DE2150172C3 - Gasheizofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasheizofen mit einem linearen Gasbrenner in einem ersten Wärmeaustauscher, welcher die Wärme im wesentlichen durch Abstrahlung abgibt, und mit einem zweiten Wärmeaustauscher stromab vom ersten Wärmeaustauscher, welcher die Wärme im wesentlichen durch erzwungene Konvektion abgibt, wozu die hintere Seite des zweiten Wärmeaustauschers mit einer Leitplatte unter Belassen eines Zwischenraumes für den Luftdurchtritt überdeckt ist.

Ein solcher Gasheizofen ist aus der GB-PS 5 08 633 bekannt. Ferner ist aus der GB-PS 9 25 365 ein Gasheizofen bekannt, bei dem die Wärme in einem unteren Bereich des Wärmeaustauschers durch Strahlung und in einem oberen Bereich durch natürliche Konvektion abgegeben wird. Diese herkömmlichen Gasheizöfen haben einen relativ geringen thermischen Wirkungsgrad von etwa 70%. Es besteht daher ein Bedürfnis, den thermischen Wirkungsgrad von Gasheizöfen dieser Art zu steigern.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Gasheizofen mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite des Innenraums des ersten Wärmeaustauschers und des zweiten Wärmeaustauschers mehr als das Zehnfache der Dicke des Innenraums des errten Wärmeaustauschers bzw. des zweiten Wärmeau· iuschers ist.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Gasheizofen hat eine Heizleistung von mehr als 90 %. Ein wesentlicher Vortei! des erfindungsgemäßen Gasheizofens besteht darin, daß die Wärmestrahlung in der Hauptsache in der Hochtemperaturzone stattfindet, während die erzwungene Konvektion in der Hauptsache in der Zone niedriger Temperatur stattfindet. Ferner wird die Wärme im wesentlichen von den Vorderseiten des ersten und des zweiten Wärmeaustauschers abgegeben, wodurch die Heizleistung erhöht wird.

Im folgenden wird die Erfindung und ihre Anwendung bei einem Heizofen an Hand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine scheraatische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizofens,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in

Fig.1,

Fig.3 eine schematische Ansicht eines Wärmeaustauschers mit erzwungener Konvektion für den

ίο erfindungsgemäßen Heizofen,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizofens.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Gasheizofens mit einem Brenngaseinlaß 1, durch welchen ein Brenngas einströmt, welches aufgrund des Ejektoreffektes des Brennstoffgases mit Luft vorgemischt wird. Ein linearer Brenner 2 weist eine Vielzahl von Flammenlöchern 3 auf. Der lineare Brenner 2 befindet sich am Boden eines Innenraums 7 eines ersten Wärmeaustauschers 4 von im wesentlichen flacher Gestalt mit einer Vorderplatte 5 und einer Hinterplatte 6. Demgemäß bildet der Innenraum 7 dieses Wärmeaustauschers 4 eine Verbrennungskammer für den Brenner 2. Ein zweiter Wärmeaustauscher von im wesentlichen flacher Gestalt weist eine Vorderplatte 9 auf, welche mit der Vorde'platte 5 einstückig verbunden ist sowie eine Hinterplatte 10, welche mit der Hinterplatte 6 einstückig verbunden ist Der Innenraum ti des zweiten Wärmeaustauschers 8 steht mit dem Innenraum 7 des ersten Wärmeaustauschers 4 in Verbindung. Ein Kanal 12, in welchem sich das Verbrennungsgas sammelt, ist mit dem Innenraum 11 des zweiten Wärmeaustauschers 8 verbunden und befindet sich über diesem zweiten Wärmeaustauscher 8. Ein Auslaßrohr 13 für die Verbrennungsgase ist mit einem Ende des Kanals 12 verbunden. Das in dem linearen Brenner 2 gebildete Verbrennungsgas strömt durch den Innenraum 7 des ersten Wärmeaustauschers 4, durch den Innenraum 11 des zweiten Wärmeaustauschers 8, durch den Kanal 12 und durch das Auslaßrohr 13 aus. Ferner ist ein Gebläse 14 vorgesehen, sowie eine Führungsplatte 15, welche die Hinterplatte 6 des ersten Wärmeaustauschers 4 bedeckt, so daß ein Durchgang 16 für die zur Verbrennung benötigte Luft zwischen der Führungsplatte 15 und der hinteren Platte 6 gebildet wird.

Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Vielzahl von parallel zu dem linearen Brenner 2 unterhalb der Flammenlöcher 3 angeordneten Löchern im unteren Bereich der Hinterplatte 6 des ersten Wärmeaustauschers 4. Eine Führungsplatte 18 dient zum Heranführen der durch die Vielzahl von Löchern 17 zugeführten Luft an die Flammenlöcher 3 des linearen Brenners 2. Bei der durch die Löcher 17 zugeführten Luft handelt es sich um Sekundärluft, welche mit dem Brennstoffgas durchmischt wird. Diese Sekundärluft wird von dem Gebläse 14 durch ein Rohr 19 und durch den Durchgang 16 bereitgestellt. Eine Vielzahl von Kanälen 20 ist mit dem zweiten Wärmeaustauscher 8 zwischen der hinteren Platte 10 und der Vorderplatte 9 vorgesehen. Diese Kanäle 20 sind so ausgebildet, daß das Verbrennungsgas im Innenraum 11 des zweiten Wärmeaustauschers 8 nicht nach außen leckt.

Eine Führungsplatte 21 überdeckt die hintere Platte 10 des zweiten Wärmeaustauschers 8. Zwischen dieser Führungsplatte 21 und der hinteren Platte 10 besteht ein Luftdurchlaß 22 für einen erzwungenen Konvektionsstrom. Eine Druckausgleichsplatte 23 mit einer Vielzahl von feinen Löchern bedeckt die Kanäle 20 an der

hinteren Platte 10, und dient dazu, die Luft für die erzwungene Konvektion gleichförmig auf alle Kanäle 20 zu verteilen. Die Luft für die erzwungene Konvektion wird durch das Gebläse 14 über eine Rohrleitung 24 bereitgestellt und strömt über den Luftdurchlaß 22 und die Löcher in der Druckausgleichsplatte 23 zu den Kanälen 20 und wird schließlich in den Raum geblasen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasheizofens erläutert

Das durch das Einlaßrohr 1 einströmende Brennstoffgas strömt durch die Flammenlöcher 3 des linearen Brenners 2 in den Innenraum 7 des ersten Wärmeaustauschers 4 und wird mit der vom Gebläse 14 durch den Durchgang 16 bereitgestellten Luft durchmischt und sodann gezündet, wobei die Verbrennung einsetzt Die Wärmeenergie des Verbrennungsgases wird von der Vorderplatte 5 und der Hinterplatte 6 des ersten Wärmeaustauschers 4 durch Strahlung und durch Konvektionsströmungen abgegeben. Die auf die Hinterplatte 6 übertragene Wärmeenergie wird dazu verwendet, die Verbrennungsluft, welche an der Hinterseite der hinteren Platte vorbeistreicht, vorzuheizen. Die auf die Vorderplatte 5 übertragene Wärmeenergie erhöht die Temperatur der Vorderplatte und der Raum wird durch Strahlung und durch natürliche Konvektion erhitzt.

Sodann wird das Verbrennungsgas dem zweiten Wärmeaustauscher zugeführt, bei dem die Wärmeenergie durch die Wandungen der Kanäle 20 auf die Luft übertragen wird, welche von dem Gebläse 14 durch den Luftdurchlaß 22 und die Druckausgleichsplatte 23 zu den Kanälen 20 gelangt. Das Verbrennungsgas, welches den zweiten Wärmeaustauscher verläßt, sammelt sich im Kanal 12, von welchem es durch das Auslaßrohr 13 nach draußen strömt.

Bei dieser Ausführungsform haben die als Verbrennungsraum dienenden Innenräume 7,11 des ersten und zweiten Wärmeaustauschers 4 und 8 eine große Breite und eine geringe Dicke, so daß sie eine flache Gestalt haben. Hierdurch ist der Wärmeübergang von dem Verbrennungsgas zu den Vorderplatten 5,9 und zu den Hinterplatten 6,10 des ersten und zweiten Wärmeaustauschers merklich höher als bei Verbrennungskammern von runder oder quadratischer Gestalt.

Wenn die Temperatur der Verbrennungsgase im Innenraum 7 des ersten Wärmeaustauschers 4 2 000° K beträgt, so beträgt die Temperatur der Verbrennungsgase im Innenraum 11 des zweiten Wärmeaustauschers etwa 1 000° K. Damit werden herkömmlicherweise etwa 50 % der anfänglichen Wärmeenergie zur Heizung des Raumes genutzt. Durch den zweiten Wärmeaustauscher wird die Wärmeenergie in der Hauptsache durch erzwungene Konvektion in dem zweiten Wärmeaustauscher noch besser genutzt Der erste Wärmeaustauscher 4 und der zweite Wärmeaustauscher 8 haben eine flache Gestalt Die Breite hat einen Wert von mehr als dem 10-fachen der Dicke und die Höhe ist ebenfalls um mehr als das 10-fache größer als die Dicke. Die Ausdrücke Breite und Dicke bedeuten jeweils das Maß der zwei Dimensionen des rechteckigen Querschnitts der Verbrennungsgasströmung im Innenraum des Wärmeaustauschers.

ίο Der thermische Wirkungsgrad eines solchen Gasheizofens beträgt etwa 90 %, wenn die Breite und die Höhe des Innenraums um mehr als das 10-fache größer sind als die Dicke des Innenraums, und zwar sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Wärmeaustauscher 4 und 8. Ein derart hoher Wirkungsgrad war bisher bei herkömmlichen Zimmerheizgeräten mit einem Verbrennungsgasauslaß nach draußen, deren Heizleistung etwa 70% beträgt nicht denkbar. Die Heizleistung eines derartigen Heizofens kann sogar noch auf etwa

95 % gesteigert werden, wenn die Breite und die Höhe des Innenraums entsprechend größer sind als das 10-fache der Dicke (3 bis 5 cm) des Innenraums. Falls die Breite des Verbrennungsraums mehr als das 10-fache der Dicke beträgt, so gelangt man zu einem kompakten Zimmerheizofen mit einer guten Ausgewogenheit hinsichtlich der Strahlungsheizung und der Konvektionsheizung. Darüber hinaus dient die von der Hinterplatte 6 abgegebene Wärmeenergie zur Vorheizung der Verbrennungsluft so daß der größte Teil der

Wärmeenergie von der Vorderseite des Gasheizofens abgegeben wird.

Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform des zweiten Wärmeaustauschers 8 für die erzwungene Konvektion. Eine Führungsplatte 25 bedeckt die hintere

Platte 10 des zweiten Wärmeaustauschers 8, sowie den Kanal 12, so daß die Luft für die erzwungene Konvektion durch einen Zwischenraum 26 zwischen der Führungsplatte 25 einerseits und der hinteren Platte 10 und dem Kanal 12 andererseits strömt

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Gasheizofens. Hierbei sind die hintere Platte 6 des ersten Wärmeaustauschers 4, die hintere Platte 10 des zweiten Wärmeaustauschers 8 und eine Hälfte des Kanals 12 einstückig durch Pressen unter Erzeugung der

Gestalt gemäß Fig.4 hergestellt. Ferner sind die Vorderplatte 5 des ersten Wärmeaustauschers 4, die Vorderplatte 9 des zweiten Wärmeaustauschers 8 und die zweite Hälfte des Kanals 12 einstückig durch Pressen hergestellt. Die beiden gepreßten Platten 27,28

sind so zusammengesetzt daß eine Vielzahl von Kanälen 20 entstehen. An einer Vielzahl von Berührungsstellen werden die beiden Platten durch elektrisches Widerstandsschweißen miteinander verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasheizofen mit einem linearen Gasbrenner in einem ersten Wärmeaustauscher, welcher die Wärme im wesentlichen durch Abstrahlung abgibt, und mit einem zweiten Wärmeaustauscher stromab vom ersten Wärmeaustauscher, welcher die Wärme im wesentlichen durch erzwungene Konvektion abgibt, wozu die hintere Seite des zweiten Wärmeaustauschers mit einer Leitplatte unter Belassen eines Zwischenraumes für den Luftdurchtritt überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Innenraums des ersten Wärmeaustauschers (4) und des zweiten Wärmeaustauschers (8) mehr als das Zehnfache der Dicke des Innenraums des ersten Wärmeaustauschers (4) bzw. des zweiten Wärmeaustauschers (8) ist

2. Gasheizofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Innenraums des ersten Wärmeaustauschers (4) und des zweiten Wärmeaustauschers (8) mehr als das Zehnfache der Dicke des Innenraums des ersten Wärmeaustauschers (4) bzw. des zweiten Wärmeaustauschers (8) beträgt