DE3927416C2 - Gaszentralheizungsbrenner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaszentralheizungsbrenner mit mehreren einzelnen Brennern in einer Brennkammer, denen jeweils über Kombiarmatur, über Gaszufuhrregler gesteuerte Magnetventile und Mischeinrichtungen mit Luft gemischtes Brenngas zugeführt wird, wobei mindestens drei fest eingestellte Brenner mit jeweils unterschiedlichen Heizleistungen in einer Brennkammer vorhanden sind.

Heizkessel von Zentralheizungsanlagen werden in den meisten Fällen mit Gas betrieben. Für die Befeuerung der Heizkessel von Zentralheizungen werden dabei Brenner verwendet, durch deren Flammenbereich Leitungen, oft in Form von Leitungsbündeln, geführt werden, in denen das Wärmeübertragungsmedium, in den meisten Fällen Wasser, zirkuliert. Um den Flammenbereich des Brenners möglichst groß zu gestalten, sind die Brenner in Form von Brennrohren, den sogenannten Flächenbrennern, gestaltet, die an ihrer Oberfläche mehrere Öffnungen aufweisen, durch die das Gas/Luftgemisch strömt und oberhalb der Austrittsöffnung verbrennt. Das Gas/Luftgemisch wird dadurch bereitgestellt, daß aus einem Magnetventil freigesetztes Gas unter dem Strömungsdruck in das vom Magnetventil beabstandete Brennrohr strömt und dabei Umgebungsluft mitreißt. Der Staudruck in dem Brennrohr ist somit nur geringfügig höher als der Atmosphärendruck. Aus diesem Grund werden derartige Brenner im Gegensatz zu den mit einem Überdruck arbeitenden Gebläsebrennern auch als atmosphärische Brenner bezeichnet. Von solchen Brennrohren sind entweder ein oder zur Erhöhung der Heizleistung einer Zentralheizungsanlage mehrere gleichartige Brennrohre innerhalb einer Brennkammer unter einem Heizkessel angeordnet und werden von einer Versorgungseinheit einheitlich mit dem Gemisch Brenngas/Luft versorgt. Eine Variation oder Anpassung der Heizleistung an einen unterschiedlichen Wärmebedarf ist bei diesen herkömmlichen Systemen nicht möglich.

Im Stand der Technik ist auch ein stufenlos regelbar einzelner Brenner mit oder ohne Verbrennungsluftregulierung bekannt, der Leistungsbereiche zwischen 40 und 100% der maximalen Leistung abdecken kann. Dieser Brenner kann jedoch nicht mit weniger als 40% der Maximalleistung betrieben werden, da bei zu geringer Strömungsgeschwindigkeit aus den Austrittsöffnungen entsprechend der Zündgeschwindigkeit des zündfähigen Gemisches ein Durchschlagen der Flammen in die Brennrohre auftreten kann, und da das Mischungsverhältnis Brenngas/Luft verschlechtert wird und somit der Wirkungsgrad des Brenners abnimmt.

Die Optimierung des Mischungsverhältnisses Brenngas-Luft ist auch vom verwendeten Brennertyp abhängig, und diese Optimierung ist mitbestimmend für den Wirkungsgrad der Gasfeuerstätte. Der Wirkungsgrad wird dabei üblicherweise über den Gehalt an Kohlendioxid im Abgas bestimmt und liegt bei einer optimalen Einstellung des Mischungsverhältnisses Brenngas-Luft bei etwa 10% Kohlendioxid im Abgas.

Der Wirkungsgrad der Gasfeuerstätte kann auch dadurch beeinflußt und herabgesetzt werden, daß bei der Inbetriebnahme und bei An- und Abschalten eines Brenners im Betrieb je nach Zündhäufigkeit erhebliche Verluste an Brenngas auftreten. Es sind derartige Lösungen vorgeschlagen worden, zur Erzielung eines breiteren Leistungsspektrum die Brenner zu takten, d. h., je nach Wärmebedarf an- und auszuschalten, jedoch zeigen derartige Anlagen entsprechend erhebliche Verluste an ungenutztem Brenngas.

Es sind auch als einfache Lösungen Zwei-Stufen-Brenner vorgeschlagen worden, die mit zwei Heizstufen für die Erwärmung des Heizkessels sorgen, jedoch ist auch hier der angebotene Leistungsbereich nicht zufriedenstellend.

Bei Großfeuerungsanlagen wie beispielsweise einer Fernwärmeanlage ist es nun bekannt, einen Dampfkessel mit mehreren Brennern zu beheizen. Bei solchen Brennern handelt es sich dann üblicherweise um Gebläsebrenner, die einzeln in einer Kesseleinheit für die Erwärmung der Wärmeübertragungsmedium sorgen. Für jeden dieser Brenner ist die zugeführte Luft in einem bestimmten Verhältnis zum zugeführten Brennstoff geregelt. Für diesen Zweck sind Regler vorgesehen, die von einer Steuereinheit angesteuert werden. Zum Zünden der Brenner wird jedem der Brenner eine bestimmte Luftmenge und eine bestimmte Brennstoffmenge eines Brennstoffes wie Gas oder vergaster brennbarer Flüssigkeiten wie Öl zugeführt. Dazu ist erforderlich, jedem Brenner jeweils einen Mengenregulator für die Luft und für die Brennstoffzuführung mit jeweils einer Ansteuereinrichtung zuzuordnen.

Dieses aufwendige Verfahren wird durch die Lösung der DE 36 38 410 A1 vereinfacht, wobei bei einem Dampfkessel, der mit mehreren Brennern beheizt wird, für jeden dieser Brenner die zugeführte Luft in einem bestimmten Verhältnis zum zugeführten Brennstoff über eine für alle Brenner gemeinsame Ansteuereinrichtung geregelt wird. Die dabei eingesetzten Brenner sind gleichartig und besitzen somit jeweils die gleiche Heizleistung. Aufgrund der gleichen Heizleistung ergibt folglich die Zuschaltung weiterer Brenner eine stufenförmige Erhöhung der Heizleistung bis zur maximalen Leistung. Die zuvor beschriebene Feuerungsanlage besitzt jedoch den Nachteil, daß die beschriebene Anlage aufwendig ist und aufgrund der Verwendung von Gebläsebrennern nur für große Feuerungsanlagen verwendbar ist. Im übrigen sind derartige Brenner für die Befeuerung von Dampfkesseln bestimmt, die wiederum eine erheblich aufwendigere Technik erforderlich machen.

Ein atmosphärischer Flächenbrenner für Gaskessel ist in der DE 27 45 687 A1 beschrieben. Dieser Flächenbrenner mit zwei Brennerleisten unterschiedlicher Größe läßt jedoch bauartbedingt nur zwei Betriebsstufen zu und erfordert ein aufwendiges, doppelwandiges Zuleitungssystem.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Gaszentralheizungsbrenner bereitzustellen, der einen breiten Leistungsbereich abdecken kann, keine oder nur geringe Mengen an Brenngas ungenutzt läßt und ein gleichmäßiges Wärmeangebot bei unterschiedlichen Heizbedingungen ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung eines Gaszentralheizungsbrenners mit mehreren einzelnen Flächenbrennern in einer Brennkammer, denen über ein Magnetventil und eine Mischeinrichtung mit Luft gemischtes Brenngas zugeführt wird, wobei die Magnetventile durch einen Gaszufuhrregler gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei fest eingestellte Flächenbrenner mit jeweils unterschiedlichen Heizleistungen in einer Brennkammer vorhanden sind, daß einer dieser Brenner ein während des gesamten Betriebes der Heizungsanlage betriebener Grundlastbrenner ist, der eine Heizleistung von 10% der Summe der Heizleistungen aller Brenner besitzt, und daß die übrigen unterschiedlich eingestellten Brenner je nach benötigter Heizleistung bis zur maximalen Leistung bei Betrieb aller Brenner zu- oder abgeschaltet werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Gaszentralheizungsbrenner wird hoher Wirkungsgrad bei allen Leistungsstufen erzielt, da jeder Brenner und somit auch die gesamte Einheit für jede Heizleistung optimal voreingestellt ist. Durch den während des Betriebes der Heizung immer in Betrieb befindlichen Grundlastbrenner wird der Verschleiß an den Zündeinrichtungen vermindert, und die Verluste an Brenngas, die bei den im Stand der Technik taktenden Brennern auftreten, werden vermieden. Wenn die weiteren Brenner zugeschaltet werden, läuft das Überzünden gleichförmig und nahezu geräuschlos ohne die Entstehung von Druckwellen, die zu einer mechanischen Belastung der Brennkammer beitragen, ab.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Gaszentralheizungsbrenner mit einem Grundlastbrenner versehen, der eine Heizleistung von 10% der Summe der Heizleistungen aller Brenner besitzt. Diese Ausführungsform ist aus dem Grund vorteilhaft, da der Grundlastbrenner so dimensioniert ist, daß er in den Übergangszeiten in Herbst und Frühjahr allein zur Beheizung ausreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gaszentralheizungsbrenner drei Brenner in einer Brennkammer auf, deren Heizleistung im Verhältnis von 1 : 3 : 6 steht. Diese Ausführungsform ist den Anforderungen an ein Heizsystem in den europäischen Breiten besonders angepaßt.

Die Erfindung wird nun anhand der schematischen Zeichnungen A und B weiter erläutert.

Dabei zeigen

Fig. A eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gaszentralheizungsbrenners, und Figur B einen schematischen Querschnitt durch die verkapselte Ausführungsform der Mischeinrichtung/Brenner-Anordnung des erfindungsgemäßen Brenners.

Wie in Fig. A gezeigt strömt Gas durch die Leitung 1 über die Kombiarmatur 2 mit Druckregler und Sicherheitsabsperrventil und über die über Gaszufuhrregler gesteuerten Magnetventile 3 und die Mischeinrichtungen 4 durch die Leitungen 1a zu den in einer Brennkammer 5 befindlichen Brennern B1, B2 und B3. Die Verbrennungsluft wird dabei in der Mischeinrichtung 4 zugemischt. Damit durch den abgeschalteten Brenner keine wärmeaufnehmende Luft strömt, ist der Brenner wie in Fig. B gezeigt gekapselt. Primär- und Sekundärluft werden über eine Klappe 6 oder einen schaltbaren Ventilator gesteuert. Die drei Brenner B1, B2 und B3 sind innerhalb der Brennkammer 5 unterhalb des nicht dargestellten Heizungskessels gezeigt. In Fig. B sind mit 1a, bzw. 4a die Gasleitung 1 zum Brenner und die Mischeinrichtung 4, jeweils aus Fig. A bezeichnet.

Claims (2)

1. Gaszentralheizungskesselbrenner mit mehreren einzelnen Flächenbrennern (B1, B2, B3) in einer Brennkammer (5), denen jeweils über ein Magnetventil (3) und eine Mischeinrichtung (4) mit Luft gemischtes Brenngas zugeführt wird, wobei die Magnet­ ventile durch einen Gaszufuhrregler ge­ steuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei fest eingestellte Flächen­ brenner (B1, B2, B3) mit jeweils unter­ schiedlichen Heizleistungen in einer Brennkammer vorhanden sind, daß einer dieser Flächenbrenner (B1, B2, B3) ein während des gesamten Betriebes der Heizungsanlage betriebener Grundlastbrenner ist, der eine Heizleistung von 10% der Summe der Heizleistungen aller Brenner besitzt, und daß die übrigen unterschiedlich eingestellten Brenner, je nach benötigter Heizleistung bis zur maximalen Leistung bei Betrieb aller Brenner zu- oder abgeschaltet werden können.

2. Gaszentralheizungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Brenner in einer Brennkammer vorhanden sind, deren Heizleistung im Verhältnis von 1 : 3 : 6 steht.