DE10213130B4 - Conversion of a conventional low-temperature boiler system to a modern, efficiency-optimized multi-boiler burner system - Google Patents

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Abstract

Niedertemperaturheizkesselanlage als Kesselfolgeschaltung zur Beheizung eines oder mehrerer Gebäudeteile als Mehrkesselanlage, dadurch gekennzeichnet,
dass die Niedertemperaturkesselanlage eine gemeinsame Betriebsweise durch die nachgeschalteten Motorabgasklappen (3) mit zwei Endlagenschaltern gewährleistet,
die einzelnen Abgaskamine (11) mit Leitblech (14) zu einem gemeinsamen Abgaskamin (9) zusammengeführt sind,
der gemeinsame Abgaskamin (9) auf einen Abgaswärmetauscher (2) geführt ist,
ein Kondensatablauf (12) nach den Abgasklappen (3) als Kondensatleitung in die Neutralisationsanlage (13) geführt ist,
das Kondensat des Abgaswärmetauschers (2) in eine Neutralisationsanlage (13) geführt ist,
der Abgasaustritt am Abgaswärmetauscher (2) in einem Abgasrohr ins Freie geführt ist. Low-temperature boiler system as a boiler sequence circuit for heating one or more parts of a building as a multi-boiler plant, characterized
that the low-temperature boiler system ensures a common mode of operation through the downstream engine exhaust valves (3) with two limit switches,
the individual exhaust gas chimneys (11) are merged with guide plate (14) to form a common exhaust gas chimney (9),
the common exhaust stack (9) is guided on an exhaust gas heat exchanger (2),
a condensate drain (12) is guided after the exhaust flaps (3) as a condensate line in the neutralization plant (13),
the condensate of the exhaust gas heat exchanger (2) is guided into a neutralization plant (13),
the exhaust gas outlet at the exhaust gas heat exchanger (2) is guided in an exhaust pipe to the outside.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung basiert auf einer raumluftabhängigen Überdruck-Abgasleitung mit einer gemeinsamen Abgaszusammenführung auf einen gemeinsamen Abgaswärmetauscher. Somit ist es möglich normale Niedertemperaturkessel in Form von Öl, -Gas, -Festbrennstoffkessel über einen gemeinsamen Abgaswärmetauscher zu einer modernen, wirkungsgradoptimierten Mehrkesselbrennwertanlage mit einem gemeinsamen Abgaskamin nachdem Abgaswärmetauscher ohne Wärmeleistungsbegrenzung in einem Aufstellungsraum wie eine Heizzentrale zu betreiben.The The invention is based on a room air-dependent overpressure exhaust pipe with a common exhaust gas reunification on a common exhaust gas heat exchanger. Thus, it is possible normal Low-temperature boiler in the form of oil, gas, solid fuel boiler via a common exhaust gas heat exchanger to a modern, efficiency-optimized Mehrkesselbrennwertanlage with a common exhaust stack after the exhaust gas heat exchanger without heat capacity limitation to operate in a room like a heating station.

Zum Stand der Technik, wonach mehrere Brennwertgeräte an eine gemeinsame Überdruck-Abgasleitung und eine gemeinsame Zuluftleitung angeschlossen sind, ist die DE 198 40 054 C2 bekannt.The prior art, according to which several condensing boilers are connected to a common overpressure exhaust pipe and a common air supply line is the DE 198 40 054 C2 known.

Hier handelt es sich um raumluftunabhängige atmosphärische Gasbrennwertthermen, welche nach der Muster-Feuerungsverordnung nur bei bestimmten Voraussetzungen an eine gemeinsame Abgasanlage angeschlossen werden dürfen, wenn:

  • 1. Die Nennwärmeleistung je Feuerstätte bei Gas < 30 kW, bei Öl u. Kohle 20 kW
  • 2. Automatische Abgasklappe oberhalb der Strömungssicherung
  • 3. Wirksame Schornsteinhöhe > 4,5 m
  • 4. Anschlüsse unterschiedlicher Feuerstätten müssen in der Höhe versetzt sein
  • 5. Die Funktion aller Feuerstätten muss gesichert sein,
erfüllt sind. Aufgrund dieser Einschränkungen sind solche Anlagen überwiegend im privaten Mietwohnungsbau als Etagenheizungen eingesetzt.These are room air-independent atmospheric gas condensing boilers which, according to the model firing ordinance, may only be connected to a common exhaust system under certain conditions if:
  • 1. The nominal heat output per fireplace for gas <30 kW, for oil u. Coal 20 kW
  • 2. Automatic exhaust flap above the flow safety device
  • 3. Effective chimney height> 4.5 m
  • 4. Connections of different fireplaces must be offset in height
  • 5. The function of all fireplaces must be secured,
are fulfilled. Because of these restrictions, such systems are used predominantly in private rental housing as a floor heating.

Mehrere Brennwertheizkessel mit integriertem Abgaswärmetauscher sowie mit direkt nachgeschaltetem Abgaswärmetauscher an eine gemeinsame Abgasanlage anzuschließen, in der die Abgase mit Überdruck abgeführt werden, ist bekannt ( DE 92 03 054 U1 ).It is known to connect several condensing boilers with an integrated exhaust gas heat exchanger and with a downstream exhaust gas heat exchanger to a common exhaust system, in which the exhaust gases are removed with overpressure. DE 92 03 054 U1 ).

Die Erfindung nach Patentanspruch 1 basiert auf einem völlig anderem technischem Einsatzbereich ohne die Einschränkungen nach der Muster-Feuerungsverordnung. Speziell die Punkte 1 und 4 sind bei der Erfindung nicht vorgegeben. Der Patentanspruch 1 bezieht sich auch auf die Einbindung mehrerer Niedertemperaturkesselanlagen in Form von Öl, Gas, Festbrennstoffe auf einen gemeinsamen Abgaswärmetauscher, was die Gesamtanlage erst zu einer Brennwertanlage mit verbessertem Feuerungswirkungsgrad auszeichnet.The Invention according to claim 1 based on a completely different technical application without the restrictions according to the model firing ordinance. Specifically, items 1 and 4 are not specified in the invention. The patent claim 1 also relates to the integration of several Low-temperature boiler systems in the form of oil, gas, solid fuels a common exhaust gas heat exchanger, what the entire plant only to a condensing boiler with improved Firing efficiency distinguished.

Die Erfindung ist als raumluftabhängige Kesselanlage mit einem gemeinsamen Abgaswärmetauscher und einer nach dem Abgaswärmetauscher gemeinsamen Abgasleitung als Brennwertanlage ohne Wärmeleistungsbegrenzung in einem gemeinsamen Aufstellungsraum wie einer Heizzentrale nach der Heizraumlichtlinie zu betreiben.The Invention is as a room air dependent Boiler plant with a common exhaust gas heat exchanger and a after the exhaust gas heat exchanger common exhaust pipe as a condensing boiler without heat capacity limitation in a common installation room like a heating center to operate the boiler room light line.

Die Gesamtanlage kann als gemeinsame Kesselanlage parallel über den Abgaswärmetauscher gefahren werden, womit die Gesamtheizleistung nicht die einzelnen Niedertemperaturkessel ausmachen, sondern der Abgaswärmetauscher. Die Vorteile einer solchen Konzeption liegen auf der Hand.The Entire plant can be used as a common boiler plant in parallel over the Exhaust gas heat exchanger be driven, so that the total heating not the individual Low-temperature boiler make up, but the exhaust gas heat exchanger. The advantages of such a conception are obvious.

Durch die gemeinsame Betriebsweise mit einem einfachen Niedertemperaturkessel kann der Gebäudewärmebedarf auf die Heizkessel aufgeteilt werden, welche in der Summe über den Abgaswärmetauscher dann als gemeinsame Brennwertanlage betrieben wird. Eine solche Konzeption führt zum einen zu einer erheblichen Investitionskosteneinsparung bei Heizkessel, Wärmetauscher, Regelung und Abgasanlage und zum anderen gleichzeitig zu einer Energieeinsparung durch den nachgeschalteten gemeinsamen Abgaswärmetauscher der Gesamtanlage.By the common mode of operation with a simple low-temperature boiler can the building heat demand be divided on the boiler, which in total over the Exhaust gas heat exchanger then operated as a common condensing boiler. Such a conception leads to a significant investment cost saving for boilers, Heat exchanger, Control and exhaust system and at the same time to an energy saving through the downstream common exhaust gas heat exchanger of the entire system.

Im Gegensatz zu einer Heizkesselanlage mit integriertem oder direkt nachgeschaltetem Abgaswärmetauscher je Kessel ( DE 92 03 054 U1 ) führt die Erfindung durch die größere Wärmeaustauschfläche des Abgaswärmetauschers zu einem maximalen Ausnutzungsgrad des Abgasmassenstroms, was wiederum dazu führt, dass der Gesamtwirkungsgrad der Anlage maximiert wird und somit eine bestmögliche Energieausnutzung des eingesetzten Brennstoffs gewährleistet ist.In contrast to a boiler system with integrated or directly downstream exhaust gas heat exchanger per boiler ( DE 92 03 054 U1 ) leads the invention through the larger heat exchange surface of the exhaust gas heat exchanger to a maximum utilization of exhaust gas mass flow, which in turn means that the overall efficiency of the system is maximized and thus the best possible energy utilization of the fuel used is guaranteed.

Ein weiterer Vorteil gegenüber einer üblichen Niedertemperaturkesselanlage mit Rücklauftemperaturanhebung wird im Patentanspruch Nr. 2 beschrieben. Hier hält ein Regelventil als Verteilventil im Kesselrücklauf den Massenstrom (Regelgröße) über den Heizungsverteiler konstant, wobei der Massenstrom über die Kessel variabel ist. Die Führungsgröße ist jedoch nicht wie sonst üblich die Kesselrücklauftemperatur, sondern die Kesselwassertemperatur. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass die Rücklauftemperatur auch deutlich unter der Taupunkttemperatur des eingesetzten Brennstoffs liegen darf. Somit erreicht man eine optimale Ausnutzung des Brennwerteffektes über den Abgaswärmetauscher der praktisch ohne untere Eintrittstemperaturbegrenzung angefahren werden kann. Durch die Aufheizung des Abgaswärmetauschers mittels des Abgasmassenstroms erreicht man je nach Auslegung eine automatische Austrittstemperaturanhebung, welche als Kesselrücklauftemperatur den Kesseln zugeführt wird. Somit führt auch im Schwachlastbetrieb die Brennermodulation nur in Großlast, wenn die gemeinsame Vorlauftemperaturanforderung (Regelgröße) nach der Außentemperatur (Führungsgröße) absinkt. Dies bewirkt einen optimalen Modulationsbetrieb mit sehr geringen Taktzeiten des Brenners, wobei die Wärmerückgewinnung über den Abgaswärmetauscher immer in voller Leistung an den Verbraucherkreis abgegeben wird. Nur wenn die Vorlauftemperatur absinkt wird die Modulation angehoben und bei Bedarf der nächste Kessel hinzugeschaltet.Another advantage over a conventional low-temperature boiler system with return temperature increase is described in claim no. Here, a control valve as a distribution valve in the boiler return keeps the mass flow (controlled variable) constant via the heating distributor, whereby the mass flow through the boiler is variable. However, the reference variable is not, as usual, the boiler return temperature, but the boiler water temperature. This has the decisive advantage that the return temperature may well be well below the dew point of the fuel used. Thus, one achieves optimum utilization of the condensing effect via the exhaust gas heat exchanger can be approached practically without lower inlet temperature limit. By heating the exhaust gas heat exchanger by means of the exhaust gas mass flow is achieved depending on the design an automatic outlet temperature increase, which is fed as boiler return temperature to the boilers. Thus, even in low-load operation, the burner modulation leads only in high load when the common flow temperature requirement (controlled variable) drops after the outside temperature (reference variable). This causes an optimal modulation operation with very low cycle times of the burner, the heat recovery via the exhaust gas heat exchanger is always delivered in full power to the load circuit. Only when the flow temperature drops, the modulation is raised and, if necessary, the next boiler is added.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer möglichen Anlagenkonzeption ist in der Figur dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One embodiment the invention with a possible Plant design is shown in the figure and will be discussed below described in more detail.

Nach Patentanspruch Nr. 1 wird die gemeinsame Betriebsweise von zwei Gas-Niedertemperaturkessel (1) durch die nachgeschalteten Motor-Abgasklappen (3) mit zwei Endlagenschaltern gewährleistet. Anschließend werden die einzelnen Abgaskamine (11) mit Leitblech (14) zu einem gemeinsamen Abgaskamin (9) zusammengeführt und auf den gemeinsamen Abgaswärmetauscher (2) geleitet. Wichtig ist der Kondensatablauf (12) nach den Abgasklappen (3), aufgrund der einzelnen Betriebsweise der Kessel sowie die Ableitung des Kondensats in die Neutralisationsanlage (13). Durch die geringen Abgastemperaturen nach dem Abgaswärmetauscher (2) kann der Abgaskamin (10) am Abgasaustritt auch aus Kunststoff gefertigt sein und ins Freie geführt werden.According to claim no. 1, the joint operation of two gas low temperature boilers ( 1 ) through the downstream engine exhaust flaps ( 3 ) with two limit switches. Subsequently, the individual exhaust stacks ( 11 ) with guide plate ( 14 ) to a common exhaust stack ( 9 ) and to the common exhaust gas heat exchanger ( 2 ). Important is the condensate drain ( 12 ) after the exhaust flaps ( 3 ), due to the individual operation of the boiler and the discharge of the condensate in the neutralization plant ( 13 ). Due to the low exhaust gas temperatures downstream of the exhaust gas heat exchanger ( 2 ), the exhaust stack ( 10 ) are also made of plastic at the exhaust outlet and are led into the open air.

Nach Patentanspruch Nr. 2 wird die Kesselwassertemperatur (1) mittels eines in der Kesselrücklaufleitung (8) eingebauten Motor-Regelventils (4) als Verteilventil durch die Reduzierung des Massenstroms gewährleistet. Die Brennermodulation (15) fährt also nur nach der gemeinsamen Vorlauftemperaturanforderung (7) und nicht nach der Kesselwassertemperatur (1) was zu einem gleichmäßigem Modulationsbetrieb führt. Die Eintrittstemperatur (5) zum Abgaswärmetauscher (2) sollte so niedrig wie möglich sein, um immer im maximalen Wirkungsgradbereich zu liegen. Die erhöhte Austrittstemperatur (6) nach dem Abgaswärmetauscher (2) wird gleichzeitig als gemeinsame Rücklauftemperatur (8) zu den Niedertemperaturkesseln (1) genutzt.According to claim no. 2, the boiler water temperature ( 1 ) by means of a in the boiler return line ( 8th ) built-in engine control valve ( 4 ) as a distribution valve by reducing the mass flow ensured. The burner modulation ( 15 ) thus only moves to the common flow temperature request ( 7 ) and not according to the boiler water temperature ( 1 ) which leads to a uniform modulation operation. The inlet temperature ( 5 ) to the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) should be as low as possible to always be in the maximum efficiency range. The increased outlet temperature ( 6 ) after the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) is simultaneously used as a common return temperature ( 8th ) to the low-temperature boilers ( 1 ) used.

Die Vorteile aus Patentanspruch 1 und 2 wurden bereits erwähnt, werden aber noch mal kurz zusammengefasst. Durch die gemeinsame Betriebsweise und Zusammenführung der beiden Niedertemperaturkessel werden erhebliche Investitions- und Betriebskosten eingespart. Die Betriebsweise der beiden Kessel ohne untere Rücklauftemperaturbegrenzung ermöglicht eine maximale Brennwertausnutzung über den gemeinsamen Abgaswärmetauscher. Durch das eingesetzte Verteilventil im Kesselrücklauf ist der Massenstrom über den Hauptverteiler konstant was wiederum zu konstanten Druckverhältnissen am Verteiler führt und somit zu optimalem hydraulischem Regelverhalten beiträgt. Gleichzeitig wird die Brennermodulation nur nach der Vorlauftemperaturanforderung geregelt was die Taktzeiten minimiert und die Betriebsweise der Brenner optimiert.The Advantages of claim 1 and 2 have already been mentioned but again briefly summarized. Through the joint operation and merge The two low-temperature boilers will generate considerable investment and saved operating costs. The operation of the two boilers without lower return temperature limitation allows a maximum calorific value utilization via the common exhaust gas heat exchanger. Due to the distribution valve used in the boiler return, the mass flow over the Main distributor constant, which in turn leads to constant pressure conditions leads at the distributor and thus contributes to optimal hydraulic control behavior. At the same time the burner modulation only after the flow temperature requirement which minimizes the cycle times and the operation of the Burner optimized.

Claims (3)

Niedertemperaturheizkesselanlage als Kesselfolgeschaltung zur Beheizung eines oder mehrerer Gebäudeteile als Mehrkesselanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturkesselanlage eine gemeinsame Betriebsweise durch die nachgeschalteten Motorabgasklappen (3) mit zwei Endlagenschaltern gewährleistet, die einzelnen Abgaskamine (11) mit Leitblech (14) zu einem gemeinsamen Abgaskamin (9) zusammengeführt sind, der gemeinsame Abgaskamin (9) auf einen Abgaswärmetauscher (2) geführt ist, ein Kondensatablauf (12) nach den Abgasklappen (3) als Kondensatleitung in die Neutralisationsanlage (13) geführt ist, das Kondensat des Abgaswärmetauschers (2) in eine Neutralisationsanlage (13) geführt ist, der Abgasaustritt am Abgaswärmetauscher (2) in einem Abgasrohr ins Freie geführt ist. Niedertemperaturheizkesselanlage as Kesselfoleschaltung for heating one or more parts of buildings as a multi-boiler system, characterized in that the low-temperature boiler plant a common mode of operation by the downstream engine exhaust valves ( 3 ) with two limit switches, the individual exhaust stacks ( 11 ) with guide plate ( 14 ) to a common exhaust stack ( 9 ), the common exhaust stack ( 9 ) to an exhaust gas heat exchanger ( 2 ), a condensate drain ( 12 ) after the exhaust flaps ( 3 ) as a condensate line in the neutralization plant ( 13 ), the condensate of the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) in a neutralization plant ( 13 ), the exhaust gas outlet at the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) is guided in an exhaust pipe into the open air. Niedertemperaturheizkesselanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Abgasklappen (3) mit zwei Endlagenschaltern für die Stellung zu und auf ausgestattet sind, die Motorabgasklappen (3) mit den Brennern (15) über die Endlagenschalter verriegelt sind, der Abgaswärmetauscher (2) mit einer Abgastemperaturüberwachung mit Brennerabschaltung (15) vor (9) und nach (10) dem Abgaseintritt ausgestattet ist. Low temperature boiler plant according to claim 1, characterized in that the engine exhaust valves ( 3 ) with two limit switches for the position to and on, the engine exhaust 3 ) with the burners ( 15 ) are locked via the limit switches, the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) with exhaust gas temperature monitoring with burner shut-off ( 15 ) in front ( 9 ) and after ( 10 ) is equipped the exhaust gas inlet. Niedertemperaturheizkesselanlage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kesselwassertemperatur (1) mittels eines in der Kesselrücklaufleitung (8) eingebauten Motor-Regelventils (4) als Verteilventil geregelt wird, die Brennermodulation (15) nach der gemeinsamen Vorlauftemperaturanforderung (7) in Abhängigkeit der Außentemperatur geregelt wird, die Austrittstemperatur (6) nach dem Abgaswärmetauscher (2) als gemeinsame Rücklauftemperatur zu den Niedertemperaturkesseln (1) geführt wird.Low temperature boiler plant according to claim 2, characterized in that the boiler water temperature ( 1 ) by means of a in the boiler return line ( 8th ) built-in engine control valve ( 4 ) is regulated as a distribution valve, the burner modulation ( 15 ) according to the common flow temperature requirement ( 7 ) is regulated as a function of the outside temperature, the outlet temperature ( 6 ) after the exhaust gas heat exchanger ( 2 ) as a common return temperature to the low-temperature boilers ( 1 ) to be led.
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