DE20220413U1 - Useful output boiler has corrugated heat tubes run with turbulent flow profile, and heat exchanger tubes are of different lengths and in predetermined area arranged concentrically to one another - Google Patents
Useful output boiler has corrugated heat tubes run with turbulent flow profile, and heat exchanger tubes are of different lengths and in predetermined area arranged concentrically to one anotherInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Brennwertkessel, insbesondere einen Öl- oder Gasbrennwertkessel
mit einem oder mehreren Wärmetauschern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a condensing boiler, in particular an oil or gas condensing boiler
with one or more heat exchangers according to the preamble of patent claim 1.
Brennwertkessel dieser Art werden zum Erwärmen von Trink- und/oder Brauchwasser
benötigt. Ihre Konstruktion entspricht im wesentlichen der folgenden
Beschreibung.Condensing boilers of this type are used to heat drinking and/or service water
Its construction essentially corresponds to the following
Description.
Ein Kesselkörper des Brennwertgerätes besteht in aller Regel aus einem zylindrisehen Mantelblech aus Stahl. Der Kesselkörper ist oben und unten durch angeschweißte
ebene Stahlplatten oder durch Klöpperböden geschlossen. In die obere Abdeckplatte ist eine zylindrische Brennkammer aus Edelstahl eingelassen, insbesondere eingeschweißt. Diese nimmt den Brenner auf.A boiler body of the condensing boiler usually consists of a cylindrical steel casing. The boiler body is connected at the top and bottom by welded
flat steel plates or closed by dished ends. A cylindrical combustion chamber made of stainless steel is embedded, in particular welded, in the upper cover plate. This accommodates the burner.
Von dem zylindrischen Mantel der Brennkammer gehen, üblicherweise zwei, Wärmetauscherwendeln aus, die spiralförmig mit leichtem Gefälle nach unten geführt werden, um an einem Wärmetauscheraustritt einen ungehinderten Ablauf des, durch die Erwärmung der in dem Kesselkörper geführten Nutzflüssigkeit und eine dadurch bedingte Abkühlung der Verbrennungsgase, entstehenden Kondensats zu ermögliehen. Usually two heat exchanger coils extend from the cylindrical shell of the combustion chamber and are guided downwards in a spiral shape with a slight gradient in order to enable the condensate produced by the heating of the working liquid in the boiler body and the resulting cooling of the combustion gases to drain off unhindered at a heat exchanger outlet.
Am tiefsten Punkt der Brennkammer wird eine Kondensatablaufleitung mit einem Gefälle aus dem Kesselkörper herausgeführt.At the lowest point of the combustion chamber, a condensate drain line is led out of the boiler body with a gradient.
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Die Wärmetauscherwendeln und der Kondensatablauf der Brennkammer sind oben mit dem Mantel- bzw. Bodenblech der Brennkammer und unten mit dem Mantelblech des Kesselkörpers verschweißt.The heat exchanger coils and the condensate drain of the combustion chamber are welded at the top to the shell or base plate of the combustion chamber and at the bottom to the shell plate of the boiler body.
In die obere Abdeckplatte ist am höchsten Punkt ein Rohr bzw. Stutzen zur Entnahme des erwärmten Heizungswassers (= Heizungsvorlauf) eingeschweißt. Ebenso befindet sich an einem tiefen Punkt des Kesselmantels ein weiteres Rohr zur Einführung des zu erwärmenden Heizungswassers (= Heizungsrücklauf), das ebenfalls eingeschweißt ist.A pipe or nozzle for removing the heated heating water (= heating flow) is welded into the upper cover plate at the highest point. There is also another pipe at a low point of the boiler shell for introducing the heating water to be heated (= heating return), which is also welded in.
Brennwertheizgeräte mit Wärmetauscherwendeln der genannten Bauart sind in aller Regel innen-heizgasführend und außenseitig von zu erwärmendem Nutzfluid, insbesondere Heizungswasser, umgeben.Condensing boilers with heat exchanger coils of the type mentioned are generally surrounded on the inside by heating gas and on the outside by the fluid to be heated, in particular heating water.
Bei diesen bekannten Ausführungsformen hat sich als nachteilig erwiesen, dass, insbesondere aufgrund der verwendeten Wärmetauscherrohrsysteme, eine Mindestgröße vorgegeben war, die eine kompakte Bauweise nicht zugelassen hat. Darüber hinaus war aufgrund der Wärmetauscherrohrsysteme die Effektivität des Wärmeaustausches und damit der Wirkungsgrad bei einer vorgegebenen Brennwertkesselgröße limitiert und eine Wärmetauscherleistung somit begrenzt und nicht variabel. Ein weiterer Punkt, der den Wirkungsgrad bekannter Brennwertkessel mit Wärmetauscher (n) nachteilig beeinflusst hat, war eine unkontrollierte Vermischung von kaltem Rücklaufwasser, das in den Brennwertkessel hineinströmt und sich mit dem bereits erwärmten, sich in dem Brennwertkessel befindlichen Wasser vermischt. Bei Systemen bekannter Bauart war es somit nicht gewährleistet, dass nur Wasser maximaler Temperatur zu einer, beispielsweise Heizung, aus dem Brennwertkessel entlassen wurde.A disadvantage of these known embodiments was that, particularly due to the heat exchanger pipe systems used, a minimum size was specified which did not allow for a compact design. In addition, due to the heat exchanger pipe systems, the effectiveness of the heat exchange and thus the efficiency was limited for a given condensing boiler size and heat exchanger performance was therefore limited and not variable. Another point that adversely affected the efficiency of known condensing boilers with heat exchanger(s) was an uncontrolled mixing of cold return water which flows into the condensing boiler and mixes with the already heated water in the condensing boiler. In systems of known design, it was therefore not guaranteed that only water of the maximum temperature was released from the condensing boiler to a heating system, for example.
Darüber hinaus besteht bei bekannten Brennwertkesseln das Problem einer zu tiefen Abkühlung des Abgases, wobei eine Abgastemperatur auf eine Temperatur unterhalb einer Taupunkttemperatur von ca. 55 0C abgekühlt wird. Eine Vollkondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes ist die Folge. Derartige Systeme sind an feuchte-empfindlichen Schornsteinen nicht betreibbar, ohne Schäden am Bauwerk, bedingt durch eine Durchfeuchtung des Schornsteins, zu hinterlassen. Der Stand der Technik löste dieses Pföblern^.r^fiänrriVde'r^dnstraktlän arjd<3re*ij Heizgeräte, mitIn addition, known condensing boilers have the problem of excessive cooling of the exhaust gas, whereby an exhaust gas temperature is cooled to a temperature below a dew point of approx. 55 0 C. The result is complete condensation of the water vapor contained in the exhaust gas. Such systems cannot be operated on moisture-sensitive chimneys without causing damage to the structure due to moisture in the chimney. The state of the art solved this problem by installing heating devices with
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einer gänzlich anderen Wärmetauscherbauart, die eine Abgasmindesttemperatur von 80 0C ermöglichen, so dass auch die Anforderungen feuchteempfindlicher Schornsteine und Bauwerke erfüllt sind.a completely different heat exchanger design, which allows a minimum exhaust gas temperature of 80 0 C, so that the requirements of moisture-sensitive chimneys and buildings are also met.
Die bislang bekannten Brennwertheizgeräte sind somit entweder auf feuchteempfindliche oder auf feuchteunempfindliche Schornsteine zugeschnitten. Eine Umschaltung von einer ersten Betriebsart auf eine zweite Betriebsart ist nicht mögüch, so dass in Abhängigkeit der jeweils vorhandenen Bauwerke bzw. Schornsteine entweder nur das eine oder nur das andere System Anwendung finden kann. Eine Kompatibilität der Systeme ist nicht gewährleistet.The condensing boilers known to date are therefore tailored to either moisture-sensitive or moisture-insensitive chimneys. Switching from a first operating mode to a second operating mode is not possible, so that depending on the existing buildings or chimneys, either only one or the other system can be used. Compatibility of the systems is not guaranteed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brennwertkessel mit Wärmetauscherwendeln der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorgenannten Probleme bei einer höheren Effektivität und Variabilität vermieden werden.The invention is based on the object of developing condensing boilers with heat exchanger coils of the type mentioned above in such a way that the aforementioned problems are avoided while achieving greater effectiveness and variability.
Diese Aufgabe wird durch einen Brennwertkessel gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a condensing boiler according to patent claim 1.
Insbesondere wird die Aufgabe durch einen Brennwertkessel, insbesondere einen 01- oder Gasbrennwertkessel, mit einem durch ein Brennstoff-Luft-Gemisch gespeisten Brenner, einer Brennkammer und zumindest einem innen-heizgasführenden Wärmetauscherrohr gelöst, wobei das Wärmetauscherrohr ein Wellrohr ist.In particular, the object is achieved by a condensing boiler, in particular an oil or gas condensing boiler, with a burner fed by a fuel-air mixture, a combustion chamber and at least one internal heat exchanger tube carrying heating gas, wherein the heat exchanger tube is a corrugated tube.
Der wesentliche Vorteil der Verwendung von Wellrohren anstelle der bekannten Glattrohre liegt darin, dass aufgrund der Wellen, bzw. der Profilierung der Rohre eine Oberflächenvergrößerung stattfindet und somit die Länge der Wärmetauscherrohre und damit die Baugröße und das Gewicht des Brennwertkessels erheblich reduziert werden können, ohne dadurch die für einen Wärmeübergang wirksame Oberfläche zu vermindern.The main advantage of using corrugated pipes instead of the well-known smooth pipes is that the waves or profiling of the pipes increase the surface area and thus the length of the heat exchanger pipes and thus the size and weight of the condensing boiler can be significantly reduced without reducing the surface area effective for heat transfer.
Dieser Effekt beruht auf der Tatsache, dass die Rohroberfläche des Wellrohres pro Längeneinheit je nach gegebener Wellengeometrie erheblich größer ist als bei einem Glattrohr.This effect is based on the fact that the pipe surface of the corrugated pipe per unit length is considerably larger than that of a smooth pipe, depending on the given corrugation geometry.
Eine weitere Kompaktierung bzw. Verkleinerung der Bauweise ist möglich, da derA further compaction or reduction of the design is possible, since the
Wärmeübergang yocrcÄbgasiauf'daS'Wetl'tottr'dilrch <Jie*"charakteristischen Strö- : : :·· .* : : ·* .·* · · ··:· : . : : : : Heat transfer from exhaust gases to the atmosphere through the characteristic currents : : :·· .* : : ·* .·* · · ···:· : . : : : :
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mungseigenschaften im Wellrohr erhöht ist, wenn das Wellrohr mit einem turbulenten Strömungsprofil betrieben wird. Die Strömungsturbulenzen in dem Wellrohr verbessern einen heizgasseitigen Wärmeübergang auf das Rohr im Vergleich zu einem Glattrohr erheblich.The heat transfer properties in the corrugated pipe are increased when the corrugated pipe is operated with a turbulent flow profile. The flow turbulence in the corrugated pipe significantly improves the heat transfer from the hot gas side to the pipe compared to a smooth pipe.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Verwendung von Wellrohr(en) besteht in der deutlichen Gewichtsreduzierung gegenüber einer Glattrohrausführung. Diese Gewichtsreduzierung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Wandstärke bei einem Wellrohr gegenüber einem Glattrohr deutlich reduziert werden kann, da das Wellrohr durch die Welligkeit eine erhöhte Steifigkeit und damit eine erhöhte Druckbeständigkeit gegenüber einem Glattrohr gleicher Wandstärke aufweist. Wellrohre können deshalb mit sehr geringen Wandstärken eingesetzt werden, was bei der Verwendung von Glattrohren gemäß dem Stand der Technik nicht möglich ist.Another significant advantage of using corrugated pipe(s) is the significant weight reduction compared to a smooth pipe design. This weight reduction is due to the fact that the wall thickness of a corrugated pipe can be significantly reduced compared to a smooth pipe, as the corrugation gives the corrugated pipe increased rigidity and thus increased pressure resistance compared to a smooth pipe of the same wall thickness. Corrugated pipes can therefore be used with very thin walls, which is not possible when using smooth pipes according to the state of the art.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in dem erfindungsgemäßen Brennwertkessel Wärmetauscherrohre mit einer unterschiedlichen Länge vorgesehen.According to a further advantageous embodiment, heat exchanger tubes with different lengths are provided in the condensing boiler according to the invention.
Die erfindungsgemäße Konstruktion sieht den Einbau von zwei Wärmetauscherwendeln unterschiedlicher Länge vor, die strömungstechnisch parallel eingesetzt werden. Durch die unterschiedliche Länge der Wärmetauscherwendeln ist eine unterschiedliche Wärmetauscherleistung bedingt.The design according to the invention provides for the installation of two heat exchanger coils of different lengths, which are used in parallel in terms of flow. The different lengths of the heat exchanger coils result in different heat exchanger performance.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmetauscherrohre unterschiedlicher Länge in einem vorbestimmten Bereich konzentrisch zueinander angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the heat exchanger tubes of different lengths are arranged concentrically to one another in a predetermined region.
Hierbei wird in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt, dass sich bei einer konzentrischen Anordnung der Wärmetauscher und einer ansonsten gleichen Höhe eine größere Länge des äußeren Wärmetauschers ergibt.This advantageously exploits the fact that a concentric arrangement of the heat exchangers and an otherwise identical height results in a greater length of the external heat exchanger.
Bei der Verwendung von zwei Wärmetauscherwendeln sind somit drei Wärmetauscherleistungen abrufbar, die quasi in drei Gerätevarianten resultieren. So wird bei einer geforderten kleinen Geräteleistung nur der kurze innere Wärmetauscher eingesetzt; bei einer .nachgefragten mjttlere/i GeräJteleistuna wigd fing der lange äußereWhen using two heat exchanger coils, three heat exchanger outputs are available, which essentially result in three device variants. For example, if a small device output is required, only the short inner heat exchanger is used; if a medium device output is required, the long outer heat exchanger is used.
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Wärmetauscher eingesetzt, und wenn eine große Geräteleistung erforderlich ist, werden beide Wärmetauscher zusammen betrieben. Eine Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Geräteleistungen ist auf einfache Weise mit Drosselklappen oder Blenden möglich, mit denen die Wärmetauscherwendeln, je nach Bedarf, zu- oder abgeschaltet werden.Heat exchangers are used, and when a high device output is required, both heat exchangers are operated together. Switching between the different device outputs is easily possible using throttle valves or orifices, which are used to switch the heat exchanger coils on or off as required.
Selbstverständlich ist auch die Verwendung von drei oder mehr konzentrisch zueinander verlaufenden Wärmetauscherwendeln mit unterschiedlicher Länge möglich. So führt die Verwendung von drei konzentrischen Wärmetauscherwendeln zu insgesamt sechs möglichen unterschiedlichen Geräteleistungen.Of course, it is also possible to use three or more concentric heat exchanger coils of different lengths. The use of three concentric heat exchanger coils therefore results in a total of six different possible device outputs.
Ein weiterer Vorteil des modularen Aufbaus des erfindungsgemäßen Brennwertkessels besteht in der Möglichkeit, Geräte mit verschiedenen Leistungen auf der gleichen Fertigungseinrichtung herzustellen. Die Variabilität der Fertigungseinrichtung ist somit erhöht und der Bau von Geräten mit einer kundenspezifischen Wärmetauscherwendel-Rohrlänge und somit Wärmetauscherleistung ermöglicht.A further advantage of the modular design of the condensing boiler according to the invention is the possibility of producing devices with different outputs on the same production facility. The variability of the production facility is thus increased and the construction of devices with a customer-specific heat exchanger coil tube length and thus heat exchanger output is possible.
Um den Strömungswiderstand des zu erwärmenden Nutzfluids - als solches kann auch ein Gas vorgesehen sein - innerhalb des Brennwertkessels bei einer geforderten kleinen Geräteleistung zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wärmetauscherrohre mit unterschiedlicher Länge modular in den Brennwertkessel einbaubar sind. In diesem Fall sind die Wärmetauscherrohre nicht mit dem Mantelbzw. Bodenblech der Brennkammer bzw. des Kesselkörpers verschweißt, sondern an diese gas- und flüssigkeitsdicht angeflanscht, beispielsweise verschraubt oder mit einem Preß- oder Schnappsitz oder einer sonstigen lösbaren Verbindung.In order to reduce the flow resistance of the fluid to be heated - a gas can also be provided as such - within the condensing boiler with a required low device output, the invention provides that the heat exchanger tubes with different lengths can be installed modularly in the condensing boiler. In this case, the heat exchanger tubes are not welded to the jacket or base plate of the combustion chamber or the boiler body, but are flanged to them in a gas and liquid-tight manner, for example screwed or with a press or snap fit or another detachable connection.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in einem Mündungsbereich eines Rücklaufstutzens eine Prallplatte vorgesehen.According to a further embodiment of the invention, a baffle plate is provided in an opening region of a return pipe.
Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass der Wirkungsgrad eines Wärmetauschers zum einen umso besser ist, je kühler das einströmende Rücklaufwasser ist, das jedoch aufgrund sich ständig ändernder hydraulischer Bedingungen in der Heizungsanlage und aufgrund unregelmäßiger Aufheizvorgänge von Warmwasserspeichern hinsichtlich seiner Temperatur starken Schwankungen unterworfen ist. Zum anderen £olltfi£inaiher.mische#Sch.kJityng dgs^bereiisjenM/ärmten Hei-This design is based on the knowledge that the efficiency of a heat exchanger is better the cooler the incoming return water is, which is, however, subject to strong fluctuations in temperature due to constantly changing hydraulic conditions in the heating system and irregular heating processes in hot water tanks. On the other hand, the mixing of the heat exchangers with the already heated heating systems should be
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zungswassers im Kesselkörper möglichst wenig gestört werden, was bei bestehenden Konstruktionen jedoch nur unzureichend gelöst ist. Diese Konstruktionen weisen darüber hinaus den Nachteil auf, dass sie nicht auf dynamische Vorgänge in der Anlage reagieren können.
5The aim is to ensure that the flow of the boiler water in the boiler body is disturbed as little as possible, but this is not adequately addressed in existing designs. These designs also have the disadvantage that they cannot react to dynamic processes in the system.
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Die erfindungsgemäße Lösung des Problems einer unkontrollierten Durchmischung des Kaltwassers und des in dem Brennwertkessel vorhandenen zu erwärmenden Nutzfluids und somit die gezielte Einbringung von Rücklaufwasser einer bestimmten Temperatur ist erfindungsgemäß durch den Einbau der Prallplatte im Mündungsbereich des Rücklaufstutzens gelöst.The inventive solution to the problem of uncontrolled mixing of the cold water and the useful fluid to be heated in the condensing boiler and thus the targeted introduction of return water of a certain temperature is solved according to the invention by installing the baffle plate in the mouth area of the return connection.
Die Prallplatte kann als Prallblech, sowie als ebene oder gebogene Platte ausgeführt sein und unterteilt einen Kesselinnenraum erfindungsgemäß in einen Hauptraum und einen vorgeschalteten Teilraum, in dem sich ein vorgeschaltetes Wasservolumen befindet. Dieses vorgeschaltete Wasservolumen reicht vom tiefsten Punkt des Kesselkörpers bis auf eine versuchstechnisch genau zu bestimmende Höhe im oberen Bereich des Kesselkörpers.The impact plate can be designed as a baffle plate or as a flat or curved plate and divides the interior of a boiler into a main chamber and an upstream sub-chamber in which there is an upstream water volume. This upstream water volume extends from the lowest point of the boiler body to a height in the upper area of the boiler body that can be precisely determined by testing.
Erfindungsgemäß steht der Hauptraum mit dem vorgeschalteten Teilraum über zumindest einen Spalt in Fluidverbindung.According to the invention, the main chamber is in fluid communication with the upstream sub-chamber via at least one gap.
Das Prallblech bzw. die Prallplatte stellt hierbei zwei positive Faktoren zur Verfügung. Zum einen baut sich am Prallblech zunächst die Strömungsenergie des einfließenden Wassers ab, so dass eine unkontrollierte Durchmischung mit dem bereits in dem Brennwertkessel vorhandenen Wasser unterbleibt. Zum anderen begrenzt sie den vorgeschalteten Teilraum und das vorgeschaltete Wasservolumen, in welchem sich die Temperatur des Rücklaufwassers allmählich derjenigen Wassertemperatur im Hauptraum angleicht. Bei Erreichen einer spezifischen Dichte, die der Höhe eines oder mehrerer Spalte zwischen Haupt- und vorgeschaltetem Teilraum entspricht, strömt das vorerwärmte Wasser durch den oder die Spalt(en) von dem vorgeschalteten Teilraum in den Hauptraum. Somit tritt das Wasser aus dem vorgeschalteten Wasservolumen des Teilraums wegen der spezifischen Eigenschaft des Wassers einer abnehmenden Dichte bei zunehmender Temperatur, vorzugsweise über einen umlaufenden Spalt zwischen dem Mantelblech und dem Prallblech auf einer HöheThe baffle plate or baffle plate provides two positive factors here. Firstly, the flow energy of the incoming water is initially reduced at the baffle plate, so that uncontrolled mixing with the water already present in the condensing boiler is prevented. Secondly, it limits the upstream sub-chamber and the upstream water volume, in which the temperature of the return water gradually adjusts to the water temperature in the main chamber. When a specific density is reached that corresponds to the height of one or more gaps between the main and upstream sub-chambers, the preheated water flows through the gap(s) from the upstream sub-chamber into the main chamber. Thus, the water from the upstream water volume of the sub-chamber flows out of the main chamber through the specific property of water of decreasing density with increasing temperature, preferably via a circumferential gap between the jacket plate and the baffle plate at a height
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mit den gleichen Dichte- und damit Temperaturverhältnissen des Wassers in dem Teil- bzw. Hauptraum, in das Hauptwasservolumen ein.with the same density and thus temperature conditions of the water in the partial or main space, into the main water volume.
Die wesentlichen Vorteile bestehen dabei erstens in einer Verbesserung des Wirkungsgrades und zweitens darin, dass beim Anfahren eine gewünschte Vorlauftemperatur schneller erreicht wird, da nicht sofort das komplette Heizungswasservolumen im Kesselkörper auf Temperatur gebracht werden muß.The main advantages are, firstly, an improvement in efficiency and, secondly, that a desired flow temperature is reached more quickly when starting up, since the entire heating water volume in the boiler body does not have to be brought up to temperature immediately.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Brennwertkessel eine Kondensatablaufleitung mit einem Bypass zu zumindest einem Wärmetauscherrohr auf.According to a further embodiment of the invention, the condensing boiler has a condensate drain line with a bypass to at least one heat exchanger tube.
Auf diese Weise kann aus der Kondensatablaufleitung, die aus der heißen Brennkammer auf kürzestem Weg und mit Gefälle direkt in das Abgassystem führt, heißes Abgas in die Wärmetauscherwendeln hinein abgegeben werden.In this way, hot exhaust gas can be discharged into the heat exchanger coils from the condensate drain line, which leads from the hot combustion chamber directly into the exhaust system via the shortest route and with a gradient.
Hierzu wird die Leitung in entsprechend großer Dimensionierung und, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wärmeisoliert ausgeführt, so dass eine entsprechend große Menge an heißem Abgas, die voreinstellbar ist, in das Abgassystem eintreten kann. Eine Durchmischung der Ströme, d.h. des heißen Abgases und des bereits auskondensierten, kälteren Abgasstroms findet statt und führt zu einer Erwärmung des aus den Wärmetauscherwendeln stammenden kühlen Abgases.For this purpose, the line is designed with appropriate dimensions and, according to a preferred embodiment of the invention, is thermally insulated so that a correspondingly large amount of hot exhaust gas, which can be preset, can enter the exhaust system. A mixing of the flows, i.e. the hot exhaust gas and the already condensed, colder exhaust gas flow, takes place and leads to a heating of the cool exhaust gas coming from the heat exchanger coils.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist abgasseitig eine Blende oder eine Drossel vorgesehen, mittels der ein vorbestimmtes, insbesondere heißes, Abgasvolumen zu zumindest einem Wärmetauscherrohr zuleitbar ist. Der heiße Abgasstrom ist über die Blende oder Drossel regelbar, so dass, je nach Anforderung und Wärmetauscher-Abgas-Temperatur heißes Abgas kontinuierlich oder absatzweise in jeweils definierter Menge zugemischt werden kann. 30According to a preferred embodiment, a baffle or a throttle is provided on the exhaust gas side, by means of which a predetermined, in particular hot, exhaust gas volume can be fed to at least one heat exchanger tube. The hot exhaust gas flow can be regulated via the baffle or throttle, so that, depending on the requirement and the heat exchanger exhaust gas temperature, hot exhaust gas can be added continuously or in batches in a defined amount. 30
Zum Betrieb des Wärmetauschers in einem Gerät mit vollkondensierendem Betrieb ist somit abgasseitig nur eine Blende bzw. Drossel vorgesehen, die zwar das anfallende Kondensat, jedoch keine nennenswerte Menge an heißem Abgas in das Abgassystem austreten lässt.
35To operate the heat exchanger in a device with fully condensing operation, only one orifice or throttle is provided on the exhaust side, which allows the condensate to escape into the exhaust system, but not any significant amount of hot exhaust gas.
35
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-8--8th-
Zum Betrieb des Wärmetauschers in einem Gerät mit teilkondensierendem Betrieb ist die Blende bzw. Drossel zumindest teilweise geöffnet, so dass, daraus resultierend der Bypass zumindest teilweise geöffnet ist, so dass eine Erwärmung des kalten Abgasstroms aus dem Wärmetauscher durch einen Vermischung mit dem heißen Abgasstrom aus dem Bypass erfolgt.To operate the heat exchanger in a device with partially condensing operation, the orifice or throttle is at least partially opened, so that, as a result, the bypass is at least partially opened, so that the cold exhaust gas flow from the heat exchanger is heated by mixing with the hot exhaust gas flow from the bypass.
Über eine regelbare Drosseleinrichtung ist eine gezielte Zuführung von heißem Abgas in den kalten Abgasstrom aus dem Wärmetauscher möglich, so dass beliebige Zwischentemperaturen innerhalb der vorgegebenen Abgastemperaturgrenzen einstellbar sind.A controllable throttle device enables a targeted supply of hot exhaust gas into the cold exhaust gas flow from the heat exchanger, so that any intermediate temperatures within the specified exhaust gas temperature limits can be set.
Somit ist auch bei verschiedenen Betriebszuständen eine definierte Abgastemperatur einstellbar.This means that a defined exhaust gas temperature can be set even under different operating conditions.
Aufgrund der Tatsache, dass auf einfachste Weise eine Umstellung von vollkondensierendem Betrieb auf teilkondensierenden Betrieb erfolgen kann, ist die erfindungsgemäße Ausführung eines Brennwertkessels mit Wärmetauscher universell und variabel einsetzbar; vollständig unterschiedlich konstruierte Geräte, wie beim Stand der Technik, sind erfindungsgemäß nicht mehr notwendig.Due to the fact that a changeover from fully condensing operation to partially condensing operation can be carried out in the simplest way, the design of a condensing boiler with heat exchanger according to the invention can be used universally and variably; completely differently constructed devices, as in the prior art, are no longer necessary according to the invention.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird.The invention is described below using an embodiment which is explained in more detail with reference to the figures.
Hierbei zeigen:Here we show:
Rg. 1Rg. 1
Fig. 2Fig.2
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennwertkessels mit Wärmetauscher in Schnittansicht;a schematic representation of a condensing boiler according to the invention with heat exchanger in sectional view;
eine Schnittansicht von oben entlang der mit A gekennzeichneten Schnittlinie der Ausführungsform von Fig. 1; unda sectional view from above along the section line marked A of the embodiment of Fig. 1; and
Fig. 3Fig.3
eine Schnittansicht von oben entlang der mit B gekennzeichneten Schnittlinie derAj4sfühcungsformvonFig..l. ... : ,· ···; : : .:a sectional view from above along the cutting line marked B of the guide form of Fig. 1. ... : ,· ···; : : .:
··· ••••••II··· · · ······ ••••••II··· · · ···
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-9--9-
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffem verwendet.In the following description, the same reference numbers are used for identical and equivalent parts.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Brennwertkessel mit einem Mantelblech 1, einem oberen Boden 2, einem unteren Boden 3, einer Brennkammer 4, in welcher ein Brenner 5 angeordnet ist. Zwei konzentrisch verlaufende Wärmetauscherrohre 6,Fig. 1 shows a condensing boiler according to the invention with a casing sheet 1, an upper base 2, a lower base 3, a combustion chamber 4 in which a burner 5 is arranged. Two concentrically running heat exchanger tubes 6,
7 sind innerhalb des Brennwertkessels angeordnet. Die Wärmetauscherrohre 6, 7 weisen eine unterschiedliche Länge auf. Die Wärmetauscherrohre 6, 7 sind so angeordnet, dass ein kleineres bzw. kürzeres Wärmetauscherrohr 6 zirkulär innerhalb eines größeren bzw. längeren Wärmetauscherrohrs 7 angeordnet ist. Die beiden Wärmetauscherrohre 6, 7 sind mit dem Mantelblech der Brennkammer 4 in deren oberen Abschnitt so verschweißt, dass ein Eintritt von heißem Abgas aus der Brennkammer 4 in die Wärmetauscherrohre 6, 7 möglich ist. Die Wärmetauscherrohre 6, sind spiralförmig mit einem Gefälle um die Brennkammer 4 innerhalb des Brennwertkessels so angeordnet, dass sie einem Abgassystem zustreben. Am unteren Ende der Brennkammer 4 ist ein Kondensatablauf 8 angeschweißt, über den in der Brennkammer 4 kondensiertes Kondensat ablaufen kann. Die Kondensatablaufleitung7 are arranged inside the condensing boiler. The heat exchanger tubes 6, 7 have different lengths. The heat exchanger tubes 6, 7 are arranged in such a way that a smaller or shorter heat exchanger tube 6 is arranged circularly inside a larger or longer heat exchanger tube 7. The two heat exchanger tubes 6, 7 are welded to the jacket sheet of the combustion chamber 4 in its upper section in such a way that hot exhaust gas from the combustion chamber 4 can enter the heat exchanger tubes 6, 7. The heat exchanger tubes 6 are arranged in a spiral shape with a gradient around the combustion chamber 4 inside the condensing boiler in such a way that they tend towards an exhaust system. A condensate drain 8 is welded to the lower end of the combustion chamber 4, through which condensate condensed in the combustion chamber 4 can drain. The condensate drain line
8 erstreckt sich mit starkem Gefälle auf kurzem Weg in Richtung Abgassystem und stellt in einer Mündung ins Abgassystem 12 einen Bypass zur Verfügung, durch den heißes Abgas aus der Kondensatablaufleitung 8 in das Abgas strömen kann, das sich in den Wärmetauscherrohren 6, 7 abgekühlt hat. Dieses Abgas wird dadurch erwärmt. In den Schnittansichten aus Fig. 2 und Fig. 3 ist eine genaue Darstellung der Führung der Wärmetauscherrohre 6, 7 und der Ablaufleitung 8 erkennbar. Im Mündungsbereich 13 eines Heizungsrücklaufstutzens 10 befindet sich eine Prallplatte 11, die als Prallblech ausgeführt ist. Durch dieses Prallblech 11 wird ein Kesselinnenraum 14 in einen Hauptraum 15 und in einen vorgeschalteten Teilraum 16 unterteilt. Wasser, das über den Heizungsrücklaufstutzen 10 in den Brennwertkessel strömt, steigt aufgrund einer mit der Temperatur abnehmenden Dichte in dem vorgeschalteten Teilraum 16 auf, bis es sich über einen Spalt 17, der sich zwischen der oberen Begrenzung der Prallplatte 11 und des oberen Bodens 2 des Brennwertkessels erstreckt, in den Hauptraum 15 des Brennwertkessels strömt. Im oberen Boden 2 des Brennwertkessels ist weiterhin ein Heizungsvorlaufrohr 9 angeordnet, durch das maximal erwärmtes Heizungswasser zu einer Heizung strömt.8 extends with a steep gradient over a short distance in the direction of the exhaust system and provides a bypass in an opening into the exhaust system 12 through which hot exhaust gas from the condensate drain line 8 can flow into the exhaust gas that has cooled in the heat exchanger tubes 6, 7. This exhaust gas is thereby heated. The sectional views in Fig. 2 and Fig. 3 show a precise representation of the routing of the heat exchanger tubes 6, 7 and the drain line 8. In the opening area 13 of a heating return pipe 10 there is a baffle plate 11 that is designed as a baffle plate. This baffle plate 11 divides a boiler interior 14 into a main space 15 and an upstream sub-space 16. Water that flows into the condensing boiler via the heating return pipe 10 rises in the upstream sub-chamber 16 due to a density that decreases with temperature until it flows into the main chamber 15 of the condensing boiler via a gap 17 that extends between the upper boundary of the impact plate 11 and the upper floor 2 of the condensing boiler. A heating flow pipe 9 is also arranged in the upper floor 2 of the condensing boiler, through which heating water that has reached the maximum temperature flows to a heater.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. 5At this point, it should be noted that all of the parts described above, viewed individually and in any combination, in particular the details shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention. Modifications to this are familiar to the person skilled in the art. 5
BezugszeichenlisteList of reference symbols
1 Mantelblech1 jacket sheet
2 oberer Boden
10 3 unterer Boden2 upper floor
10 3 lower floor
4 Brennkammer4 Combustion chamber
5 Brenner5 burners
6 kleines Wärmetauscherrohr6 small heat exchanger tube
7 großes Wärmetauscherrohr7 large heat exchanger tube
15 8 Kondensatablaufleitung/Bypass15 8 Condensate drain line/bypass
9 Heizungsvorlauf9 Heating flow
10 Heizungsrücklaufstutzen10 Heating return pipe
11 Prallplatte11 Impact plate
12 Mündung ins Abgassystem12 Outlet into the exhaust system
20 13 Mündungsbereich des Heizungsrücklaufsystems20 13 Outlet area of the heating return system
14 Kesselinnenraum14 Boiler interior
15 Hauptraum15 Main room
16 vorgeschalteter Teilraum16 upstream sub-space
17 Spalt
2517 gap
25
Claims (11)
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|---|---|---|---|
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| DE20220413U DE20220413U1 (en) | 2002-09-10 | 2002-11-05 | Useful output boiler has corrugated heat tubes run with turbulent flow profile, and heat exchanger tubes are of different lengths and in predetermined area arranged concentrically to one another |
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2002
- 2002-11-05 DE DE20220413U patent/DE20220413U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030731 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060220 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090217 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20110209 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |