技术领域
[0001] 本
发明涉及一种家用
锅炉预热器,该家用锅炉预热器用于
建筑物中以加热用于
集中供热和/或热
水供应的水。
[0002] 期望能够使家用锅炉中的燃烧过程中的热传递更有效,以减少用于实现期望的给水加热的
燃料量。这既适用于中央供暖供水,也适用于热水供应。
[0003] 本发明源于为提高家用锅炉的效率而进行的一些工作。
发明内容
[0004] 根据本发明的第一方面,提供了一种燃烧加热设备,该燃烧加热设备可以是(家用)锅炉预热器,其包括烟道盒,该烟道盒包括接收来自锅炉的热燃烧气体的燃烧气体入口和接收空气的燃烧空气入口。为了在锅炉中燃烧,该预热器还包括
冷凝器,该冷凝器包括干线冷水入口和干线水出口,该干线布置成使得干线水在被供应到锅炉
燃烧室之前流经冷凝器,该冷凝器还包括中央加热水。
回流管和中央加热水流出口布置成使得中央加热水在被供应至锅炉燃烧室之前流经冷凝器,冷凝器还包括使冷凝器能够从预热源连接至预热
流体供应管道的连接件。流体,该预热的流体包括被来自至少一种燃烧室的热量加热的流体离子气体和
可再生能源,冷凝器可用于将热量从预热的流体传递到来自干线冷水入口的干线冷水或来自中央加热水回路的中央加热水中的至少一个,以便在进入锅炉燃烧室之前,先对总管或中央热水进行预热。
[0005] 优选地,提供了燃烧气体
热交换器,该燃烧气体热交换器用于将热量从流过燃烧气体入口的燃烧气体传递到流过燃烧空气入口的燃烧空气,使得燃烧空气在进入锅炉之前被预热。
[0006] 优选地,燃烧气体热交换器可操作以在预热流体进入冷凝器之前加热预热流体。
[0007] 燃烧气体热交换器可以包括烟道盒的一部分,或者可以包括单独的烟道管的一部分。前述的任何一种都可以在制造时或在设备安装时结合到燃烧加热设备中,或者可以是可改装的(到现有的已安装设备中)。
[0008] 优选地,燃烧气体热交换器包括至少一个填充有流体的热棒,热量从燃烧气体传递到流体中(可以
汽化)流体,热量从(
蒸发的)流体传递到入口燃烧。空气,其可包括随后冷凝流体。热棒中的流体可以通过
对流将热量从废气传递到进气。
[0009] 术语“加热棒”旨在从广义上理解,并且包括旨在允许热量从废气传递到进气的部分或部件。在热棒包含用于热传递的流体(可以是气体或液体)的情况下,流体容纳在密封系统或密封空间中,该密封系统或密封空间至少部分地由热棒的内表面限定。
[0010] 在烟气箱处设置有燃烧气体热交换器的地方,优选地,提供了一组平行的热棒,尽管这些热棒不需要是平行的并且可以处于不同的相对取向。
[0011] 在将燃烧气体热交换器设置在单独的烟道中的情况下,优选地,设置了沿烟道的纵轴间隔开的一组热棒。
[0012] 加热棒可以包括基本上固态的金属棒,例如
铜棒,由此热量由这些棒传导。
[0013] 优选地,冷凝器包括一组管,其中一些管连接在干线冷水入口和干线水出口之间,以使干线水沿着这些管穿过,并且其中一些连接在中央加热水回流口和中央加热水之间。冷凝器还包括热交换盘管,该热交换盘管布置成将热量从预热的流体传递到管中的水,以使中央加热水沿着管通过。
[0014]
可再生能源可以直接加热预热的流体,因此例如可以包括水加热
太阳能电池板或
地源热泵。
[0015] 根据本发明的第二方面,提供一种锅炉,其可以是家用锅炉,其包括根据本发明的第一方面的预热器。
[0016] 根据本发明的第三方面,提供了一种烟道组件,其可以是包括根据本发明的第一方面的预热器的家用锅炉烟道组件。
[0017] 根据本发明的另一方面,提供了一种烟道盒,其包括本发明的第一方面的预热器。
[0018] 尽管特别提到了用于家庭环境或环境中的燃烧加热设备,但是本发明同样适用于诸如工业加热应用的工业环境中。
[0019] 应当理解,本发明的一个方面可以被视为涉及使用由燃烧过程产生的废气中的热量来预热燃烧过程中使用的热水,中央热水和进入的空气。
[0020] 本发明的其他方面可以包括本文所提及的特征或限制的任何组合。
附图说明
[0021] 图1是根据本发明的家用锅炉预热器的透视图。
[0022] 图2是沿图1的预热器的线A-A的截面图。
[0023] 图3是根据本发明的另一种家用锅炉预热器的侧面图。
[0024] 图4是根据本发明的用于家用锅炉预热器的烟道管的侧视图。
[0025] 图5是图1的烟道管的透视截面图。
[0026] 图6是图5的烟道管的端视图。
[0027] 详细说明
[0028] 首先参考图1至图4。参照图1和图2,家用锅炉预热器1是一个自包含单元,在该示例中,该单元被布置为安装在家用锅炉(未示出)中并包括一部分。
[0029] 预热器1包括上部烟道箱3,该上部烟道箱3基本上是中空的,并且设有内燃气体出口通道和内入口空气通道。燃烧气体出口通道在接收使用中来自锅炉的燃烧气体的燃烧气体入口5与烟道出口/入口7之间延伸,该烟道出口/入口7在该示例中包括从烟道箱3的顶部突出的标准90°烟道弯头。入口空气通道在烟道出口/入口5和燃烧空气出口9之间延伸,燃烧空气出口9在使用中将燃烧空气供应到锅炉燃烧室。烟道盒3因此转移和分离燃烧气体和进气,并使标准烟道部件能够连接到烟道入口/出口7。
[0030] 在该示例中,烟道出口/入口7是双壁同心烟道,其中,热的燃烧气体沿一个方向穿过内部烟道7A,而冷的进气沿相反的方向穿过外烟道7B。因此,燃烧气体中的一些热量通过内烟道7A的壁传递到通过外烟道7B吸入的较冷的进气。
[0031] 燃烧气体热交换器11以细长的热棒13的阵列的形式设置,所述细长的热棒布置在来自锅炉的热的燃烧气体的路径中。在该示例中,热交换器11设置在烟道盒3处,但是例如也可以将其设置在锅炉燃烧室内。热交换器11将来自燃烧气体的热量传递到热棒13内的流体,当流体从燃烧气体吸收热量时蒸发,然后冷凝以将吸收的热量传递给入口燃烧空气。
[0032] 因此,在此示例中,来自燃烧气体的一些热量通过烟道本身直接传递到较冷的燃烧进气中,而来自燃烧气体的一些热量通过燃烧室中的中间流体传递到较冷的燃烧空气中。热棒13。预热器1还包括安装在烟道盒3下方的冷凝器15。冷凝器15包括两个初级热交换盘管17、19,它们围绕冷凝器内的平行的载水管20的阵列延伸。某些输水管20在干线冷水入口21和干线冷水出口23之间延伸,而另一些在中央加热水回水入口25和中央加热水流出口27之间延伸。在使用中,一些管子20,并且中央热水流过其他管子20。
[0033] 初级换热线圈17、19承载预热的流体,该预热的流体将来自预热的流体的热量传递到管20中的干线/中央热水。这用于在进入锅炉的燃烧室之前预热干线/中央热水。因此,锅炉必须使用较少的燃料,甚至零燃料,以将必要的热量传递到总管和中央热水。
[0034] 可以通过任何合适的热源对由线圈17、19承载的预热流体进行预热。这种热源的一个例子是燃烧气体中的热量,如上所述,该热量可以通过燃烧气体热交换器11传递到预热的流体中。
[0035] 可以经由可再生能源对预热的流体进行预热。在一个示例中,可以直接从水加热
太阳能电池板或
地源热泵提供预热的流体。可以经由电
热水器间接地提供预热的流体,该电热水器由来自诸如光伏板之类的可再生电源或
风力发
电机的电力驱动。
[0036] 可以使用多个源的组合来预热预热的流体。例如,可以首先通过
太阳能电池板加热流体,然后通过燃烧气体热交换器11进一步加热流体。
[0037] 预热器1被布置为新锅炉的组成部分,并且可以被容纳在锅
炉壳体内。
[0038] 可以提供适当的
控制器以控制水和/或预热的流体通过预热器的流量,并相应地控制燃烧室的启动。如果在预热的流体中包含足够的热量,这可能足以向水提供必要的热量,并且在这种情况下,控制器将可操作为不激活燃烧室。
[0039] 另外参考图。如图3所示,另一个预热器31包括与预热器1相似的特征,相似的特征以相似的附图标记给出。
[0040] 预热器31布置成可改装到现有锅炉的烟道中,也就是说,预热器31被布置成可以安装在锅炉烟道上而无需更换锅炉。因此,它可以用来提高现有锅炉的效率。
[0041] 在该示例中,预热器31的部件设置在独立的壳体33中,该壳体33在烟道中连接在锅炉37的烟道出口35与离开建筑物的标准烟道出口39之间。独立壳体33可以布置为壁装或地面安装,或者可以适于直接安装在锅炉37本身上。预热器31包括与主加热器1相同的主水入口和出口,并且中央加热水的流动和返回与预热器1相同,内部烟道,燃烧气体热交换器和初级盘管也相似。
[0042] 另外参考图1至图4。参照图4至图6,家用锅炉烟道管41是同心双壁型的,燃烧气体在一个方向上通过内烟道管43流动,较冷的入口燃烧空气在另一个方向上通过外烟道管45流动。燃烧气体热交换器11的细长的热棒13的阵列设置在烟道管41本身中。因此,多个热棒13沿着烟道管41的纵向轴线间隔开,每个热棒13横穿烟道管41从内管43横向延伸到外管
45。热量从热的燃烧气体传递。在内管43中,如上所述,由于每个热棒13内的流体汽化并随后冷凝,因此向内管43中较冷的入口燃烧空气。如在图1和2中可以看到的。参照图5和图6,每个加热棒包括有助于热传递过程的翅片。从图2也可以看出。如图5所示,可以将热棒全部延伸跨过烟道的排气空间而布置在不同的方向上。在加热棒包含用于实现热传递的流体(例如,通过对流)的情况下,加热棒本身提供内部密封的容积,流体被容纳在其中。
[0043] 因此,烟道管41包括其自己的燃烧气体热交换器11,该燃烧气体热交换器11可以替代设置在预热器1、31的烟道箱3上的燃烧气体热交换器11,或者作为其补充。
[0044] 烟道管41已经示出为直管,但是可以设想烟道管的任何其他形状或构造。同样,可以根据需要使用任何数量,方向和间隔的加热棒13。
[0045] 同样,载水管20和热交换盘管17、19仅是示例性的,并且可以使用用于冷凝器内的热传递的其他构造。
[0046] 应当理解的是,加热棒可以包括基本上为实心的金属棒,由此通过其导热性来传导热量。