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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Abgaswärme einer Feuerungsanlage, insbesondere einer Ölheizung, mit einem Schornstein zur Ableitung der Rauchgase ins Freie und einem Wärmetauscher.
Bei der Auslegung einer Feuerungsanlage und ihres Schornsteins ist nicht nur auf den zu erzeugenden Zug, der sich aus dem Auftrieb der im Schornstein enthaltenen Säule heissen Rauchgases gegenüber der Umgebungsluft ergibt, zu achten, sondern vor allem auch auf die auftretenden Temperaturverhältnisse bei der Ableitung der Rauchgase. Es muss nämlich dafür gesorgt sein, dass diese Rauchgase auf dem Weg ins Freie ihren Taupunkt nicht unterschreiten, da eine solche Unterkühlung der Rauchgase die Ausscheidung von Schadstoffen, insbesondere von Schwefel bzw. Schwefelverbindungen, zur Folge hat, was zu Beschädigungen, Undichtheiten und Korrosionserscheinungen des Schornsteins führt.
Solche Schwefelkorrosionen u. dgl. treten besonders bei Verfeuerung von schwefelhaltigen Brennstoffen, also bei Ölen, aber auch bei Kohle und Kohlenstaub auf und das einzige Gegenmittel scheint darin zu bestehen, bei der Verfeuerung der Brennstoffe die Abgastemperatur entsprechend hoch zu halten, wodurch ein beträchtlicher Verlust an Abgaswärme in Kauf genommen werden muss. Rauchgase von einer normalen Ölheizung z. B. verlassen daher die Schornsteinmündung mit einer Temperatur von mindestens 1300, wobei auf eine weitergehende Ausnutzung dieser Abgaswärme bisher von vornherein zu verzichten ist.
Zwar gibt es bereits bei mit hohen Temperaturen betriebenen Heizungsanlagen Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Abwärme, doch sind diese eben nur für Anlagen geeignet, die Abgastemperaturen von über 10000 aufweisen, und verlangen einen grossen Aufwand, da die den Wärmetauscher beaufschlagenden Abgase durch einen Seitenkanal aus dem Schornstein abgesaugt werden und dann nach dem Wärmetauscher durch einen eigenen Hilfsschornstein ins Freie strömen müssen.
Auch ist es schon bekannt, zur Vorwärmung der Verbrennungsluft durch die Rauchgase spezielle Rekuperatoren zu verwenden, die direkt auf den Ofen aufgesetzt werden. Diese Rekupera-
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Abgastemperaturen. Eine Ausnutzung der Abgaswärme ohne Rückwirkung auf die Verhältnisse im Schornstein vor allem bei niedrigen Abgastemperaturen ist jedenfalls mit den bekannten Wärmetauschern nicht durchführbar.
Darüber hinaus sind auch bereits zum Nutzen der Abwärme aus der Abluft warmer Räume, insbesondere von Stallungen, spezielle Wärmetauscher bekannt, die als Aufsatz für einen Abluftkamin ausgebildet sind. Diese Wärmetauscher bestehen aus einer ein zylindrisches Rohrsystem aufnehmenden haubenförmigen Abdeckung, die über den Kamin gestülpt ist und eine direkt an die Kaminmündung anschliessende Verlängerung des Kamins ergibt. Die den Kamin verlassende Abluft wird so um 180 umgelenkt, durch das Rohrsystem gezwungen und erst dann ins Freie abströmen gelassen.
Solche Wärmetauscher sind daher ausschliesslich bei neutralen, wenig warmen Gasen anwendbar, keinesfalls aber bei Rauchgasen, die allein auf Grund ihrer Aggressivität und relativ hohen Temperaturen Wärmetauscher in Form haubenförmiger Abdeckungen in kürzester Zeit vollkommen unbrauchbar machen würden. Ausserdem ist ein derartiger haubenförmiger Abschluss eines Schornsteins auch deshalb schon unmöglich, weil die im Schornstein herrschenden heiklen Zugverhältnisse dadurch viel zu stark in Mitleidenschaft gezogen und die im Wärmetauscher abgekühlten Rauchgase unvermeidlich sofort wieder schädliche Rückwirkungen auf den Schornstein mit sich bringen würden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die eine Verwertung der Abgaswärme mit geringem finanziellem und konstruktivem Aufwand ermöglicht, ohne dabei eine den Schornstein gefährdende Rauchgasunterkühlung hervorzurufen oder den vom Schornstein zu erzeugenden Zug zu beeinträchtigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass der in einem Heizkreislauf liegende Wärmetauscher mit Abstand über der Schornsteinmündung angeordnet ist. Dieser Wärmetauscher wird erst dann von den Rauchgasen beaufschlagt, wenn diese den Schornstein bereits verlassen haben, so dass durch die Abkühlung dieser Rauchgase bei der Abgabe ihrer Wärme an den Wärmetauscher keine Rückwirkung mehr auf den Schornstein zu beführchten ist. Die Abgaswärme kann daher ohne Berücksichtigung des Taupunktes der Rauchgase ausgenutzt werden, was die Wärmerückgewinnung auch bei relativ niedrigen Rauchgastemperaturen und darüber hinaus auch
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eine bewusste Abscheidung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe ermöglicht.
Durch den entsprechend gross gewählten Abstand zwischen Schornsteinmündung und Wärmetauscher gibt es ausserdem keine ungünstige Beeinflussung der Strömungsverhältnisse für den Rauchgasabzug und auch der Wärmetauscher selbst kann wunschgemäss ausgebildet sein. An und für sich ist jede Art Wärmetauscher denkbar, beispielsweise ein Wärmetauscher mit Rohrschlangen, mit Lamellen, mit Kammern u. dgl., wobei Form und Grösse des Wärmetauschers sich nach den gegebenen Verhältnissen am Schornsteinkopf bzw. nach Rauchgasmenge und-temperatur und-Strömungsgeschwindigkeit und natürlich nach einer optimalen Wärmeübertragung richten werden.
Die Befestigung des Wärmetauschers bereitet ebenfalls keine Schwierigkeiten, da auf jedem Schornsteinkopf ein entsprechendes Traggestell montiert werden kann und sogar auch Zu-und Ableitung für den Wärmetauscher selbst als tragende Elemente verwendbar sind. Da die Funktion des Schornsteins durch die Installation des Wärmetauschers in keiner Weise beeinflusst wird, gibt es auch keinerlei Schwierigkeiten für einen nachträglichen Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die erforderlichen Zu- und Ableitungen für den Wärmetauscher können, entsprechend isoliert, ohne weiteres aussen am Schornstein entlanggeführt werden, wobei der an den Wärmetauscher angeschlossene Heizkreislauf beliebig auszunutzen ist, beispielsweise zur Vorwärmung von Brauchwasser, zur Beheizung des Verdampfers einer Wärmepumpe usw.
Für den Heizkreislauf ist ebenfalls jeder geeignete Wärmeträger zu verwenden, wobei sich natürlich vor allem Wasser anbietet. Damit bei Ausfall der Ölheizung bzw. der Feuerungsanlage in kalter Jahreszeit keine Schäden durch Frosteinwirkung entstehen können, wird für den Heizkreislauf ein frostbeständiger Wärmeträger, z. B. Frostschutzmittel enthaltendes Wasser, vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäss der Wärmetauscher an seiner der Schornsteinmündung abgewandten Seite eine wärmeisolierte Abdeckung aufweist. Diese Abdeckung verhindert eine Wärmeabstrahlung nach aussen, so dass eine verbesserte Ausnutzung der Abgaswärme möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Abdeckung durch zur Schornsteinmündung hin vorstehende Randstreifen einen Stauraum für die den Schornstein verlassenden Rauchgase bildet.
Durch diesen Stauraum kommt es auch zu einem Wärmestau im Bereich des Wärmetauschers, was den Wirkungsgrad weiter erhöht.
Günstig ist es auch, wenn erfindungsgemäss der Wärmetauscher mittels lösbarer Leitungsverbindungen an den Heizkreislauf angeschlossen ist. Da der Wärmetauscher doch einer starken Korrosion und Verschmutzung ausgesetzt ist, kanh so erforderlichenfalls mit wenigen Handgriffen ein schlechter Wärmetauscher durch einen neuen ersetzt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt.
Auf einem Schornstein-l-ist über einen Halter-2-- ein Wärmetauscher-3-- montiert, der mit Abstand oberhalb der Schornsteinmündung --4-- und im wesentlichen quer zur Ausströmrichtung der den Schornstein-l-verlassenden Rauchgase liegt. An der der Schornsteinmündung --4-- abgewandten Seite des Wärmetauschers --3-- ist eine Abdeckung --5-- mit einer Wärmeisolierung - vorgesehen, die nicht nur eine unerwünschte Wärmebestrahlung nach aussen verhindert, sondern auch einen Schutz für den Wärmetauscher --3-- ergibt. Durch seitlich zur Schornsteinmündung hin vorstehende Randstreifen --7-- wird zur besseren Ausnutzung der Abgaswärme im Bereich des Wärmetauschers --3-- ein Stauraum --8-- für die Rauchgase geschaffen.
Die heissen Rauchgase strömen aus dem Schornstein-l-hoch, werden im Stauraum gefangen und entweichen dann seitlich ins Freie (s. Pfeile). Dabei geben sie einen Grossteil ihrer Wärme an den Wärmetauscher --3-- ab, in dem sie das als Wärmeträger dienende, vorzugsweise Frostschutzmittel enthaltende Wasser erhitzen. Da sich dieser Wärmeaustauschvorgang mit Abstand vom Schornstein-l-abspielt, können die abgekühlten Rauchgase keine schädliche Rückwirkung mehr auf den Schornstein ausüben.
Der Wärmetauscher --3-- ist in einem geschlossenen Heizkreislauf --9-- eingebunden, der die erforderlichen Regeleinrichtungen --10-- aufweist und über einen weiteren Wärmetauscher --11-- den Verdampfer --12-- einer nicht näher dargestellten Wärmepumpe beaufschlagt. Selbstverständlich könnte der Heizkreislauf --9-- aber auch zur Erwärmung von Brauchwasser oder zu andern Heizleistungen herangezogen werden.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht auf einfachste Weise ohne die Gefahr einer unerwünschten Rückwirkung auf den Schornstein selbst eine weitgehende Ausnutzung der in den Rauchgasen enthaltenden Abgaswärme. wodurch sich eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades einer Feuerungsanlage erreichen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Ausnutzung der Abgaswärme einer Feuerungsanlage, insbesondere einer Ölheizung, mit einem Schornstein zur Ableitung der Rauchgase ins Freie und einem Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der in einem Heizkreislauf (9) liegende Wärmetauscher (3) mit Abstand über der Schornsteinmündung (4) angeordnet ist.