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Zweikammerkessel
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Stand der Technik Bekannt sind Doppelbrandkessel mit nebeneinanderliegenden
Feuerstätten für Festbrennstoffheizung und übliche ölheizung, Gasheizung o. dgl.,
die je nach Wunsch auch über Boiler oder Durchlauferhitzer verfügen. Bei diesen
bekannten Zweikammerkesseln ist die Konstruktion der Rauchabgänge so ausgelegt,
daß die von der jeweils beheizten Brennkammer entwickelten Rauchgase auch durch
die jeweils andere Brennkammer, die nicht beheizt und daher im wesentlichen kalt
ist, geleitet werden, von wo sie dann einer dort vorhandenen Rauchgasöffnung zugeführt
werden. Zu diesem Zweck ist
zwischen beiden Brennkammern eine Art
Verbindungskanal vorgesehen, durch welchen die Rauchgase der jeweils beheizten Brennkammer
zur jeweils unbeheizten Brennkammer strömen. Wesentlich ist, daß jede Brennkammer
über eine Rauchyasöffnung verfügt, wobei dann immer nur die Rauchgasöffnung tatsächlich
geöffnet ist, die sich in der Brennkammer befindet, die nicht beheizt wird. Daher
müssen die Rauchgase aus der beheizten Brennkammer, die in dieser zunächst nach
oben steigen, wieder durch geeignete Umlenkmittel nach unten in die sich neben der
beheizten Brennkammer befindliche, unbeheizte Brennkammer gedrückt werden, von wo
sie dann austreten können. An einer gemeinsamen Rauchgasöffnung für beide Brennkammern
hinten am Kessel ist eine regelbare Klappe vorgesehen, die jeweils die Abgasöffnungen
der Brennkammer, in der geheizt wird, schließt, so daß die Rauchgase durch die andere
Brennkammer strömen müssen. Durch eine solche Konstruktion soll die Gesamtheizfläche
beider Brennkammern ausgenützt werden, es ergibt sich hierdurch aber der Nachteil,
daß die jeweils nicht geheizte Brennkammer erheblicherVerschmutzung durch die in
diese eingeführten und nochmals nach unten gedrückten Rauchgase ausgesetzt ist,
außerdem muß von Hand jeweils eine Klappe umgestellt werden, wenn auf eine andere
Beheizungsart übergegangen wird. Nachteilig ist außerdem, daß das gesamte System
des Doppelbrandkessels immer erhitzt wird, gleichgültig, ob nur eine der Feuerstätten
beheizt wird, so daß sich hier Energieverluste ergeben.
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Bekannt ist aus der DE-OS 27 11 821 bei Zweikammerkesseln noch die
Maßnahme, die Rauchabgänge innerhalb eines gemeinsamen, wasserdurchflossenen Mantelgehäuses
für beide Feuerstätten bis zum Kaminanschluß getrennt zueinander ohne jede Verbindung,
jedoch im wesentlichen über die gesamte Kesselbreite
und damit auch
den jeweils anderen Feuerstättenkesselbereich übergreifend zu führen.
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Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Doppelbrandkessel mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sich die Führung
der Rauchabgänge erheblich vereinfacht, desgleichen der Gesamtaufbau eines solchen
Doppelbrandkessels und jederzeit von einer heizung auf eine Festbrennstoffheizung
übergegangen werden kann.
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Dabei ist besonders vorteilhaft, daß im Falle einer heizung die andere,
nicht beheizte Feuerstätte, also hier die für Festbrennstoffe geeignete Feuerstätte
vollständig kalt bleibt und auch nicht durch die Beheizung der einen Feuerstätte
erwärmt wird, daher auch nicht unter erheblichem Energieverlust wie ein Radiator
wirkt und erhebliche Wärmemengen lediglich durch die Mitbeheizung dem stets nach
außen gut belüfteten Kellerraum zuführt und der nutzbaren Verwertung zur Heizung
von Gebäuden entzieht.
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Ein weiterer Vorteil vorliegender Erfindung ist darin zu sehen, daß
jede Feuerstätte über ein eigenes Mantelgehäuse verfügt, welches wasserdurchflossen
ist, und daß die jeweiligen Wasserkreisläufe zueinander getrennt sind; es ist daher
ein leichter Transport und eine kostengünstige, unkomplizierte Montage erst am Einbauort
möglich.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und in diesen niedergelegt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß eine Verbindungseinrichtung
zwischen den beiden Wasserkreisläufen, die immer dann geschlossen ist,
wenn
nur eine der Feuerstatten beheizt ist, beispielsweise die ölverfeuernde Feuerstätte,
diese Unterbrechung der Wasserkreisläufe automatisch vornimmt, da sie syphonartig
ausgebildet ist und die Zufuhr von warmem Wasser aus dem Wasserkreislauf der beheizten
Feuerstätte zur unbeheizten verhindert.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Zweikammerkessel oder Doppelbrandkessel
längs der Linie 1-1 der Fig. 4, aus welchem die Zuordnung der parallel nebeneinanderstehenden
Einzelkessel erkennbar ist, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,
aus dem der Kesselbereich mit Boiler erkennbar ist, der besonders für eine ölbefeuerung
geeignet ist, Fig. 3 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 längs
der Linie 3-3 mit besonderer Darstellung des Kesselteils, der für die Festbrennstoffbefeuerung
geeignet ist,und Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 1 zur Verdeutlichung
der Rauchgasführung vom Festbrennstoffkessel zum öl- oder gasbefeuerten Kessel.
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Beschreibung der Erfindungsbeispiele Der Grundgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, einen Doppelbrandkessel oder Zweikammerkessel so auszulegen,
daß bei kompakten Abmessungen, die insbesondere auch eine einfache Teilung der beiden
Kesselhälften für Lagerung und Transport ermöglichen, eine besonders gute Energieausnutzung
gewährleistet ist. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß
der
Kesselteil des Doppelbrandkessels oder Zweikammerkessels, der den üblicherweise
ständig zu erhitzenden Boiler nicht enthält und gegebenenfalls auch seltener befeuert
wird - dies kann in geeigneter Weise der Kesselteil sein, der für eine Festbrennstoffbefeuerung
geeignet ist -, weder an der Befeuerung und Erhitzung teilnimmt, wenn der andere,
mit dem Boiler ausgestattete Kessel befeuert wird, noch erhitzt wird, noch von dem
Warmwasser, welches im Doppelmantelgehäuse strömt, durchflossen wird. Andererseits
ergibt sich aber bei Übergang auf die Festbrennstoffbefeuerung eine sehr gute Energieausnutzung.
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In den Figuren 1 bis 4 ist der erfindungsgemäße Doppelbrandkessel
oder Zweikammerkessel mit 1 bezeichnet; er umfaßt einen ersten Kesselteil 2 mit
einer Feuerstätte 3 für eine bl- oder Gasfeuerung und einen zweiten Kesselteil 4
mit einer Feuerstätte 5 für Festbrennstoffheizung. Jeder Kesselteil 2, 4 verfügt
über ein Mantelgehäuse 6, 7, welches beliebig wasserdurchflossen sein kann. Bevorzugt
sind lediglich die Seitenwände, der Rost 8 beim Kesselteil 4 für Festbrennstoffheizung,
die Umgebung der Rauchzüge und dergleichen wasserdurchflossen, während die Vor-
und Rückwände nicht notwendigerweise wasserdurchflossen zu sein brauchen; hier genügt
auch eine einfache Ausmauerung.
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Der Kesselteil 2 für die Ol- oder Gasbefeuerung umfaßt, wie die Figuren
1 und 2 zeigen, die Brennkammer 3 im oberen Teil und einen Boiler 9, der darunter
angeordnet ist; Brennkammer und Boiler 9 sind von Wasser umspült; ergänzend ist
eine Ladepumpe 10 vorgesehen, die heißes Wasser über einenLeitunqsteil 10a oben
abzieht und über einen Leitunqsteil 10b dem unteren Teil des Mantelgehäuses 6 zuführt,
so daß der noiler 9 von heißem Wasser umspült ist und nach dem Wärmetauscherprinzip
erwärmtes
Brauchwasser liefert. Zur Heizungszwecken wird das erhitzte Wasser weiter über einen
Vorlauf 11 und gegebenenfalls eine zweite Förderpumpe 12 abgezogen und über einen
Rücklauf 13 zugeführt; es handelt sich hier im wesentlichen um bekannte Maßnahmen,
so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht und im übrigen auch Modifikationen
ohne Änderung des erfindungsgemäßen Rahmens an diesen Systemen ohne weiteres möglich
sind. Im oberen Kesselbereich befindet sich noch eine Rohrschlange 14, die als Sicherheits-Schutzeinrichtung
arbeiten kann und für eine Abkühlung des Kesselwassers dann sorgt, wenn von einem
nicht dargestellten Sensor eine zu starke Überhitzung des Kesselwassers angezeigt
wird. Es erfolgt dann ein Zulauf von kaltem Wasser. Es ist aber auch möglich, diese
Rohrschlange 14 zur Erwärmung von Schwimmbecken und dergleichen einzusetzen.
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Zwischen der Brennkammer oder Feuerstätte 3 für die öl- oder Gasbeheizung
und dem Boiler 9 befinden sich Rauchzüge 15, die vom zweiten Kesselteil 4 stammen;
hierauf wird weiter unten noch eingegangen.Die Brennkammer 3 ist so ausgelegt, daß
die Flamme zunächst etwa mittig der Brennkammer, wie durch den Pfeil 16 angedeutet,
nach hinten brennt, dann eine Wende macht und in etwa gleichmäßiger kreisförmiger
Verteilung außen zurückströmt, woraufhin dann nach erneuter Umkehr die Flammen entsprechend
den Pfeilen A in die die Brennkammer konzentrisch umgebende Rauchzüge 17 einströmen
und wieder nach hinten zunächst in eine Rauchsammelkammer 18 und dann zum Rauchabgasstutzen
19 für die blbrennkammer 3 geführt werden. Es ergibt sich so eine besonders intensive
Energieausnutzung. Da die Rauchzüge 17 vom Kesselwasser umströmt sind, erwärmt sich
dieses und dient dann der Erhitzung des Boilers 9 bzw. der Raumheizung über Vorlauf
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und Rücklauf 13.
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Von wesentlicher Bedeutung ist, daß bei dieser zunächst angenommenen
ausschließlichen Beheizung des ersten Doppelbrandkesselteils 2 der andere Kesselteil
4 im wesentlichen völlig unbeeinflußt bleibt, d.h. er erwärmt sich praktisch nicht
und es findet in ihm auch keine Zirkulation des erhitzten Kesselwassers vom Kesselteil
2 statt.
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Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß Kesselteil 2 und Kesselteil
4 eigene, getrennte Mantelgehäuse 6 und 7 aufweisen, die wasserdurchflossen sind,
die aber sonst keine wesentlichen gemeinsamen Teile haben. Ein gemeinsamer Wasserkreislauf
entsteht nur dann, wenn der zweite Kesselteil 4, der die Feuerstätte 5 zur Festbrennstoffheizung
enthält, beheizt und in Betrieb genommen wird. In diesem Fall arbeitet dieser zweite
Kesselteil 4 auf den ersten Kesselteil 2, und zwar in mehrfacher Hinsicht. Erstens
ergibt sich eine intensive Erwärmung des ersten Kesselteils 2 dadurch, daß die heißen
Rauchgase des zweiten Kesselteils 4 eisen größeren Teil ihres Rauchgasweges im ersten
Kesselteil 2 zurücklegen - wie dies geschieht, wird weiter unten noch erläutert
- und zweitens strömt das erhitzte Kesselwasser des zweiten Kesselteils 4 jetzt
in den ersten Kesselteil 2,denn es ergibt sich eine Verbindung der beiden Kesselteile,
und zwar bevorzugt über Verbindungsanordnungen, die sich aufgrund der hydrodynamischen
Eigenschaften des erhitzten Wassers öffnen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist daher das Mantelgehäuse 7 des zweiten
Kesselteils 4 mit seinem wasserdurchflossenen Bereich mit nMantelgehäuse 6 des ersten
Kesselteils 2 nur über zwei Leitungen verbunden, nämlich einer ersten Leitung 20,
die einen Warmwasserzulauf vom Kesselteil 4 zum Kesselteil
2 bilden
kann, und einer zweiten Leitung 21, die den Rücklauf des abgekühlten Wassers übernehmen
kann. Diese Verbindungsanordnung ist insgesamt mit 23 bezeichnet und auf jeden Fall
so ausgelegt, daß nach einem syphonartigen Prinzip ein Verschluß bzw. ein öffnen
dieser Verbindungsanordnung 23 bewirkt wird, je nachdem, ob im ersten Kesselteil
2 oder im zweiten Kesselteil 4 geheizt wird. Nimmt man zunächst an, daß die Feuerstätte
3 beheizt wird, dann ergibt sich, da heißes Wasser nach oben steigt, etwa im Bereich
der Rohrschlange 14 das heißeste Wasser, welches über die einen nach unten abgeknickten
Leitungsteil 20a aufweisende Verbindungsleitung 20 nicht in das Mantelgehäuse 7
des zweiten Kesselteils 4 gelangen kann, da sich im Bereich 22 kühlers oder kaltes
Wasser befindet. Auch über ciie Rückleitung 21 ergibt sich keine Zirkulation, da
das unterhalb der Einmündung 23abei 24 angesetzte Rohr 21 notwendigerweise kühleres
Wasser führt als sich an der Einmündung 23 befindet.
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Die Rückleitung 21 mündet im übrigen auf der zum ersten Kesselteil
2 abgewandten Seite des Kesselteils 4 bei 25 in diesem ein.
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Ergänzend hierzu ist es selbstverständlich noch möglich, etwa in die
Rückleitung 21 wie bei 26 angedeutet ein Sperrventil beliebiger Art einzubauen,
welches auch thermisch gesteuert sein kann, und bei Heizung der Feuerstätte 3 durch
das dann in der Rückleitung 21 möglicherweise auftretende warme Wasser geschlossen
wird. Dieses Ventil 26 ist so auszulegen, daß es bei einer Befeuerung des zweiten
Kesselteils 4 stets geöffnet ist. Alternativ kann die Rückleitung 21 aber auch unten
in Form einer Rückleitung 21a angeordnet sein und benötigt dann aber ein Sperrventil
26a auf jeden Fall, damit keine Zirkulation auftritt. Das Sperrventil 26, 26a kann
auch handbetätigt oder thermostatisch oder elektrisch gesteuert sein.
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Wird hingegen die Feuerstätte 5 des zweiten lXesseltcils 4 in Betrieb
genommen, dann strömt das heiße Wasser vom Paum 22 über die bberlaufleitunq 20 in
den Kesselbereich des ersten Kesselteils 2 entsprechend dem Pfeil B, während sich
eine Rückströmung kühleren Wassers über die VerE)indungsleitung 21 und von deren
Einmündung 25 beispielsweise nach unten ergibt, entsprechend den Pfeilen C; der
Pfeil C' gibt die Zirkulation des im Kesselteil 4 erwärmten Kesselwassers nach oben
an.
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Im übrigen ist der zweite Kesselteil 4 für die Festbrennstoffheizung
so ausgelegt, daß die von diesem entwickelten Rauchgase insgesamt in Richtung auf
den ersten Kesselteil 2 geführt sind, d.h. in derZeichenebene der Fig. 1 nach links.
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Die Fig. 3 zeigt, daß zwei Rauchgasöffnungen bezüglich der Feuerstätte
5 vorhanden sind, eine untere Rauchgasöffnung 27 und eine obere Rauchgasöffnung
28, die alternativ, gesteuert über zugeordnete Rauchgassperrklappen 27a (s. Figur
1) und 28a auf einen Zwischenkamin oder Zwischenraum 29 arbeiten, der bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel gebildet sein kann von den Außenwandungen der zusammengestellten
beiden Kesselteile 2 und 4. Von diesem Zwischenkamin 29 gelangen die von der Brennkammer
oder Feuerstätte 5 entwickelten Rauchgase entweder von oben entsprechend dem Pfeil
D oder von unten entsprechend clem Pfeil E in einen gemeinsamen Rauchgassammelraum
30 (s. auch Fig. 4), von wo die Rauchgase durch kühlwasserumströmte einzelne Rauchgasabgänge
31 einem hinteren Rauchgassammelraum 32 und von dort zum Abgasstutzen 33 strömen.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß diese heißen, von der Feuerstätte 5 des zweiten
Kesselteils 4 stammenden Rauchgase den ersten Kesselteil 2 und die in ihm enthaltenen
Wassermengen schon intensiv erwärmen; hinzu kommt dann noch die Heißwasserzirkulation
durch die dann geöffnete
Verbindungsanordnung 23.
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Im einzelnen ist die Feuerstätte 5 für die Festbrennstoffheizung noch
so aufgebaut, daß sich günstige Abbrandeigenschaften für Holz einerseits bzw. für
Koks und Kohle andererseits ergeben; es ist ein Rost 8 vorgesehen (s. Fig. 3) sowie
eine obere Einfüllöffnung, die durch die gestrichelte Linienführung 34 angedeutet
ist. Wird beispielsweise Holz verbrannt, dann wird die untere Klappe 27a, die hier
im Zwischenkamin 29 angeordnet ist, geöffnet, so daß die Rauchgase durch die öffnung
27 entweichen; in diesem Falle holt der Kessel Luft von oben durch eine Luftklappe
36 und sorgt für einen unteren Abbrand bei Holz, wobei die Rauchgase entsprechend
dem Pfeil E strömen und dabei auch intensiv die äußere Wandung des ersten Kesselteils
2 erwärmen und berühren. Wird andererseits beispielsweise mit Koks geheizt, dann
ergibt sich ein Abbrand von unten nach oben, wobei die Luftzuführung durch eine
untere Luftklappe 37 erfolgt. Die heißen Rauchgase strömen dann durch die geöffnete
Klappe 28a von oben in den Zwischenkamin 29 ein und von dort durch die Rauchgaszüge
30, 31, 32 im ersten Kesselteil 2.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dann schließlich noch eine
dritte Rauchgasführung für die Feuerstätte 5 der Festbrennstoffbeheizung vorgesehen,
die eine etwa mittige Rauchgasöffnung 38 bildet, durch welche die Rauchgase sofort
über eine Sperrklappe 39 in die hintere Rauchgaskammer 32 und von dort zum Abgasstutzen
33 gelangen. Dieser Rauchgaszug 38, 39, 32, 33 wird vorteilhafterweise dann geöffnet,
wenn zur Vermeidung einer Verschmutzung der üblichen Rauchauszüge Papier verbrannt
wird oder wenn beabsichtigt ist, zum Nachfüllen von Festbrennstoff die Nachfüllklappe
34 zu öffnen. Man vermeidet dann ein Herausschlagen der Flammen.
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Die Betätigung der Klappe 39 für die direkte Rauchgasführung kann
von vorn mit Hilfe eines Drehgriffs 40 erfolgen (Fig. 4).
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Die Rauchgasklappen 27a und 28a, die wahlweise je für die Holz- oder
oksbefeuerung zu schließen oder zu öffnen sind, werden mittels Drehgriffen 41 und
42 (Fig. 3) betatigt.
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Die Erfindung ermöglicht ein sauberes unabhängiges fleizen mit verschiedenen
Brennstoffen unter optimaler Ausnutzung der verwendeten Brennstoffarten, denn jede
Brennkammer ist für die ihr zugeordnete Brennstoffart optimiert, wobei Wärmeverluste
vermieden sind.
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Der erfindungsgemäße Zweikammerkessel ist einfach aufgebaut und läßt
sich kostengünstig herstellen und bietet erhebliche Vorteile insbesondere bei knapper
werdenden Energievorräten.
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Beide Feuerstätten lassen sich auch gleichzeitig betreiben.
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Da die Rauchgaszüge für die Festbrennstoffeuerstätte auch dann erwärmt
sind, wenn die Feuerstätte 3 in Betrieb ist, ist eine sofortige Umschaltung auf
eine Festbrennstoffheizung möglich. Mittels einer geeigneten Thermostatsteuerung
läßt sich der erfindungsgemäße Doppelbrandkessel im Betrieb so auslegen, daß eine
unmittelbare Übernahme des Feuerungsbetriebes der einen Feuerstätte durch die andere
Feuerstätte bei Aufrechterhaltung der vorgegebenen Solltemperatur und ohne Unterschreitung
des Taupunktes möglich ist.
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Die Feuerstätte für öl- oder Gasbefeuerung gewährleistet ein volles
Ausbrennen der Flamme und die zwangsweise Rückführung der Abgase durch die heißesten
Zonen im oberen Bereich der Brennkammer. Hierdurch ist eine intensive nochmalige
Nachverbrennung der Abgase sichergestellt. Es ergibt sich insgesamt ein hoher feuerungstechnischer
Wirkungsgrad.
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Besonders vortcilhaft ist noch, daß der zugeordnete zweite esselteil
4 auch später an den Kesselteil 2 für die ölbe-feuerung noch angebaut werden kann,
wobei lediglich die Verbindungsanordnung 23 für die gemeinsame Wasserzirkulation
bei Festbrennstoffbeheizung und eine geeignete Abdichtung des Zwischenkamins 29
vorgenommen werden müssen. Dies kann am endgültigen Aufstellort geschehen, daher
läßt sich ein solcher Kessel auch noch nachträglich durch vergleichsweise schmale
Türöffnungen in ein Haus einbringen.
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Eine besonders vorteilhafte und eine einwandfreie Sperrwirkung gegenüber
einem Wasserkreislauf bei lediglicher Beheizung des ölbefeuerten Kessels bewirkende
Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn das untere Rücklaufrohr der Verbindungsanordnung
23 zwischen den beiden Kesseln so ausgebildet ist, wie es mit 21' in Fig. 1 bezeichnet
und dargestellt ist. Dieses Rücklaufrohr verfügt über einen ersten vertikal von
einer mittleren Einmündung im ölbefeuerten Kessel ausgehendes Rohrteil 45, an welches
sich ein zweites, horizontales Rohrteil 46 anschließt, welches an der kältesten
Stelle in den Festbrennstoffkessel einmündet. Diese kälteste Stelle befindet sich
im Mantelgehäuse unten auf der zum ölbeheizten Kessel abgewandten Seite bei 47.
Da bei einer Beheizung lediglich der Ölfeuerstatte 3 das in dessen Mantelgehäuse
zirkulierende Wasser immer wärmer ist als das Wasser in dem Festbrennstoffkessel,
kann es nicht durch die nach unten abgebogenen Rohrverbindungen der Verbindungsanordnung
23 in den Festbrennstoffkessel einfließen, der daher kalt bleibt. Bei einer solchen
Ausbildung sind keinerlei Absperrventile in den Verbindungsrohren 23, 21' erforderlich.