatury w ceramicznej komorze spalania lub podgrzewanie jej spiralą grzejną zasilaną energią elektryczną. W przypadku mniejszego zapotrzebowania na energię cieplną, jej nadmiar wytwarzany przez kocioł gromadzony jest w buforze a gdy wzrasta zapotrzebowanie energia cieplna jest pobierana z bufora.

W celu zapewnienia nieburzliwego poboru cieczy grzewczej z bufora i powrotu schłodzonej c.g. do bufora mogą być stosowane rurowe, wielootworowe kolektory zasilające i powrotne.

W agregacie grzewczym występuje pięć rodzajów obiegów cieczy grzewczej:

1. Wewnętrzny, samoczynny obieg termograwitacyjny c.g. odbierający ciepło od obudowy oraz wymienników ciepła kotła i gromadzący ją w górnej części zbiornika buforowego zapewniając uzyskanie maksymalnej stratyfikacji termicznej. Intensywność tego obiegu (ładowania bufora) maleje gdy zmniejsza się moc kotła i całkowicie ustaje gdy kocioł wygaśnie.

2. Obieg odzysku energii cieplnej spalin w dodatkowym wymienniku górnym umieszczonym nad przegrodą, pod którą jest najwyższa temperatura. Do wymiennika górnego doprowadzana jest zimna ciecz grzewcza z powrotu instalacji, która po podgrzaniu odprowadzana jest przewodem środkowym do centralnej części bufora.

3. Mały obieg wyprowadzony na zewnątrz agregatu, zasilający również agregat sorpcyjny, zbudowany z instalacji złożonej z dolnego przewodu zainstalowanego na wejściu do „komina termicznego, górnego przewodu zasilającego umieszczonego na wylocie „komina termicznego”, z zaworu temperaturowego i pompy obiegowej z sondą temperaturową włączającą pompę gdy temperatura w górnej części bufora przekroczy zadaną temperaturę na przykład 85°C. Występuje to w końcowej fazie ładowania bufora, gdy ładowanie termograwitacyjne słabnie i nie ma wystarczającego poboru energii cieplnej przez odbiorniki ciepła; wtedy powinna być również zmniejszona moc kotła przez miarkownik ciągu zmniejszający pobór powietrza pierwotnego. Mały obieg służy również do podgrzewania wymienników ciepła podczas pracy kotła do temperatury powyżej 65°C (punkt rosy).

4. Wysokotemperaturowy, wyodrębniony obieg zewnętrzny, otwierany zaworem temperaturowym do zasilania agregatu sorpcyjnego do wytwarzania wody lodowej.

5. Obiegi do zasilania innych odbiorników ciepła złożone z zasilającego kolektora instalacji c.o., zaworu termostatycznego mieszającego nastawnego, pompy zasilającej, odbiorników ciepła, instalacji powrotnej z zaworem termostatycznym nastawnym i przewodu powrotu z instalacji.

Obiegi te mogą działać oddzielnie lub wspólnie, nakładając się, wzmacniając przepływy i wymiany energii cieplnej zawartej w cieczy grzewczej.

PL 237 917 B1

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przez środek agregatu grzewczego.

Agregat grzewczy według wynalazku zbudowany jest z kotła 1 zabudowanego w buforze 2. Kocioł 1 obudowany jest przegrodą termoizolacyjną 3 zapobiegającą mieszaniu się podgrzewanej cieczy grzewczej 22 z zimną cieczą grzewczą 5. Zimna ciecz grzewcza 5 wpływająca szczeliną 23 i przewodem powrotu z instalacji 13 podgrzewana jest wskutek przenikania ciepła od spalin z komory paliwowo-gazyfikacyjnej 6 oraz z ceramicznej komory spalania 7 i od pionowego wymiennika ciepła 8 z poziomymi płomieniówkami 9. Wskutek zmniejszania się ciężaru właściwego, podgrzewana c.g. 22 w utworzonym kominie termicznym 24 termograwitacyjnie unosi się do góry a na dół szczeliną 23 napływa zimna ciecz grzewcza 5. Intensywność obiegu jest wzmacniana pompą obiegową 12 gdy temperatura na wylocie komina termicznego 24 przekroczy zadaną wartość, np. 90°C. Wtedy również zmniejszana jest moc kotła poprzez zamykanie dopływu powietrza pierwotnego p.p. miarkownikiem ciągu 27. Na tym polega ładowanie bufora, tj. doprowadzanie gorącej c.g. do górnej części zbiornika z jednoczesnym odprowadzaniem zimnej c.g. z dolnej części.

W górnej części bufora 2 na wylocie z komina termicznego 24, gdzie c.g. ma najwyższą temperaturę zainstalowany jest górny przewód zasilający 14 z otworem wlotowym 25 z wyprowadzonym na zewnątrz przewodem zasilającym 10 do zaworu temperaturowego 11 otwierającego się po przekroczeniu minimalnej temperatury np. 75°C koniecznej do zasilania nieuwidocznionego na rysunku agregatu sorpcyjnego AS. Jeżeli temperatura jest niższa lub nie ma poboru gorącej c.g. do agregatu sorpcyjnego AS, ciecz grzewcza krąży w małym obiegu doładowując bufor.

Poniżej górnego przewodu zasilającego 14 zainstalowany jest przewód instalacji c.o. 20 z pionowo usytuowanym otworem pobierającymi 15 z pompą odbioru mocy 17 współpracującą z zaworem termostatycznym mieszającym nastawnym 18. W dolnej części bufora zainstalowany jest powrót P z instalacji 13 z pionowo usytuowanym otworem wylotowym 26. Temperatury powrotów c.g. z tych odbiorników na dół bufora 2 nie powinny być zbyt wysokie gdyż następować będzie mieszanie się zbyt gorącej cieczy z zimną powodując niszczenie stratyfikacji termicznej. W tym celu zastosowano zawór termostatyczny 19 przytrzymujący powrót niewystarczająco schłodzonej cieczy.

Otwór wylotu 21 dolnego przewodu 16 skierowany jest ku górze w celu zapobiegnięcia wypływu c.g. w strefę zimnej cieczy grzewczej 5. Pomiędzy przewodem powrotnym 16 i przegrodą termoizolacyjną 3 jest szczelina 23, którą może przepływać zimna ciecz 5 podczas ładowania bufora.

W najwyższej części bufora 2 nad przegrodą 10 zlokalizowany jest dodatkowy wymiennik górny 28. Do wymiennika doprowadzona jest zimna ciecz grzewcza 5 z powrotu P instalacji, która po podgrzaniu doprowadzana jest przewodem środkowym 4 do centralnej części bufora.

Claims (3)

1. Agregat grzewczy złożony z kotła zabudowanego wewnątrz bufora cieczowego znamienny tym, że w agregacie kocioł (1) jest oddzielony od bufora (2) umieszczoną w przestrzeni wokół wymiennika ciepła (8) przegrodą termoizolacyjną (3), na dole której umieszczony jest dolny przewód (16) z otworem wylotu (21), na górze zaś na wylocie komina termicznego (24) umieszczony jest górny przewód zasilający (14) z otworem wlotowym (25) małego obiegu i zasilania agregatu sorpcyjnego (AS) poprzez zawór temperaturowy (11).

2. Agregat grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że na wlocie do komina termicznego (24) usytuowany jest dolny przewód (16) z otworem wylotu (21) skierowanym ku górze, zaś pomiędzy nim a przegrodą termoizolacyjną (3) jest szczelina (23).

3. Agregat grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że w najwyższej części bufora (2) nad przegrodą (10) zabudowany jest dodatkowy wymiennik górny (28) z przewodem zimnej cieczy grzewczej (5) i z przewodem środkowym (4) połączonym z centralną częścią bufora (2)