DE2837004A1 - Verfahren und heizungskessel zum erwaermen des heizwassers in einer warmwasser-zentralheizungsanlage, insbesondere fuer ein- und mehrfamilienwohnhaeuser - Google Patents

Verfahren und heizungskessel zum erwaermen des heizwassers in einer warmwasser-zentralheizungsanlage, insbesondere fuer ein- und mehrfamilienwohnhaeuser

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DE2837004A1 DE19782837004 DE2837004A DE2837004A1 DE 2837004 A1 DE2837004 A1 DE 2837004A1 DE 19782837004 DE19782837004 DE 19782837004 DE 2837004 A DE2837004 A DE 2837004A DE 2837004 A1 DE2837004 A1 DE 2837004A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirfcsch.-Ing. B. Jochem
Anm.: Lennart BERNSTEIN
App. 29, El Pinzon Real, Gudaltnina Alta San Pedro de Alcantara (Marbella) Spanien
Verfahren und heizungskessel zum Erwärmen des heizwassers in einer Warmwasser-Zentralheizunysanlage, insbesondere für Ein- und Mehrfamilienwohnhäuser.
Li^ Lrfindung betrifft ein Verfahren zum Lrwärn.en des hoizvvassers in einer Warmwasser-Üentralheizungsanlage, insbL-sorioere für Lin- und Mehrfamilienwohnhäuser, sowie einen . arn.wasser-heizungskessel zur Durchführung dieses Verfahrens.
• .-^ i.tn für Warriwasser-Zentralheizungen in Ivohngebäucan heute.
- 1 L._i.t.n Gliederkesseln wird der brennstoff, vorwiegend Gl cut.r Gas, in einer sich durch die gesamte Länge des -Kessels erstreckenden brennkammer verbrannt, deren doppelwandiger hantel aas zu erwärmende heizwasser enthält. Je nach Art des Lrt:nnstoffs und Größe des Kessels sind dabei Wirkungsgrade Lis ri.aximal b7% bei großen Öl-Kesseln erreichbar. Der größte leil cer Verluste entsteht durch den verhältnisn.äßig hohen härnegehalt cer Rauchgase, deren Vemperatur ani Kesselabqagstutzen mit Rücksicht auf die Versottung des Kamins nach bisheriger Anschauung bei keiner Leistung im LeiAungst-ereicL Gtis Kessels 16o° unterschreiten soll.
/.ur besseren Ausnützung der Abgaswärme ist es zwar auch bereits bekannt, zur Vergrößerung der Heizfläche im Anschluß an die Brennkammer Rauchrohre zu verwenden, durch welche aie
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Abgase vor ihrem Austritt in den Kamin nach aufwärts strömen. Die dadurch abgesenkte Temperatur in Kamin erfordert dann jedoch besondere Maßnahmen, um das sogenannte Versotten durch Niederschlag von Kondensat an der Kaminwandung zu verhindern. Der Anteil solcher Kessel bei Zentralheizungsanlagen ist deshalb verhältnismäßig gering geblieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie einen Warmv/asserheizungskessel zu dessen Durchführung zu schaffen, bei welchem ohne die Gefahr der Versottung des Kamins eine weitaus höhere Ausnützung des Wärmegehalts der Brennstoffe ermöglicht wird und demzufolge höhere Wirkungsgrade erreichbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß die Verbrennungsgase in großflächiger wärmeleitender Verbindung mit dem entgegengesetzten ciazu strömenden Heizwasser nach abwärts geführt und dabei auf eine 'temperatur unterhalb der Auslaßtemperatur des dadurch erwärmten Heizwassers abgekühlt werden, bevor sie in davon getrennter Bahn nach aufwärts zur Atmosphäre abströmen, wobei während der Abkühlung entstehendes Kondensat unterhalb der wärmeleitenden Verbindung aufgefangen und abgezogen wird.
Die Erfindung nimmt somit die Bildung von Kondensat vor dem Austritt in die Atmosphäre bewusst in Kauf und schafft durch die Abwärtsführung der Berbrennungsgase vor dem Entweichen zur Atmosphäre die Möglichkeit, dieses Kondensat an einer tiefgelegenen Stelle zu sammeln und abzuleiten.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die großflächige wärmeleitende Verbindung durch Aufteilen des Heizgasstroms in eine Vielzahl vom Heizwasser mechanisch getrennter paralleler Teilströme.
Weiterhin ist besonders zweckmäßig, wenn der Verbrennungsvorgang unmittelbar oberhalb der wärmeleitenden Verbindung vorgenommen wird. Hierdurch vermögen feste Verbrennungs- BN e,2s/8.8.me ^w,°30010/0282
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rückstände von den heißen Verbrennungsgasen mit nach abwärts genoniir.en zu werden und können dort zusammen mit dem Kondensat entfernt werden.
In vielen 1 allen, wie insbesondere bei ülbrennern wird d^r ar, Lrenner entstehende Überdruck in Verbindung mit den: Snuc,-zugoes Kamins ausreichen, die Verbrennungsgase entgegen Ua -i natürlichen Auftriebsrichtung im Gegenstrom zu üer.i Iieizvijssr-i nach abwärts zu fördern. Im Bedarfsfall kann jedoch die Abv;<iitsführung der Verbrennungsgase auch durch künstlichen Unterdruck, unterstützt werden.
Lin ttarmwasser-Heizungskessel zur Durchführung des erfinüun»:?.-cenäßen Verfahrens zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, caC tr als stehender Röhrenkessel ausgebildet ist. Lescnderü zweckr.afcig ist hierbei die Ausbildung des Röhrenkessols als Kauchrohrkessel, bei welchem die Verbrennungsgase durch die von heizwasser umspülten Rauchrohre geführt sind. Durch die can.it verbundene Unterteilung des Gasstroms in eine große i-nzahl von Teilströme· von verhältnismäßig geringen; Querschnitt wird ein besonders wirksamer Wärmeübergang zum Heizwasser erhalten, wobei durch das Gegenstromprinzip auf der gesamten Rauchrohrlänge ein wirksamer Temperaturgradient zwischen den Verbrennungsgasen und dem Heizwasser erhalten bleibt. Das dabei anfallende Kondensat wird von den Rauchrohren unter Schwerkraftwirkung nach unten geleitet und kann cort leicht abgezogen werden, während die den Kessel dort verlassenden Verbrennungsgase weitestgehend frei von Kondensat sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung eines solchen erfindungsge- P äßen Warmwasser-Heizungskessel ist der Verbrennungsraum vorzugsweise unmittelbar über den Rauchrohren angeordnet, unc die Rauchrohre münden an den unteren Enden in einen mit einem Auslaß für die Verbrennungsgase versehenen Samme1-raum, der zweckmäßig mit einem Abzug für aus den Verbrennungs-
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oasen anfallendes Konaensat versehen ist. Auch kann ausa b ar. Jr «.-1 raum mit einer Entleerungsöffnung für feste Verbrennungsrückstände ausgestattet sein. Von dem Sammelraum entweichen cie stark abgekühlten und, wie bereits erwähnt, weitgehend kondensatfreien Verbrennungsgase dann durch den .Auslaß zum Kamin una werden durch dieses in die Atmosphäre abgeleitet. Sofern der natürliche Zug des Karrins in Verbindung irit dem ir. Verbrennungsraum des Kessels entstehenden Druck nicht ausreichen sollte, kann der Auslaß für die Verbrennungsgase mit einem Saugzuggebläse versehen werden. Mit einem solchen Gebläse wird bei einem Kessel mit öl- und/oder Gasfeuerung, α er regelmäßig intermittierend betrieben wird, zugleich sicher-gestellt, daß nach der Abschaltung des VerLrennungsvorgangs die Verbrennungsgase wirksam aus dem Kessel abgeleitet werden. Im Falle eines heizungskessel mit Ölbrenner, zu oen. stets ein Luftgebläse gehört, kann auch der brenner mit einer Nachlaufsteuerung für dieses Gebläse versehen sein, das nach, dem Erlöschen der Brennerflamme für den wirksamen Abtransport der Heizgase sorgt.
uer erfindungsgemäße Vvarmwasser-Heizungskessel lässt sich auch zur brauchwasserbereitung verwenden. Zn dieser Zweck sieht ein besonderes Ausgestaltungsnerkrral der Lrfindung vor, caß coi Heizwasserraum ein Rohrsystem für Brauchwasser enthält, das zweckmäßig von einer die Rauchgasrohre innerhalb des Heizwasserraums ganz oder teilweise umschließenden aufrechtstehenden Rohrwendel gebildet ist, der das frische Brauchwasser am unteren Ende zuführbar ist. Um hierbei zu verhindern, daß das Heizwasser von dem mit gegebenenfalls sehr niedriger Temperatur in diese Rohrwendel einströmenden Frischwasser erst einmal abgekühlt wird, sollte der Rücklauf für das Heizwasser mit erheblichem Vertikalabstand oberhalb des unteren Lndes der Rohrwendel in den lleizwasserraum münden, und zwar vorzugsweise in der Höhe , in der das Brauchwasser wenigstens, angenähert bereits die gleiche
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wie das rücklauf ende Leizwasser erreicht hat.
anceres Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung eines üls Rauchrohrkessel ausgebildeten WariPwasser-heizunaskusB ?1
cP.üi: aer Lrfindung sieht vor, daß sich der Iieizwasserraum "ILer die brennkammer hinaus nach aufwärts fortsetzt und über cicser einen mit der brennkammer wärmeleitend verbundenen Spc-icht;rraura bildet, wobei die Rohrwendel für aas Lrauchwassor zwtckr..cißig bis in den Speicherraun.· für das Heizwassor reicht. uurch aiese ausbildung wird die Wärmeübergangsf lache zwischf-n aen Verbrennungsgasen und dem Keizwasser noch weiter vergröss"ert, und es kann eine besondere Wärmeisolation für die brennkarantir nach oben und nach den Seiten entfallen. Anstelle eines heizwasserspeichers kann aber auch das Rohrsystem für das brauchwasser in einen oberhalb der Brennkammer in wärmeleitender Verbindung mit dieser stehenden brauchv/asserspeicher münden, in welchem eine größere Menge Brauchwasser auf einem gewünschten j.eni.eraturniveau gehalten wird.
Lrfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ls zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Warmwasser-Iieizungskessels nach der Lrfindung,
Fig. 2 gleichfalls schematisch dargestellt, einem horizontalschnitt durch den Kessel in Höhe eier Brennkammer zur Veranschaulichung der Verteilung der Rauchrohre und
tig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindunosgemäßen Warmwasser-Iieizungskessels zur Aufstellung in niedrigeren Räumen.
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BAD ORtGINAI,
M)
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Warmwasser-heizungskessol ist für ölbetrieb vorgesehen und besteht aus einem mit einer /lUßenisolation 1o versehenen Kesselgehäuse 12, daß einen Leizwasserraum 14 unischließt. Line Brennkammer 16 von geringerer breite als das Kesselgehäuse 12 ist in den oberen !eil desselben eingesetzt und trägt an ihrem herausragenden Lnde einen herkömmlichen Brenner 18 mit einem Gebläse 2o für die Verbrennungsluft. Vom boden der Brennkammer 16 erstreckt sich eine größere Anzahl regelmäßig am brennkaruiierboden verteilter Rauchgasrohre 22 in offener Verbindung mit der brennkammer 16 nach abwärts durch den Heißwasserraum 14 zu einem Sammelrauin 24 am unteren Ende des Kesselgehäuses 12, der vom heißwasserraum 14 durch eine Querwand 2 6 getrennt ist.
Voir Sammelraum 24 führt ein nach aufwärts gerichteter ALc.asstutzen 28 zu einem nicht gezeigten Kamin, wobei iir. Leispielr,-v^all eier Abgasstutzen 28 mit einem elektrisch angetriebenen Laugzuggebläse versehen ist, das die Rauchgase aus -eier brennkaiuner 16 durch die Rauchgasrohre 22 und den Sammelraum 24 ansaugt und durch den Kamin in die Atmosphäre drückt.
*.r. oer tiefsten Stelle des Sairjr.elrauins 24 befindet r.icl. f.irner ein mit einem Ventil 32 versehener Abfluß 34 für in den Rauch-
r'-rchren 22 anfallendes Kondensat, insbesondere Schwofel- : :. -j _·, oas sich auf dem Loden des Sanjielraur.is 24 anzusr.rnr.eln \<_rr. ag una durch zeitweises offnen des \entils 32 abgezogen fcercen kann. Line vorzugsweise an der Seitenwand des Sanir..elraums 24 angeordnete öffnung 36, die normalerweise durch einen lesbaren Deckel verschlossen ist, gestattet nach Lntfernen des UwCKals einen unmittelbaren Zugang zum Sammelraum 24 zur. Lntiernen von Kondensatresten sowie von sonstigen Verbrennungsrückständen, die nicht durch den Abfluß 34 abgezogen sind.
Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht, bildet der oberhalb der brennkammer 16 gelegene Teil des Iieizwasserraums 14 einen
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Speicher 38 für das Heizwasser, der über einen Auslauf 4o irdt dem Vorlaufstrang des Warmwasser-Heizungssystems verbunden ist. Der Rücklauf strang des S jteteirs ist über einen Zulauf 42 mit dem Heizwasserraum 14 verbunden, der mit
erheblichem Vertikalabstand über der Querwand 26 angeordnet ist. Ein Anschluß 43 führt zu einem nicht gezeigten Ausdehnungsgefäß.
Schließlich erstreckt sich durch den gesamten Heizwasserraun 14 und den Saraiuelraum 24 eine Rohrwendel 44 zur Erwärmung vcr; brauchwasser, das der Rohrwendel 44 aus einer Frisch-, wasserleitung bei 46 zugeführt und bei 48 zu den Vorlrauchtri. v.vitergeleitet wird. Die Rohrwendel 44 umschließt ir unteren Ltieich des Heizwasserraums 14 die Rauchgasrohre 22 und ist i.Q Lemessen, daß das am unteren Lnde eingeleitete Frischwasser" in." L'-urchlauf durch die Rohrwendel auf die gewünschte Lrauchwcssertemperatur erwärmt wird. Der Zulauf für aas aus .deir Warn;wasser-Heizungssystem zurücklaufende Iieizwasser soll
ucbei in einer solchen höhe angeordnet sein, daß dort das brauchwasser in der Rohrwendel 44 bereits wenigstens angenähert die Temperatur des zurücklaufenden Heizwasser erreicht hat.
Anstelle des Heizwasserspeichers 38 kann der Raur; oberhalb cer Brennkammer 16 auch in herkör.imlicherweise als wpeicherraun. für das Brauchwasser ausgebildet sein, der von der; Heizwasserraum 14 durch eine entsprechende Querwand innerhalb des Kesselgehäuses 12 getrennt ist.
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Aus führung s form eines Ivarr.1-wasser-Heizungskessels für Anwendungsfälle mit beschränkter Kauirhohe für die Aufstellung des Kessels.Bei deir Kessel nach IiCj. 3 sind die Brennkammer 16' und die Rauchgasrohre 22' nebeneinander angeordnet, und es ist eine besondere Rauchgaszwischenkar.imer oberhalb des von einer Trennwand 52 in
zwei Abschnitte 14' und 14* ' unterteilten Heizwasserrauir.s vorgesehen, der die Rauchgase von der Brennkammer 16* zunächst
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nach aufwärts durch ein einziges Brennkammerrohr 54 von verhältnismäßig großem Querschnitt einer Zwischenkammer 5b zugeleitet werden. Die Trennwand 52 endet mit Abstand unterhalb der Zwischenkammer 56 und läßt darüber eine Verbindung zwischen den beiden Hexzwasserräumen 14* und 14" frei, von denen der in der Zeichnung linke Heizwasserraum 14' einen Speicher für das von den Rauchgasrohren 22f erwärmte Heizwasser bildet, aus welchem das Heizwässer über einen am oberen Ende angeordneten Abfluß 34' dem Warmwasser-Heizungssystem zugeleitet wird.
Auch bei dem Kessel nach Fig. 3 ist eine Rohrwendel 44* für Brauchwasser vorgesehen, die sich im Heizwasserraum 14' unter Umschlingung des Brennkammerrohrs 54 nach abwärts zu einem Auslaß 48* für dae erwärmte Brauchwasser fortsetzt. Im übrigen ist der Kess©! aaeh Fig„ 3 wie der nach den Fi *r. und 2 aufgebaut.
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Claims (18)

  1. /1./Verfahren zum Erwärmen des Heizwassers in einer Warmwasser-Zentralheizungsanlage, insbesondere für Ein- und Mehrfamilienwohnhäuser, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase in großflächiger wärmeleitender Verbindung mit dem entgegengesetzt dazu strömenden Heizwasser nach abwärts geführt und dabei auf eine lemperatur unterhalb der Auslaßtemperatur des dadurcn erwärmten lieizwassers abgekühlt werden, bevor sie in davon getrennter Bahn nach aufwärts zur Atmosphäre abströmen, wobei während der Abkühlung entstehendes Kondensat unterhalb der wärmeleitenden Verbindung aufgefangen und abgezogen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die großflächige Wärmeleitende Verbindung durch Aufteilen des Heizgastroms in eine Vielzahl vom heizwasser mechanisch getrennter paralleler Teilströme erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der VerbrennungsVorgang unmittelbar oberhalb der wärmeleitenden Verbindung vorgenommen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärtsführung der Verbrennungsgase durch künstlichen Unterdruck unterstützt wird.
  5. 5. harmwasser-Heizungskessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als stehender Röhrenkessel ausgebildet ist.
  6. 6. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenkessel als Rauchrohrkessel ausgebildet ist. 0 3 0 0 10/0282
  7. - 7. 'Varmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 6 mit 01- und/oder Gasfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (16) unmittelbar über den Rauchrohren (22) angeordnet ist und die Rauchrohre (22) an den unteren Enden in einen mit einem Auslaß (28) für die Verbrennungsgase ver-, sehenen Sammelraum (24) münden.
  8. 8. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 7 , d a dur ch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (24) mit einem Abzug (34) für aus den Verbrennungsgasen anfallendes Kondensat versehen ist.
  9. 9. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (24) mit einer Entleerungsöffnung (36) für feste Verbrennungsrückstände ausgestattet ist.
  10. 10. Warmwasser-Heizungskessel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (28) für die Verbrennungsgase mit einem Saugzuggebläse (30) versehen ist.
  11. 11. Warmwasser-Heizungskessel nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mit Ölfeuerung unter Verwendung eines intermittierend einschaltbaren Ölbrenners mit Luftgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (20) mit einer Nachlaufsteuerung für das Gebläse versehen ist.
  12. 12. Warmwasser-Heizungskessel nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwasserraum (14 bzw. 14', 14") ein Rohrsystem (44) für Brauchwasser enthält.
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  13. 13. Wannwasser-Heizungskessel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem für das Brauchwasser von einer die Rauchgasrohre (22 bzw. 22») innerhalb des Heizwasserraums (14 "bzw. 14") ganz oder teilweise umschließenden aufrecht stehenden Rohrwendel (44 bzw. 44*) gebildet ist.
  14. 14. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet., daß der Rücklauf (Anschluß 42) für das Heizwasser mit erheblichem Vertikalabstand oberhalb des unteren Endes (Einlauf 46) der Rohrwendel (44 bzw. 44*) in den Heizwasserraum (14 bzw 14") mündet.
  15. 15. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (Anschluß 42) für das rücklaufende Heizwasser in der Höhe der Rohrwendel (44 bzw. 44*) liegt, in der das Brauchwasser wenigstens angenähert bereits die gleiche Temperatur wie das rücklaufende Heizwasser erreicht hat.
  16. 16. Warmwasser-Heizungskessel nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Heizwasserraum (14) über die Brennkammer (16) hinaus nach aufwärts fortsetzt und über dieser einen mit der Brennkammer (16) wärmeleitend verbundenen^ Speicherraum (38) bildet.
  17. 17. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwendel (44) für das Brauchwasser bis in den Speicherraum (38) für das Heizwasser reicht.
  18. 18. Warmwasser-Heizungskessel nach Anspruch 7 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
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    die Rohrwendel für das Brauchwasser in einen oberhalb des Verbrennungsraums in wärmeleitender Verbindung mit diesem stehenden Brauchwasserspeicher mündet.
    030010/0282 BN 8925 / 8.8.1978
DE19782837004 1978-08-24 1978-08-24 Verfahren und heizungskessel zum erwaermen des heizwassers in einer warmwasser-zentralheizungsanlage, insbesondere fuer ein- und mehrfamilienwohnhaeuser Withdrawn DE2837004A1 (de)

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