DE2734975A1

DE2734975A1 - Waermetauscher-anlage mit in einem gemeinsamen heizzug angeordneten waermetauscher-einheiten

Info

Publication number: DE2734975A1
Application number: DE19772734975
Authority: DE
Inventors: Harry Alan Cheetham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-12
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1978-02-16
Also published as: GB1556813A; FR2361610B1; NL7708889A; NL183315C; NL183315B; FR2361610A1; US4169430A

Description

PATENTANWÄLTE DiPL-ING. LUDEWIG · dipl.-phys. BUSE · dipl.-phys. MENTZEL WUPPERTAL 2 · UNTERDORNEN 114 · RUF (02121) 553611/12

Kennwort: "Gemeinsamer Heizzug"

Harry Alan Cheetham, 7 Water Tower Road, Broadstone, Dorset/ England

Wärmetauscher-Anlage mit in einem gemeinsamen Heizzug angeordneten Wärmetauscher-Einheiten.

Die Erfindung betrifft generell eine Wärmetauscher-Anlage und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, eine Warmwasserheizung.

Ein guter Gesamtwirkungsgrad von Zentralheizungsanlagen ist wegen der großen Bedarfsunterschiede infolge starker Änderungen der Außentemperatur eines zu beheizenden Gebäudes sehr schwierig aufrecht zu erhalten, weshalb die Heizanlage über einen sehr großen Bereich herunterschaltbar ausgelegt sein muß. Die zur Zeit gebräuchlichen, bekannten Heizkessel weisen alle den Nachteil auf, daß sich der thermische Wirkungsgrad mit zunehmender Herunterschaltung verschlechtert. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung eines Systems gemildert werden, bei dem eine Mehrzahl von Kesseln parallel zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung des Wärmeträgermediums angeordnet ist und jedem Kessel ein eigener Heizzug zugeordnet ist, der in einen gemeinsamen Hauptheizzug führt. Die gesamte Ausgangsleistung der Kessel reicht dabei aus, um den maximalen Bedarf zu decken, während bei abnehmenden Bedarf die Anzahl

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der im Betrieb befindlichen Kessel verringert wird, um die gewünschte Wassertemperatur aufrecht zu erhalten. Selbst hierbei verringert sich jedoch der Wirkungsgrad des Gesamtsystems bei Verringerung der Anzahl der in Betrieb befindlichen Kessel. Der Grund dafür liegt darin, daß die Strahlungsverluste der Heizkessel konstant bleiben und der natürliche Zug Kaltluft durch die nicht in Betrieb befindlichen Kessel fördert. Das hat zur Folge, daß das durch die nicht in Betrieb befindlichen Kessel fließende Wasser abgekühlt wird. Ein anderer Nachteil dieses bekannten Systems liegt darin, daß jeder Kessel einen eigenen Heizzug benötigt, wodurch die Installation teuer und schwierig wird.

Die Erfindung schafft eine Wärmetauscher-Anlage mit einer Mehrzahl von Wärmetauscher-Einheiten, die parallel zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung des zu erwärmenden Mediums geschaltet und in einem gemeinsamen Kanal angeordnet sind, der einen Heizzug für das Verbrennungsgas der Einheiten bildet.

Der Kanal ist vorzugsweise vertikal angeordnet, während die Wärmetauscher-Einheiten übereinander angeordnet sind.

Jede Wärmetauscher-Einheit umfaßt darüberhinaus vorzugsweise einen Wassererhitzer. Außerdem ist jede Wärmetauscher-Einheit vorzugsweise mit Gas befeuert.

Bei der erfindungsgemäß gestalteten Wärmetauscher-Anlage wird das Verbrennungsgas jedes Wärmetauschers nicht einzeln abgeführt sondern vielmehr in einem gemeinsamen Heizzug, so daß außer Betrieb befindliche Einheiten noch Wärme von dem abströmenden Gas der im Betrieb befindlichen Einheiten erhalten. Die Wärmetauscher-Einheiten sind vorzugsweise als Baustein-Einheiten in dem gemeinsamen Kanal angeordnet, der als Heizzug dient.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kanal, der als Heizzug zur Unterbringung der Vielzahl von Wärmetauschern in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht eines geeigneten Wärmetauschers,

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Wärmetauschers und

Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie 7-7 der Fig. 6.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Wärmetauscher-Anlage besteht aus einem Kanal 10, der einen Heizzug bildet, dessen oberes Ende mit einem Schornstein 11 verbunden ist. Die Wände des Kanals 10 sind vorzugsweise wärmeisoliert. Innerhalb des Kanals 10 ist an einer Kanalwand oder an mehreren Kanalwänden eine Mehrzahl von Wärmetauscher-Einheiten 12, im vorliegenden Fall vier Wärmetauscher-Einheiten 12, angebracht. Die Wärmetauscher-Einheiten 12 sind zwischen einer Eingangsleitung 13

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und einer Ausgangsleitung 14 parallel geschaltet. Durch die Leitungen 13, 14 und die Wärmetauscher-Einheiten 12 kann Flüssigkeit wie Wasser durch eine nicht dargestellte Pumpeungewälzt werden.

Jede Wärmetauscher-Einheit 12 kann in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Art ausgebildet sein und zwei im Abstand voneinander angeordnete Verteilerköpfe 15 und 16 aufweisen, die durch eine Vielzahl von Rohren 17 miteinander verbunden sind, welche ihrerseits jeweils mit einer vergrößerten Oberfläche 18 in Form einer schraubenförmigen Rippe oder einer Rippenvielzahl versehen ist. Die Rohre 17 sind zu einer ringförmigen Gruppe angeordnet, wodurch sie eine Verbrennungszone 19 bilden, in der ein Brenner 20 vorgesehen ist. Die Verteiler 15 und 16 sind in Abteilungen unterteilt, so daß von dem Eingang 21 zu dem Ausgang 22 strömendes Wasser eine Vielzahl von Durchgängen durch die Rohre 17 ausführen muß. Der Brenner 20 erhält durch eine Leitung 23 ein Brenngas-Luftgemisch, das durch ein (nicht dargestelltes) Gebläse zugeführt wird. Eine derart ausgebildete Wärmetauscher-Einheit ist Gegenstand der parallel laufenden britischen Patentanmeldung 4492/77. Alternativ können diese Wärmetauscher-Einheiten 12 auch mit öl befeuert werden.

Der zu einer jeden Einheit 12 gehörende Brenner 20 sowie die Brenner-Steuereinrichtung können in der Weise ausgebildet sein, wie sie in der britischen Patentanmeldung 31 589/77 beschrieben ist.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Wärmetauscher-Einheit 12, die ähnlich der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Wärmetauscher-Einheit ausgebildet ist, bei der jedoch die Rohre 17 auf drei Seiten eines Rechtecks angeordnet sind und der Brenner 20 vertikal angeordnet ist. Die Wärmetauscher-Einheiten 12 sind dazu jeweils mit einem Flansch 24 versehen, über den sie an der Wand des Kanals 10 angebracht sind.

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Die Wärmetauscher-Einheiten 12 sind als Baukasten-Einheiten gestaltet und können jede geeignete Größe und Form haben. Die in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Einheiten sind dabei nur Ausführungsbeispiele, es können auch andere Wärmetauscher-Bauarten verwendet werden. Durch die Einheiten 12 strömt Wasser oder ein anderes geeignetes Medium, das dann durch die heißen Gase erwärmt wird. Die Brenner 2O können dabei als Brenner mit Vormischung, als Brenner mit Teilvormischung oder vollständig als Diffusionsbrenner ausgebildet sein.

Jede der Einheiten 12 besitzt eine Zündvorrichtung und eine Fühleinrichtung, mit der festgestellt wird, ob der Brenner gezündet ist. In jeder Wärmetauscher-Einheit kann auch ein Thermostat vorgesehen sein, der die Wassertemperatur erfaßt und der in der Lage ist, die Brennstoff- und Luftzuführung zu dem zugeordneten Brenner 20 abzuschalten.

Beim Betrieb des Systems strömt das zu erwärmende Medium durch jede der Einheiten 12. Die Verbrennungsprodukte werden nach dem Vorbeistreichen an den Rohren 17 der einzelnen Einheiten 12 in den Heizzug 10 abgeführt. Bei Höchstbedarf werden alle Einheiten 12 in Betrieb gesetzt, während die Anzahl der Einheiten 12 bei Verringerung des Bedarfs reduziert wird. Dies kann durch jede geeignete Steuereinrichtung erfolgen, die die Anzahl der in Betrieb befindlichen Einheiten 12 nacheinander in Abhängigkeit vom Bedarf verringert, oder durch eine Einstellung der Thermostaten der einzelnen Einheiten, bei der sichergestellt ist, daß die Abschaltung nacheinander erfolgt.

Bei einer bevorzugten Betriebsart werden die Brenner 20 der Einheiten 12 in der Weise abgeschaltet, daß zunächst der am höchsten liegende Brenner und danach die darunter liegenden Brenner bis hin zu dem am weitesten unten liegenden Brenner abgeschaltet werden. Bei dieser Betriebsweise führen die von den in Betrieb befindlichen Einheiten 12 kommenden Verbrennungs-

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gase dem durch die nicht in Betrieb befindlichen Einheiten 12 fließenden Wasser etwas Wärme zu, so daß dadurch der Gesamtwirkungsgrad des Systems in Folge der Verringerung der Belastung nicht reduziert sondern gesteigert wird.

Jede Einheit 12 ist derart angeordnet, daß sie leicht aus dem Kanal 10 entfernt und daß eine zugeschnittene Deckplatte an seine Stelle gebracht werden kann, so daß die Wartungsarbeit an jeder Einheit 12 leicht ausgeführt werden kann, ohne daß das ganze System stillgelegt werden müßte.

Der Kanal 10 kann auch horizontal verlaufend gestaltet und mit einem Zwangs-Zug ausgestaltet sein, wobei dann die Brenner 20 der Einheiten 12 beginnend mit der am weitesten stromabwärts liegenden Einheit nacheinander abgeschaltet werden.

Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Claims

PATENTANWÄLTE

dipping. LUDEWiG · dipl.-phys. BUSE · dipl.-phys. MENTZEL

WUPPERTAL 2 UNTERDÖRNEN 114 RUF (0202) 553611/12

Kennwort: "Gemeinsamer Heizzug*

Ans ρ r ü c h e ;

( 1.Jwärmetauscher-Anlage mit einer Mehrzahl von Wärmetauscher-Einheiten, die zwischen Eingangs- und Ausgangsleitungen für das zu erwärmende Medium parallel miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmetauscher-Einheiten (12) in einem gemeinsamen Kanal (10) untergebracht sind, der einen Heizzug für die von den Einheiten (12) kommenden gasförmigen Verbrennungsprodukte bildet.
2. Wärmetauscher-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (10) vertikal gestellt und die Wärmetauscher-Einheiten (12) übereinander angeordnet sind.
3. Wärmetauscher-Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Wärmetauscher-Einheit (12) von einer Wand des Kanals (10) gehalten ist und von dieser absteht.

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4. Wärmetauscher-Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10) wärmeisoliert ist.
5. Wärmetauscher-Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscher-Einheit (12) einen Wassererhitzer umfaßt.
6. Wärmetauscher-Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscher-Einheit (12) mit Gas befeuert ist.
7. Wärmetauscher-Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscher-Einheit (12) zwei Sammler (15,16) aufweist, die durch Rohre (17) verbunden sind, welche erweiterte Oberflächen (18) aufweisen, und einen Brennraum (19) bilden, in dem ein Brenner (20) angeordnet ist.
8. Wärmetauscher-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (17) in einer ringförmigen Gruppe angeordnet sind und einen im wesentlichen kreisförmigen Brennraum (19) bilden, wobei der Brenner (20) auf der Achse des Brennraums (19) angeordnet ist und sich in Achsrichtung erstreckt.
9. Wärmetauscher-Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (20) zur Verbrennung eines von einem Gebläse zugeführten Gemisches aus gasförmigen Brennstoff und Luft ausgebildet ist.

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10. Wärmetauscher-AnIage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (10) an einem Kamin (11) angeschlossen ist.
11. Wärmetauscher-Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur aufeinanderfolgenden Abschaltung der Wärmetauscher-Einheiten (12) bei herabgesetztem Bedarf.

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