DE19753065A1 - Heizkessel mit thermohydraulischer Abkopplung für zwei Heizkreise - Google Patents
Heizkessel mit thermohydraulischer Abkopplung für zwei HeizkreiseInfo
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Description
Die Neuerung betrifft einen Heizkessel nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1
Kessel dieser Bauart mit großer Leistung sind nach dem Stand der Technik liegende Flamm
rohr-Rauchrohr-Konstruktionen nach dem Zwei- oder Dreizug-Prinzip mit oben liegenden An
schlüssen für Vor- und Rücklauf.
Kessel dieser Bauart werden mit modulierenden oder zweistufigen Gebläsebrennern ausgerü
stet und müssen zur Verhinderung von Taupunktunterschreitungen bei Teil- und Vollast mit
einer Mindestvorlauftemperatur (Stütztemperatur) und je nach Konstruktion auch mit einer
Mindestrücklauftemperatur betrieben werden.
Es sind auch Kesselkonstruktionen bekannt, in denen die Nachschaltheizflächen des letzten
Kesselzuges zur "Verschlechterung" des Wärmeüberganges mit Wärmeübergang verhindern
den Doppelrohren ausgerüstet sind, mit dem Ziel, eine Absenkung der zulässigen Stütztempe
ratur zu erreichen.
Nach Gebrauchsmuster DE 296 02 075 U1 ist eine Lösung bekannt, bei der durch Anordnung
eines Einströmkanals unter dem Rücklaufstutzen eine Verteilung der kalt eintretenden Rück
laufwassermengen auf die Nachschaltheizflächen-Rohre und die Umlenkung einer Teilwasser
strömung in Richtung Vorlaufstutzen bewerkstelligt wird.
Kessel dieser Bauart können nun mit weiter abgesenkter Heizwassertemperatur betrieben
werden (Niedertemperaturkessel 50°C).
Aus Patentanmeldung 94102471.3, Offenlegungsschrift 0616173A2 von Firma Fröling ist
eine Kesselkonstruktion bekannt, bei der durch thermohydraulische Abkopplung eines separa
ten Heizwasserkreises vom Hauptheizkreis des Kessels ein zweites Temperaturniveau an ei
nem zweiten Vorlaufstutzen des Kessels erreicht wird.
Auch hier wird durch eine innen liegende Rücklaufbeimischstelle und zusätzliche Ableitung ei
ner Teilwassermenge vom Rücklaufstutzen zum Vorlaufstutzen hin ein Niedertemperaturbe
trieb des Kessels möglich.
Beide Lösungen haben den Nachteil, daß die Vorlauftemperatur jedoch nicht beliebig abge
senkt werden kann.
Außerdem werden in solchen Kesseln nach dem Stand der Technik immer noch Rauchrohr-
Nachschaltheizflächen eingesetzt, bei denen durch sehr teure Doppelrohrkonstruktion die
Wärmeübertragung vom Abgas an das Heizwasser künstlich verschlechtert wird, um auf die
se Weise Taupunktunterschreitungen in der Nachschaltheizfläche zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, bei der einerseits eine belie
big niedrige Vor- und Rücklauftemperatur möglich ist und andererseits an einem zweiten Vor
laufstutzen des Wärmeerzeugers eine Mindesttemperatur für spezielle Heizkreise wie Lüfter,
Trinkwasserwärmung usw. verfügbar wird.
Der Heizkessel wird nach Fig. 1 zu diesem Zweck so gestaltet, daß durch Anordnung eines
Verbindungskanals 3 unterhalb der Vorlaufstutzen 5 und Rücklaufstutzen 1 alle aufsteigenden
Heizwassermengen im Kessel zur hinteren Rückwand 15 des Kessels gelenkt werden. Auf
diese Weise wird erreicht, daß die Rauchrohre 16 im hinteren Teil des Kessels schnellstmög
lich mit einer Heizwassertemperatur von über 60°C beaufschlagt werden.
Diese Maßnahme verhindert Taupunktunterschreitungen bei Öl- und Gasfeuerung mit großer
Sicherheit.
Das in den hinteren, offenen Kanal eintretende Kesselwasser kann am Stutzen 6
(Hochtemperatur Vorlauf) mit Temperaturen über 60°C entnommen werden.
Die am Hauptvorlaufstutzen 5 des Kessels gewünschte Temperatur wird durch Mischung von
heißem Kesselwasser 17 aus dem hinteren Teil des Kanals mit kaltem Rücklaufwasser 18 aus
dem vorderen Teil des Kanals erreicht.
Die Anordnung einer einfachen regelbaren Klappe 8 - nach Fig. 4 - im Verbindungskanal zwi
schen Vorlaufstutzen 5 und Rücklaufstutzen 1 macht nun eine beliebige Vorlauftemperatur
zwischen 20°C und 110°C möglich, ohne daß es zu Taupunktunterschreitungen im Kessel
kommen kann. Durch Verschließen der Klappe 8 im Verbindungskanal wird bei hohen Vorlauf
temperaturen, unter Verzicht auf die Rücklaufbeimischung, eine identische Austrittstempera
tur an beiden Vorlaufstutzen mit der höchsten Kesselwassertemperatur möglich.
Versuche und Auswertungen mit thermographischen Aufnahmen zeigten nach Fig. 3, daß es
gelingt, durch keilförmige Übertrittsschlitze 4 zwischen Kesseldecke 2 und dem Verbindungs
kanal 3 einerseits eine sehr gute Mischung des eintretenden Rücklaufwassers 1 mit dem hei
ßen Kesselwasser 17 in diesem Bereich zu erreichen, und andererseits die dargestellte Was
serdurchströmung des vorderen Kesselteils 14 zu erreichen.
Auf diese Weise entsteht im vorderen Teil des Verbindungskanals je nach Wassermenge ein
mehr oder weniger großer Überdruck, der einerseits dazu genutzt wird, das eintretende kalte
Rücklaufwasser in einem Teilstrom zum Vorlauf abzuzweigen und zum größeren Teil turbulent
in die Heizwasserräume links und rechts vom Verbindungskanal übertreten zu lassen.
Die keilförmige Ausbildung der Übertrittsschlitze 4 führt genauso zu der gewünschten Vertei
lung der eintretenden Rücklaufwassermengen 19 über den vorderen heißen Kesselbereich,
wie die Anordnung genau gleicher, rechteckiger Strömungsquerschnitte mit variablem Ab
stand zueinander.
Die Anordnung der regelbaren Klappe im Kessel nach Fig. 4 kann beliebig auch oberhalb des
Kessels nach Fig. 2 in einer separaten Verbindung Leistungen zwischen Vorlauf 5 und
Rücklauf 1 erfolgen.
Claims (6)
1. Heizkessel aus einem mit mehreren Vor- und Rücklaufstutzen versehenen Kesselmantel mit
darin liegender Nachschaltheizfläche, Feuerraum und einem oben angeordnetem Verbin
dungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Ein- und Austrittsstutzen an
geschlossene Verbindungskanal (3) zur Kesselrückwand (15) hin geöffnet ist, um das dort
eintretende heiße Kesselwasser (17) einerseits zur Verhinderung von Taupunktunterschrei
tungen auf den hinteren Teil der Nachschaltheizfläche (16) zielgerichtet zu lenken und an
dererseits zunächst an einem Vorlaufstutzen (6) für höhere Temperatur und danach an ei
nem Vorlaufstutzen (5) für geringere Heizwassertemperaturen heranzuführen, und daß eine
regelbare Absperreinrichtung (8) zwischen dem vorderen und hinteren Teil des Verbin
dungskanals (3) angeordnet ist, die je nach Öffnung einen mehr oder weniger großen Teil
strom (18) des eintretenden Rücklaufwassers (1) zum Hauptvorlaufstutzen (5) gelangen
läßt, wobei der Teilstrom (19) durch einschnürende Übertrittsschlitze zwischen Kesselman
tel (2) und Kanal (3) erzeugt wird.
2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertrittsschlitze (4) in
Form einer keilförmigen Düse oder von gleichen Schlitzen mit variablem Abstand so ausge
führt sind, daß sich die eintretenden Rücklaufwassermenge (19) vorwiegend an der Kes
selwandung (2) abwärts strömen, schwerpunktförmig im vorderen Teil (14) des Kessels
mit dem heißen Kesselwasser mischen, um dann zentrisch durch die Nachschaltheizfläche
(16) wieder nach oben zu strömen.
3. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich oder al
ternativ zur Absperrklappe (8) zwischen dem vorderen und hinteren Teil des Verbindungs
kanals (3) ein festes Drosselblech (7), eine Pendelklappe (7) oder eine federbelastete Klap
pe (7) eingebaut ist.
4. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappe
(8) mit Stellmotor (9) oberhalb des Kessels in einer Verbindungsleitung zwischen Vorlauf
(5) und Rücklauf (1) eingebaut ist.
5. Heizkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebaute
Drosselklappe (8) über einen Stellmotor (9) betätigt ist und in Abhängigkeit der Rücklauf
temperatur (1) über eine Regelung zur Erreichung der gewünschten Vorlauftemperatur (5)
gesteuert wird.
6. Heizkessel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Absperr
klappe (8) mit Stellmotor (9) ein von der Eintrittstemperatur gesteuertes thermisches Stell
glied, wie im Kühlwasserkreis von Motoren üblich, angeordnet ist.
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