DE4132162C2 - Gasbetriebenes Raumheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein gasbetriebenes Raumheiz­ gerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gat­ tung sowie auf ein Beheizungsverfahren.

Bei mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Energiequellen ist man bemüht, den Schadstoffausstoß im Abgas soweit wie möglich zu reduzieren. Hierbei stellt NO_x ebenso ein Um­ weltgift dar, wie etwa CO, so daß man bemüht ist, den Aus­ stoß von NO_x einerseits und CO andererseits so gering wie möglich zu halten.

Aus der DE-37 40 997-A1 ist ein Verfahren und ein Brenner zum Verbrennen eines Gemisches aus Brennstoff und Primär­ luft bekannt, bei dem durch eine Abschirmung des Flammen­ fußes und damit einer gezielten Führung der Sekundärluft eine Absenkung der NO_x-Emission erreicht wird.

Bei gasbetriebenen Raumheizgeräten ist es zur NO_x-Reduzie­ rung bekannt, bei der Verbrennung im Bereich der Flammen­ spitzen Kühlstäbe einzusetzen, wodurch sich eine gewisse NO_x-Reduzierung ergibt. Bei modulierendem Betrieb, d. h. bei Änderung der jeweils geforderten Heizleistung über eine große Bandbreite der Wärmebelastung des Raumheizgerätes, sind der NO_x-Reduzierung durch Kühlstäbe Grenzen gesetzt. Ein Nachteil der Kühlstäbe besteht auch darin, daß der CO- Gehalt im Abgas ansteigt, wobei das Emissionsverhalten von NO_x und CO gegenläufig ist, d. h. über den Regelungsbereich gesehen, sinkt der NO_x-Gehalt bei zunehmender Leistung durch diese Maßnahme, während in ähnlicher Weise der CO-Ge­ halt steigt, der bei Vollast ein Maximum erreicht. Ein Vor­ teil der atmosphärischen Gasbrenner liegt aber darin, daß sie über einen sehr weiten Leistungsbereich modulierend be­ trieben werden können, d. h. etwa bis 30% ihrer Nennwärme­ belastung regelbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Warmheizgerä­ tes bzw. eines Raumheizverfahrens, bei dem sowohl der Aus­ stoß an NO_x als auch der Ausstoß an CO über einen weiteren Regelungsbereich reduzierbar ist sowie der Anteil an Abgas begleitenden Spalt- und Nebenprodukten.

Mit einem gasbetriebenen Raumheizgerät der eingangs bezeich­ neten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch ge­ löst, daß im Strömungsweg der Abgase des atmosphärischen Brenners der Gas-Infrarot-Strahlungsbrenner so angeordnet ist, daß die Abgabe des atmosphärischen Brenners an der Heizfläche des Strahlungsbrenners vorbeileitbar sind.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß Gas- Infrarot-Strahlungsbrenner eine sehr NO_x-arme Verbrennung gewährleisten, wenn sie in einem vergleichsweise hohen Lei­ stungsbereich arbeiten. Nachteilig ist bei derartigen Strahlungsbrennern aber, daß sie, um stabil arbeiten zu können, nur bis etwa 70 bis 75% ihrer ausgelegten Nennwär­ mebelastung zurückgeregelt werden können, danach werden derartige Brenner unstabil bzw. verlieren die oben angege­ benen besonderen Vorteile der NO_x-armen Verbrennung.

Mit der besonderen Zuordnung der Brenner im Heizgerät zu­ einander wird erreicht, daß neben der ohnehin durch die Brennerkombination erreichten starken NO_x-Minderung es auch zu einer erheblichen CO-Minderung durch eine Nachverbren­ nung der Abgase des atmosphärischen Brenners an der Heiz­ fläche des Strahlungsbrenners kommt.

Durch die erfindungsgemäße Kombination zweier sowohl in ih­ rem Regelungsverhalten als auch in ihrem Schadstoff-Aus­ stoßverhalten unterschiedlicher Brenner ist es möglich, den jeweils umweltfreundlichen Teil dieser Brenner optimal ein­ zusetzen, wenn über den üblicherweise zur Verfügung stehen­ den Bereich modulierend ein Raumheizgerät arbeiten soll.

Grundsätzlich ist ein Gasheizgerät mit Strahlungs- und Kon­ vektionswirkung aus der deutschen Patentanmeldung SCH- 14 139 X/36b bekannt. Bei diesem Heizgerät ist im unteren Fußbereich ein Strahlungsbrenner vorgesehen, dem oberhalb ein Gasbrenner zugeordnet ist, welcher Glühkörper aufweist, die mittels eines Gebläses von Luft umspült sind, wobei diese Luft dann zur Heizung dem Raum zugeführt wird. Eine Reduzierung der Schadstoffe in den Abgasen ist dort nicht vorgesehen.

Aus der DE-OS 19 12 403 ist ein selbstreinigender Gasback­ ofen bekannt, der die Schadstoffreduzierung bei der Pyroly­ se im Selbstreinigungsschritt anspricht. Dort werden für den Fall der Selbstreinigung zwei Brenner geschaltet, die das Innere des Ofens über 500°C erwärmen, wobei die Abbau­ produkte über eine breite Flammenschicht geführt werden, derart, daß rauch- und kohlenstoffenthaltende Bestandteile und Abbauprodukte von der Flamme verzehrt werden. Eine über ein breites Regelungsspektrum verlaufende Raumheizung ist mit einem derartigen Gerät nicht möglich.

Die Erfindung sieht in Ausgestaltung vor, daß der atmosphä­ rische Brenner und der Strahlungsbrenner je eine maximale Heizleistung aufweisen, die geringer ist als die maximale Leistung des Raumheizgerätes. So kann beispielsweise der atmosphärische Brenner so ausgelegt sein, daß er 55 bis 65% der Gesamtgeräte-Nennbelastung aufzubringen in der La­ ge ist, während der Strahlungsbrenner die restlichen 35 bzw. bis 45% übernimmt.

Zweckmäßig ist es, zur Regelung Gasmagnetventile mit Düsen­ drucküberwachern vorzusehen. So ist es damit möglich, bei mo­ dulierendem Betrieb und Erreichen von etwa 75% der Nennwär­ mebelastung des Heizgerätes die Gaszufuhr zum Strahlungsbren­ ner abzustellen, was durch die Düsendrucküberwacher erfolgen kann. Da 75% der Nennwärmebelastung einem bestimmten Düsen­ druck entspricht, läßt sich die Regelung so einstellen, daß bei Unterschreiten des Düsendruckes unter den vorbestimmten Wert der Druckwächter eine Phase der elektrischen Energielei­ tung zum Gasmagnetventil schaltet, so daß das Gasmagnetven­ til schließt und damit die Gaszufuhr zum Strahlungsbrenner unterbricht. Im niedrigeren Leistungsbereich arbeitet dann der atmosphärische Brenner mit den weiter oben schon angege­ benen Vorteilen eines vergleichsweise geringen NO_x-Aussto­ ßes, insbesondere aber eines geringen CO-Ausstoßes.

Zur Lösung der oben bezeichneten Aufgabe, umweltfreundliche Heizungen vorzusehen, sieht die Erfindung auch ein Verfahren zur Beheizung eines Raumes mittels eines Gasheizgerätes mit Verminderung von Schadstoffen in den Verbrennungsabgasen vor, wobei sich ein derartiges Verfahren dadurch auszeich­ net, daß ein Raumheizgerät mit einem atmosphärischen, flam­ mengekühlten Gasbrenner und mit einem integrierten Gas-Infra­ rot-Strahlungsbrenner eingesetzt wird, wobei zur Aufheizung des Raumes beide Brenner in dem Raumheizgerät in Vollast be­ trieben werden, bei Absinken der notwendigen Heizleistung die Brenner zurückgeregelt werden und bei Unterschreiten ei­ ner vorbestimmten Heizleistung ein Brenner abgeschaltet wird.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß ein atmosphäri­ scher Brenner zur Aufbringung von etwa 55 bis 65% und ein Strahlungsbrenner zur Aufbringung der restlichen 45 bis 35% der gesamt gewählten Nennwärmebelastung eingesetzt werden, wobei die höchsten individuellen Teilbelastungen bezogen auf das Gesamtgerät der jeweiligen Vollbelastung des eingesetz­ ten Brenners entspricht.

Zweckmäßig wird bei modulierender Brennerbelastung die Rege­ lung über Gasmagnetventile mittels Düsendruckes vorgenommen, wobei sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze macht, daß der Düsendruck etwa proportional zur jeweiligen Wärmebela­ stung steigt oder sinkt.

Um besonders optimale Heizleistungen bei Verringerung der Um­ weltbelastungen erreichen zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, daß der Strahlungsbrenner im Fal­ le des Erreichens von 75% seiner individuellen Nennwärmebe­ lastung bei sinkender Gesamtbelastung abgeschaltet wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise näher erläutert. Diese zeigt in der Figur eine perspek­ tivische Darstellung eines gasbetriebenen Raumheizgerätes nach der Erfindung.

Das allgemein mit 1 bezeichnete Raumheizgerät weist in sei­ nem Bodenbereich einen atmosphärischen Gasbrenner 2 mit ei­ ner Mehrzahl von Flammenöffnungen 3 auf, durch die beispiels­ weise Erdgas über die Zuführleitungen 4 nach oben strömt und nach Zündung verbrennt. Im dann entsprechenden Flammenbe­ reich sind im dargestellten Beispiel drei Kühlstäbe 5 vorge­ sehen, die die Flammen kühlen und damit den NO_x-Ausstoß in den Abgasen reduzieren sollen.

Im mit dem Pfeil 6 bezeichneten Strömungsweg der entstehen­ den Abgase ist im dargestellten Beispiel ein Gas-Infrarot- Strahlungsbrenner 7 innerhalb des Heizgerätes 1 angeordnet. Die dazugehörende individuelle Gaszuführleitung ist mit 4a bezeichnet. Erkennbar werden die entstehenden Abgase an der mit 8 bezeichneten Heizfläche des Strahlungsbrenners 7 vor­ beigeführt und können somit nachverbrannt werden.

Die Regelung der individuellen Gaszufuhr erfolgt über Gasma­ gnetventile mit Drucküberwacher, hier allgemein mit 9 be­ zeichnet und nicht näher dargestellt.

Die Wirkungsweise ist dabei die folgende:
Bei Vollast werden sowohl der atmosphärische Brenner 2 als auch der Strahlungsbrenner 7 je mit ihrer individuellen Vollast betrieben, wobei diese Summe dieser Teilvollasten der vollen Gerätewärmebelastung entspricht. Muß, z. B. bei Errei­ chen der vorbestimmten Raumtemperatur, zurückgeregelt wer­ den, wird zunächst die Gaszufuhr zu beiden Brennern mittels Düsendrucküberwacher und Steuern der Gaszufuhr geregelt. Wird bei weiterer Rückregelung etwa 75% der Nennbelastung des Strahlungsbrenners 7 erreicht, schaltet dieser ab und der atmosphärische Brenner übernimmt den weiteren Heizbe­ reich. Wird erneut eine höhere Heizleistung erforderlich, wird die Gaszufuhr zum Strahlungsbrenner 7 eingeschaltet, die Zündung erfolgt unmittelbar durch die Flammen des atmo­ sphärischen Brenners.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grund­ gedanken zu verlassen. So ist die Erfindung insbesondere nicht auf das dargestellte Konstruktionsbeispiel beschränkt. Der Strahlungsbrenner kann auf der einen Seite des Gasraumes angeordnet sein oder gegenüber oder auch in den Seitenflä­ chen, er kann auch aufgeteilt in kleine Einheiten umlaufend an den Wänden vorgesehen sein u. dgl. mehr.

Claims (7)

1. Gasbetriebenes Raumheizgerät mit einem atmosphärischen Gas­ brenner und einem Strahlungsbrenner zum wenigstens teilweise gemeinsamen Betrieb, wobei der atmosphärische Gasbrenner insbesondere mit einer Kühlstabeinrichtung im Flammenbe­ reich zur NO_x-Reduzierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg (6) der Abgase des atmosphärischen Bren­ ners (2) der Gas-Infrarot-Strahlungsbrenner (7) so angeord­ net ist, daß die Abgase des atmosphärischen Brenners (2) an der Heizfläche (8) des Strahlungsbrenners (7) vorbeileitbar sind.

2. Raumheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der atmosphärische Brenner (2) und der Strahlungsbren­ ner (7) je eine maximale Heizleistung aufweisen, die gerin­ ger ist als die maximale Leistung des Raumheizgerätes.

3. Raumheizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung Gasmagnetventile mit Düsendrucküberwacher (9) vorgesehen sind.

4. Verfahren zur Beheizung eines Raumes mittels eines Gasheiz­ gerätes mit Verminderung von Schadstoffen in den Verbren­ nungsabgasen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Raumheizgerät mit einem atmosphärischen, flammenge­ kühlten Gasbrenner und mit einem integrierten Gas-Infrarot- Strahlungsbrenner eingesetzt wird, wobei zur Aufheizung des Raumes beide Brenner in dem Raumheizgerät in Vollast be­ trieben werden, bei Absinken der notwendigen Heizleistung die Brenner zurückgeregelt werden und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Heizleistung ein Brenner abgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein atmosphärischer Brenner zur Aufbringung von etwa 55 bis 65% und ein Strahlungsbrenner zur Aufbringung der restlichen 45 bis 35% der gesamt gewählten Nennwärmebela­ stung eingesetzt werden, wobei die höchsten individuellen Teilbelastungen bezogen auf das Gesamtgerät der jeweiligen Vollbelastung des eingesetzten Brenners entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei modulierender Brennerbelastung die Regelung über Gasmagnetventile mittels Düsendruckes vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsbrenner im Falle des Erreichens von 75% seiner individuellen Nennwärmebelastung bei sinkender Ge­ samtbelastung abgeschaltet wird.