DE69118432T2

DE69118432T2 - Brennwertkessel mit Wärmetransportflüssigkeit

Info

Publication number: DE69118432T2
Application number: DE69118432T
Authority: DE
Inventors: Andre Kerautret
Original assignee: Geminox SAS
Current assignee: Bosch Thermotechnologie SAS
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2011-05-11
Also published as: EP0456582A1; EP0456582B1; FR2661976A1; FR2661976B1; DE69118432D1; ATE136354T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennwertkessel für Wärmetransportflüssigkeit
Brennwertkessel weisen zahlreiche Vorteile und insbesondere einen hervorragenden Wirkungsgrad auf.
Unter den bekannten Brennwertkesseln, die allgemein mit einem Wärmetauscher zwischen einer Wärmetransportflüssigkeit und den Rauchgasen eines Brenners versehen sind, wobei die Wärmetransportflüssigkeit die Beheizung einer Einrichtung bewirkt, gibt es einige, deren Tauscher auch als Kondensator dient.
Bei dieser Kesselart muß der Tauscher zwangsläufig insgesamt aus einem hochkorrosionsfesten Material, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt werden, wodurch erheblich höhere Kosten entstehen.
Bei einer anderen bekannten Kesselart sind die Kessel mit einem ersten Tauscher für die Heizflüssigkeit aus einem wenig aufwendigen Material versehen, um den größten Teil der durch den Brenner erzeugten Energie aufzunehmen. Mit diesem ersten Tauscher in Reihe ist ein Kondensator aus korrosionsfestem Material zusätzlich angeordnet, der dazu dient, die restliche Energie der Rauchgase aufzunehmen und die Kondensation zu bewirken.
In der Anmeldung FR-A-2444899 ist im übrigen ein Brennwertkessel für Wärmetransportflüssigkeit beschrieben, der mit einem Brenner, einem Wärmetauscher, der dem Wärmetausch zwischen den Rauchgasen und der Wärmetransportflüssigkeit dient und einen Hohlkörper, in dessen unterem Teil der vorerwähnte Brenner angeordnet ist, und einen Mantel für den Umlauf der Wärmetransportflüssigkeit aufweist, und mit einem Kondensator versehen ist, in welchem die Flüssigkeit umläuft und der in Reihe mit dem Tauscher angeordnet ist, wobei letzterer und der Kondensator im wesentlichen vertikal sind und untereinander in Verbindung stehen, um das Strömen der Rauchgase durch ihre oberen Teile zu ermöglichen, während die Auslässe für letztere und für das Kondensat im unteren Teil des Kondensators vorgesehen sind derart, daß eine Zirkulation der Rauchgase von unten nach oben im Tauscher und von oben nach unten im Kondensator gewährleistet ist und das Kondensat in derselben Richtung wie die Rauchgase strömt.
Außerdem beschreibt EP-A-0192862 auch ein System, welches vor allem mit einem Kessel und wenigstens einem in Reihe geschalteten Wärmetauscher versehen ist.
Die Erfindung betrifft einen Kessel der in der vorstehend angeführten französischen Patentanmeldung erwähnten Art. Ein Kessel gemäß der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Flüssigkeitskreislaufes des Kondensators direkt mit dem Mantel des Flüssigkeitskreises durch wenigstens eine Leitung in Verbindung steht, die am oberen Teil der letzteren angeschlossen ist.
Eine Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kondensator ein im wesentlichen paralleles und vertikales Rohrbündel für den Umlauf der Rauchgase aufweist, wobei die Flüssigkeit zwischen diesen Rohren zirkuliert, während ein Kondensatsammler unterhalb der Rohre angeordnet ist, die in diesen Sammler münden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der untere Teil des Mantels für den Kreislauf der Wärmetransportflüssigkeit mit wenigstens zwei Vorlaufleitungen für erwärmte Flüssigkeit für wenigstens zwei Heizkreise versehen, während die Rücklaufleitungen dieser Heizkreise am Kondensator angeschlossen sind.
In diesem Fall und gemäß einer Ausführungsform ist eine der Vorlaufleitungen für wenigstens zwei Heizkreise vorgesehen, während wenigstens die eine der Rücklaufleitungen der Heizkreise am oberen Teil des Kondensators angeschlossen ist und wenigstens eine andere am unteren Teil angeschlossen ist.
Vorzugsweise ist die eine wenigstens der Vorlaufleitungen für die erhitzte Flüssigkeit mit einem Mischer versehen, der am Flüssigkeitskreislauf des Kondensators angeschlossen ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wie vorstehend angegeben ist eine der Vorlaufleitungen für einen ersten Raum-Heizungskreis vorgesehen und mit einem Mischer versehen, der an den Flüssigkeitskreislauf des Kondensators angeschlossen ist, wobei seine Rücklaufleitung am unteren Teil des Kondensators angeschlossen ist, während die andere Vorlaufleitung für wenigstens einen Brauchwasser-Heizkreis vorgesehen ist und seine Rücklaufleitung am oberen Teil des Kondensators angeschlossen ist. In diesem Fall ist der Mischer des ersten Raum-Heizungskreises am Kondensator im wesentlichen auf derselben Höhe angeschlossen wie die Rücklaufleitung dieses Heizungskreises, während ein zweiter Raum-Heizungskreis parallel zum Brauchwasser-Heizkreis angeschlossen ist.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehen, ohne weiteres verständlich, wobei auch andere besondere Merkmale erkennbar werden. Es zeigen:
Fig. 1 im Schema und im Schnitt einen Kessel gemäß der Erfindung,
Fig. 2 insbesondere in Explosionsdarstellung und abgebrochen einen Kondensator gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein Schema einer vollständigen Anlage mit einem Kessel gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen mit einem beispielsweise mit Öl betriebenen Brenner 1 versehenen Kessel, der unten an einem Wärmetauscher 2 angeordnet ist, der von einem zylindrischen Körper 3 gebildet wird, welcher vertikal angeordnet und von einem Mantel 4 für Wärmetransportflüssigkeit, insbesondere Wasser, umgeben ist. Zur Verbesserung des Wärmeaustausches ist das Innere des zylindrischen Körpers 3, in welchem die Rauchgase zirkulieren, mit Schikanen 5 versehen, die Gegenstand eines anderen Patentes sind, wobei der obere Teil mit einem Topf 6 versehen ist, in welchen die Rauchgase eintreten, die ihn durch eine Öffnung 7 verlassen können, an welcher ein Abschnitt 8' einer Rohrleitung 8 angeschlossen ist.
Der Abschnitt 8' der Rohrleitung 8 setzt sich über einen Abschnitt 8'' fort, der oben in einen Kodensator 9 mündet.
Die Abschnitte 8' und 8'' bilden so eine im wesentlichen horizontale Verbindungsrohrleitung 8 zwischen den oberen Bereichen von Tauscher 2 und Kondensator 9.
Der Kondensator 9 wird, wie dies insbesondere Fig. 2 zeigt, von einem vertikalen Zylinder 10 gebildet, in welchem mehrere vertikale Rohre 11 für die Zirkulation des Rauchgases angeordnet sind, wobei zwischen ihnen Heizwasser in Verbindung mit dem Wassermantel 4 zirkuliert, wie dies im folgenden erläutert wird.
Die Kondensation findet demnach in den Rohren statt, die mit ihren unteren Enden in ein Sammelgefäß 12 für das Kondenswasser münden. Am Sammelgefäß 12 ist ein Abführrohr 13 für die Gase und ein Ablaufrohr 14 für das Kondenswasser angeschlossen.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der obere Teil des Wassermantels 4 höher angeordnet als der obere Teil der Austauschflächen des Kondensators 9, während der Tauscher 2 außerdem eine größere Gesamthöhe als der Kondensator 9 aufweist, alles derart, daß eine Zirkulation der Rauchgase wie durch die Pfeile angezeigt, gewährleistet ist, d.h., von unten nach oben im Körper 3 des Tauschers 2, horizontal in der Rohrleitung 8 und von oben nach unten im Kondensator 9. Dieser Aufbau erlaubt einen guten Durchlauf der Gase und verhindert eine Stagnation der Gase oben im Kondensator während der Betriebsphasen, in denen der Brenner nicht in Betrieb ist. Tatsächlich arbeitet der Tauscher 2 auf einem Temperaturniveau, welches höher ist als das des Kondensators 9, der auch ein Tauscher ist, wobei die Höhe des vorgenannten Tauschers, wie bereits erwähnt, größer ist als die des Kondensators 9 derart, daß sich eine natürliche Konvektionsströmung einstellt, die die Rauchgase in Richtung auf den unteren Bereich des Kondensators 9 und demzufolge nach außen und nicht in Richtung auf den Tauscher 2 fördert. So wird auch ein gutes Sammeln des Kondenswassers erreicht, welches in demselben Sinne strömt wie die Rauchgase.
Zur Erzielung einer guten Leistungsfähigkeit eines Kondensators ist es bekannt, die abzukühlenden Rauchgase stark zu drosseln, wie es der Kondensator gemäß der Erfindung tut, wobei es jedoch auch erforderlich ist, den Kondensator stark zu berieseln und eine Wandtemperatur zu haben, die im wesentlichen gleich ist der Rücklauftemperatur, die möglichst niedrig ist. Aus diesem Grunde sind die Anordnungen aller Anschlüsse hinsichtlich Vorlauf, Rücklauf und Verbindungen sehr bedeutsam und können insbesondere in der im folgenden beschriebenen Art gewählt werden.
In der unteren Hälfte des Wassermantels 4 sind zwei Vorlaufleitungen 15 bzw. 16 angeschlossen für wenigstens zwei Heizkreise, wobei die Anschlüsse dieser Rohrleitungen voneinander entfernt sind, sogar einander diametral gegenüberliegen. Die Vorlaufleitung 15 versorgt somit einen oder mehrere Heizkreise, die eine Rücklaufleitung 17 aufweisen, die hier am oberen Teil des Wasserkreislaufs des Kondensators 9 angeschlossen ist, während der oder die Heizkreise, die durch die Rohrleitung 16 versorgt werden, eine Rücklaufleitung 18 aufweisen, die mit dem Kondensator am unteren Teil verbunden ist (Fig. 1 und 2).
Wie die Fig. 1 und 2 deutlich zeigen, ist der obere Teil des Wasserkreislaufs des Kondensators 9 außerdem mit einer Verbindungsleitung mit dem oberen Teil des Mantels 4 des Tauschers 2 versehen, wobei sich die Rohrleitung 19 im Mantel 4 in Form eines Ringes erstreckt, der wenigstens teilweise mit nach unten gerichteten Löchern versehen ist, wie dies die Fig. 1 zeigt. Diese Verteilung im Mantel 4 ist ebenfalls bereits Gegenstand eines anderen Patentes.
Die mit einem Entleerungsventil 20 versehene Vorlaufleitung 16 ist außerdem mit einem manuellen oder automatischen Mischer 21 versehen, der am unteren Teil des Wasserkreislaufs des Kondensators 9 angeschlossen ist.
Man kann in den Fig. 1 und 2 noch einen Luftzuführkanal 22 sehen, der die Rohrleitung 13 konzentrisch umschließt, um eine Erwärmung des Luft zu bewirken, die als Verbrennungsluft im Brenner 1 dienen soll (vgl. die in Fig. 1 schematisch dargestellte Verbindung).
Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Kessel gemäß der Erfindung besonders für Mehrfachverwendungen geeignet.
In Fig. 3 findet man den Brenner 1, den Tauscher 2, den Kondensator 9, den Mischer 21, die Vorlaufleitungen 15, 16 und die Rücklaufleitungen 17 und 18.
Die Vorlaufleitung 16 und die Rücklaufleitung 18 sind beispielsweise für einen mit Heizkörpern versehenen Heizkreis bestimmt, der in Fig. 3 mit 1 bezeichnet und außerdem in üblicher Weise mit einer Umwälzpumpe 23 und einem Rückschlagventil 24 versehen ist.
Dieser Kreislauf weist den Mischer 21 auf, von dem bereits die Rede war.
Die Leitungen 15 und 17 sind beispielsweise dazu vorgesehen, zwei Kreise, die in Fig. 3 mit II bzw. III bezeichnet sind, beispielsweise für eine Fußbodenheizung (Kreislauf II) und eine Heizung für Brauchwasser (Kreislauf III) zu versorgen, die in Fig. 3 mit II bzw. III bezeichnet sind. Wie Fig. 3 zeigt, weist der Kreislauf II eine Umwälzpumpe 25, einen Mischer 26, einen Temperaturfühler 27 auf, während der Kreislauf III mit einer Umwälzpumpe 28, einem Warmwasserspeicher 29 und einem Fühler 30 versehen ist.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die Kreisläufe II und III parallel angeschlossen.
Es ist klar, daß die Anschlüsse und insbesondere ihre Positionen in Abhängigkeit von Kriterien und von bestimmten Eigenschaften der zu versorgenden Kreise ausgewählt werden. So ist beispielsweise die Rücklaufleitung 17 insbesondere des Brauchwasser-Heizkreises im allgemeinen heißer und am oberen Teil des Kondensators 9 angeschlossen (Fig. 1 und 2), um den Großteil des Kondensators kalt und um ihn von der Rücklaufleitung 18 des mit Radiatoren versehenen Heizkreises entfernt zu halten, der am unteren Teil im wesentlichen in derselben Höhe wie der Anschluß des Mischers 21 (Fig. 1) angeschlossen ist, wobei letzterer es ermöglicht, eine Mischung in der Vorlaufleitung 16 des Radiator-Heizkreises zu bewirken.

Claims

1. Brennwertkessel für Wärmetransportflüssigkeit, der mit einem Brenner (1), einem Wärmetauscher (2), der zum Wärmetausch zwischen dem Rauchgas und der Wärmetransportflüssigkeit dient und einen Hohlkörper, in dessen unterem Bereich der Brenner angeordnet ist, und einen Mantel (4) für den Kreislauf der Wärmetransportflüssigkeit aufweist, und mit einem Kondensator (9), in dem die Flüssigkeit zirkuliert und der in Reihe mit dem Wärmetauscher angeordnet ist, versehen ist, wobei der Wärmetauscher und der Kondensator (9) im wesentlichen vertikal und miteinander verbunden sind, um das Strömen der Rauchgase durch ihre oberen Teile zu ermöglichen, während die Auslässe (13, 14) für letztere und für das Kondensat im unteren Bereich des Kondensators derart vorgesehen sind, daß im Wärmetauscher eine Zirkulation der Rauchgase von unten nach oben und im Kondensator von oben nach unten bewirkt wird und das Kondensat in derselben Richtung wie die Rauchgase strömt und der Kessel

dadurch gekennzeichnet ist, daß der obere Teil des Flüssigkeitskreislaufs des Kondensators (9) direkt mit dem Mantel (4) des Flüssigkeitskreislaufs durch wenigstens eine Leitung (19), die am oberen Bereich des letzteren angeschlossen ist, in Verbindung steht und der Wärmetauscher (2) eine größere Höhe aufweist als die des Kondensators (9).

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Kondensator (9) ein Bündel von im wesentlichen parallelen und vertikalen Rohren (11) aufweist, die der Zirkulation der Rauchgase dienen, und die Flüssigkeit zwischen den Rohren zirkuliert und ein Kondensat-Sammelgefäß (12) unter den Rohren, die in das Sammelgefäß (12) münden, angeordnet ist

3. Kessel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Mantels (4) für den Kreislauf der Wärmetransportflüssigkeit mit wenigstens zwei Vorlaufleitungen (15, 16) für die erwärmte Flüssigkeit für wenigstens zwei Heizkreise versehen ist, während die Rücklaufleitungen (17, 18) dieser Heizkreise an dem Kondensator (9) angeschlossen sind.

4. Kessel nach Anspruch 3, daduch gekennzeichnet, daß eine der Vorlaufleitungen (15) für wenigstens zwei Heizkreise (II und III) vorgesehen ist.

5. Kessel nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Rücklaufleitungen (17) der Heizkreise im oberen Teil des Kondensators (9) und wenigstens eine andere (18) im unteren Teil angeschlossen ist.

6. Kessel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Vorlaufleitungen (16) der erwärmten Flüssigkeit mit einem Mischer (21) versehen ist, der am Flüssigkeitskreislauf des Kondensators (9) angeschlosen.

7. Kessel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine (16) der Vorlaufleitungen für einen ersten Raum-Heizungskreis (I) vorgesehen ist und einen Mischer (21) aufweist, der am Flüssigkeitskreislauf des Kondensators (9) angeschlossen ist, während seine Rücklaufleitung (19) am unteren Teil des Kondensators (9) angeschlossen ist, und die andere Vorlaufleitung (15) für wenigstens einen Brauchwasser- Heizkreis vorgesehen und seine Rücklaufleitung (17) am oberen Bereich des Kondensators (9) angeschlossen ist.

8. Kessel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (21) des ersten Raum-Heizungskreises (I) am Kondensator (9) im wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie die Rücklaufleitung (18) dieses Heizungskreises angeschlossen ist.

9. Kessel nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum-Heizungskreis (II) parallel zum Brauchwasser-Heizkreis (III) angeschlossen ist.