DE3014180A1

DE3014180A1 - Heizungseinrichtung mit keramischen brennkopf sowie mit einem brennraum und einem rekuperator aus keramik

Info

Publication number: DE3014180A1
Application number: DE19803014180
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr. 5110 Alsdorf Förster; Peter Dr. 5100 Aachen Quell
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4429830A; DE3014180C2

Description

Kernforschungsanlage Jülich O π -ι / λ ρ η

Gesellschaft mit beschränkter Haftung ^{υ 1}^ ' ^{ö υ}

Ämtliches Aktenzeichen: P 3o 14 I80.I

Heizungseinrichtung mit keramischem Brennerkopf sowie mit einem Brennraum und einem Rekuperator aus Keramik

Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 3o 14 245.1-16)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungseinrichtung mit einem keramischen Brennerkopf, der eine Vielzahl benachbart angeordneter, parallel zum Brennermund geführter Strömungskanäle mit schlitzförmigem Querschnitt für Brennstoff und Oxidationsmittel aufweist. An den mit einer regelbaren Brennstoffzufuhr versehenen Brennerkopf schließt sich ein Brennraum aus Keramik an. Dem Brennraum ist ein keramischer Rekuperator mit benachbart angeordneten parallel geführten Ströumgskanälen schlitzförmigen Querschnitts für das im Brennraum erhitzte Heißgas und für ein im Wärmeaustausch mit dem Heißgas stehendes Medium nach-

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geschaltet. Der Rekuperator weist in Strömungsrichtung des Heißgases gesehen, eine erste Wärmeaustauschzone zur Erwärmung von Heizungszwecken dienendem Heißwasser und eine nachgeschaltete zweite Wärmeaustauschzone zur Erwärmung von warmen Brauchwasser auf. Die Erfindung geht insoweit vom Patent... (Patentanmeldung P 3o 14 245.1-16) aus.

Heizeinrichtungen dieser Art werden für die Heizung von Wohnräumen oder Wohngebäuden und die Erwärmung von Brauchwasser verwendet. Die Ausbildung aller Teile der Heizeinrichtung, wie Brennerkopf, Brennraum und Rekuperator aus keramischem Werkstoff läßt neben hohen Brennraumtemperaturen auch eine weitgehende Energierückgewinnung zu. Im Rekuperator kann das Heißgas bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt werden, ohneTSorrossionsprobleme auftreten. Um die im Rekuperator rückgewinnbare Energie optimal nutzen zu können, weist der Rekuperator zwei Wärmeaustauschzonen auf, von denen ,die erste zur Erwärmung von Heizungszwecken dienendem Heizwasser, die zweite zur Erzeugung warmen Brauchwassers dient. Die. Heizeinrichtung, besteht bevorzugt aus einem einheitlichen keramischen Block, der Brennerkopf, Brennraum und Rekuperator umfaßt. Bezogen auf die erzeugbare Heizleistung weist eine Heizeinrichtung dieser Art einen äußerst geringen Raumbedarf auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Heizeinrichtung der oben genannten Art die Brennstoffenergie zur Erwärmung von Heizwasser und Brauchwasser optimal zu nutzen.

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Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch angegebene Ausbildung der Heizeinrichtung gelöst. Danach wird in an sich bekannter Weise der zur Erwärmung des Brauchwassers dienenden Wärmeaustauschzone des Rekuperators ein Wärmetauscher nachgeschaltet, der von Heizwasser durchströmbar ist. Der Wärmetauscher ist über einen B^ypaß zwischen Vorlaufleitung und Rücklaufleitung am Heizwasserkreislauf angeschlossen. Dieses an sich bekannte System wird von zwei Reglern gesteuert, wovon der eine in Abhängigkeit von der Temperatur im Speicherbehälter für Warmwasser die Durchflußmenge des Heizwassers im Wärmetauscher steuert, der andere in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizwassers in der Vorlaufleitung die Brennstoffzufuhr zum Brennerkopf sowie die den Rekuperator durchsetzende Heißgasmenge reguliert. Mit dieser Ausbildung der Heizeinrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, den von der Jahreszeit abhängigen Energiebedarf für Heizungszwecke und den Bedarf von warmem Brauchwasser bei niedrigstem Brennstoffverbrauch zu decken*

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Heizungseinrichtung weist einen keramischen Brennerkopf 1 sowie einen keramischen Rekuperator auf, die zu einem einheitlichen keramischen Block in der Weise zusammengefügt sind, daß zwischen Brennermund 3 des Brennerkcpf&s 1 und Heißgasein-

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laß 4 des Rekuperators 2 ein Brennraum 5 ausgebildet ist. Brennerkopf 1 und Rekuperator 2 weisen eine Vielzahl parallel geführter Strömungskanäle mit schlitzförmigem Strömungsquerschnitt auf. Hinsichtlich der Anordnung der Strömungskanäle sind Brennerkopf und Rekuperator gleich aufgebaut. Dem Brennerkopf wird über die regelbare Brennstoffzuführung im Ausführungsbeispiel gasförmiger Brennstoff und über den Einlaß 7 Verbrennungsluft zugeführt. Soll statt gasförmigem Brennstoff ein flüssiger Brennstoff verwendet werden, so weist der Brennerkopf Strömungskanäle mit porösen Trennwänden auf, die vom Brennstoff durchdrungen werden können. In den Brennerkopf wird vorgewärmte Verbrennungsluft eingeführt, in die der Brennstoff von der Oberfläche der porösen Wände aus verdunstet.

Keramische Brennerköpfe und keramische Rekuperatoren der vorgenannten Art sind in der deutschen Patentschrift (Deutsche Patentanmeldung P 28 53 3o9,7) sowie in der deutschen Patentschrift (Deutsche Patentanmeldung P 27 o7 29ό^81 beschrieben.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist der Rekuperator 12 zwei Warmeaustauschzc-nen B, 9 auf. In Strömungsri-cnizung des Heißgases -gesehen, die in der Zeichnung als ein mit -gesi^rachelten ünien markierter Pfeil angegeben -ist., folgt auf den -Brennraum 5 als erste Wärmeaustauschzone 8 eine Heizungszwecken dienende Zone zur Erwärmung von Heizwasser. In der zweiten Wärmeaustauschzone 9 Wird Brauchwasser erwärmt.

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An der Wärmetauscherzone 8 ist im Bereich des Heißgaseinlasses 4 eine Vorlaufleitung 1o angeschlossen, mit der das in der Wärmeaustauschzone 8 im Gegenstrom zum Heißgas geführte Heizwasser zu den Heizkörpern 11 geführt wird. Nach Durchlauf der Heizkörper 11 strömt das Heizwasser in einer Rücklaufleitung 12 von einer Förderpumpe 13 gefördert zum Heizwassereintritt 14 am Rekuperator 2 zurück. Zwischen Vorlaufleitung 1o und Rücklaufleitung 12 des Heizwasserssystems ist über ein Dreiwegeventil 15 ein B^ypaß 16 angeschlossen, der zu einen Wärmetauscher 17 zur Erwärmung von Brauchwasser führt. Das Brauchwasser strömt, zum Wärmetauscher 17 über eine Warmwasserleitung 18, die am Brauchwasseraustritt 19 der Wärmeaustauschzone 9 des Rekuperators 2 angeschlossen ist. Die Wärmeaustauschzone 8 und der Wärmetauscher 17 sind hintereinander geschaltet und werden vom Brauchwasser im Gegenstrom zum Heißgas bzw. im Gegenstrom zum Heizwasser durchsetzt. Die Warmwasserleitung 18 mündet in einen Speicherbehälter 2o für warmes Wasser, aus dem über die Brauchwasserleitung 21 je nach Bedarf warmes Wasser entnehmbar ist. Frischwasser erhält der Speicherbehälter 2o über eine Zuleitung 22. Im Ausführungsbeispiel wird das Brauchwasser .von einer Förderpumpe 23, die in einer Verbindungsleitung 24 zwischen Speicherbehälter 2o und Brauchwassereintritt 25 an der Wärmeaustauschzone 9 des Rekuperators 2 eingesetzt ist, im Kreislauf gefördert.

Zur Regelung der Heizeinrichtung dient ein Regler 26, der in Abhängigkeit von der von einem Thermostat 27 gemessenen Temperatur im Speicherbehälter 2o das

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Dreiwegeventil 15 einstellt, und ein Regler 28, der Brennstoffzufuhr und Heißgasmenge in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizwassers in der Vorlaufleitung 1o steuert. Die Temperatur in der Vorlaufleitung 1ο wird von einem in der Vorlaufleitung eingesetzten Thermostat 29 gemessen . Der Regler 28 stellt die Brennstoffzufuhr 6 ein und steht in Wirkverbindung mit einer Drosselklappe 3o, die vor einem Sauggebläse 31 in einer am Gasausgang 32 des Rekuperators 2 angeschlossenen Abgasleitung 33 eingesetzt ist. In Abhängigkeit von der STellung der Drosselklappe 3o wird die den Rekuperator durchströmende Heißgasmenge und zugleich die dem Brennerkopf 1 zugeführte Verbrennungsluftmenge geregelt.

In der Wärmeaustauschzone 9 wird das Heißgas bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt. Das dabei in den Strömungskanälen für das Heißgas gebildete Kondensat wird in einer am Gasausgang 32 des Rekuperators 2 angebrachten Wanne 34 aufgefangen und fließt über eine Kondensatleitung 35 aus der Heizeinrichtung ab.

Vom Regler 28 wird der Betriebszustand der Heizungseinrichtung für eine vorgegebene Vorlauftemperatur des Heizwassers so bestimmt, daß ein Dauerbetrieb des Brennerkopfes möglich ist. Der Speicherbehälter 2o ist derart ausgelegt, daß kurzzeitig mehr warmes Brauchwasser entnehmbar ist, als bei maximaler Lei jtung der Heizeinrichtung erzeugt werden kann. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Speicherbehälter jeweils in den Zeitabschnitten, in denen keine Warm-

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Wasserentnahme erfolgt,von der Heizeinrichtung mit Brauchwasser gewünschter Temperatur wieder auffüllbar ist. Um die Heizeinrichtung auch dann betreiben zu können, wenn nur Heizwasser für die Heizkörper 11 benötigt wird, ist die Warmeaustauschzone 8 so ausgelegt, daß das Heißgas bei Eintritt in die Warmeaustauschzone 9 schon bis zur Taupunkttemperatur abgekühlt ist. Eine Verdampfung des in der Warmeaustauschzone 9 stehenden Brauchwassers tritt dann nicht ein. Der Brauchwasserkreislauf kann abgestellt werden.

Leerseite

Claims

j NACHG ERElCHT

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Patentanspruch

eizungseinrichtung mit keramischen Brenner-

'' kopf, der eine Vielzahl benachbart angeordneter, parallel zum Brennermund geführter Strömungskanäle mit schlitzförmigem Querschnitt für Brennstoff und Oxidationsmittel aufweist, und mit einem Brennraum aus Keramik, der sich an den mit einer regelbaren Brennstoffzufuhr versehenen Brennerkopf anschließt, sowie mit einem keramischen Rekuperator mit benachbart angeordneten, parallel geführten Strömungskanälen schlitzförmigen Querschnitts für im Brennraum erhitztes Heißgas und ein im Wärmeaustausch mit dem Heißgas stehendes Medium, wobei der Rekuperator in Strömungsrichtung des Heißgases gesehen eine erste Wärmeaustauschzone zur Aufbereitung von Heizungszwecken dienendem Heizwasser und eine nachgeschaltete zweite Wärmeaustauschzone zur Aufbereitung von warmem Brauchwasser aufweist, nach Patent...{Patentanmeldung P 3Q 3 4 245.1-1 6) , d ^ 4 ii r c h g e— kenn ze i c ΐ ο e t₁ daß in an sich bekannter Weise am Rekuperator ein -den Helßgasstrom steuernder Durchflußregler vorgesehen ist und eine ^das in der zweiten Wärmeaustauschzone aufbereitete warme Brauchwasser führende "Warmwasserleitung Π81 über einen vom Heizwasser durchströmbaren Wärmetauscher O 7) zu einem Speicherbehälter (20) fü-r Warmwasser geführt ist, daß der Wärmetauscher VXT) über einenByjpaß {16) zwischen Vorlauf leitung {Τι)") undRücklaufleitung (12) am Heizwasserkreislauf angeschlossen ist, daß die im Bypaß XVo) strömende Heizwassermenge von einem Regler (26) In Abhängigkeit von der Temperatur im Speicher^

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behälter (2o) für Warmwasser gesteuert wird und
daß ein Regler (28) zur Steuerung der Brennstoffzufuhr zum Brennerkopf (1) und des HeipgaÄstromes im Rekuperator (2) in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizwassers in der Vorlaufleitung (1o)
vorgesehen ist.

BAD ORIGINAL .