DE8107430U1 - "brennstoffbefeuerter heizkessel" - Google Patents

Description

13. März 1981 L/kr

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FRULING GmbH & Co. Kessel-Apparatebau

5063 Overath "Brennstoffbefeuerter Heizkessel"

Die Erfindung betrifft einen brennstoffbefeuerten Heizkessel, insbesondere Gasheizkessel, zur Erwärmung von Heizungswasser mit einem integrierten, nach dem Speicherprinzip arbeitenden Brauchwassererwärmer.

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Bei bekannten Gasheizkesseln der genannten Art wird das Brauchwasser durch Wärmeaustausch mit dem Heizungswasser erwärmt. In den Aufheizphaeen des Brauchwassers wird dabei in der Regel der Heizwasserkreislauf so lange unterbrochen, um sämtliche Wärme des Heizkessels dem Brauchwasser zuführen zu können.

Ferner ist es bereits bekannt, die heißen Bauchgase in einem Wärmeaustauscher hinter dem Heizkessel zur Vorwärmung eines Mediums, beispielsweise Brauchwasser, auszunutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel zu schaffen, injdem eine optimale Wärmeausnutzung erfolgt und gleichzeitig die heißen Abgase des Heizkessels mit geringstem vorrichtungstechnischen Aufwand zur Vorwärmung des Brauchwassers ausgenutzt werden können.

Brfindungegemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Brauchwassererwärmer mit Abstand von einem Außenmantel umgeben ist und daß der freie Raum zwischen der Wandung des Brauchwassererwärmers und dem Außenmantel von den aus dem Heizkessel austretenden heißen Abgasen durchströmt ist.

Vorzugsweise ist der Brauchwassererwärmer unter dem Heizkessel angeordnet, wobei der Außenmantel auch den Heizkessel mit Ab-

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stand umgibt und der Abgasweg zunächst durch den freien Raum zwischen Heizkessel und Außenmantel und anschließend durch den freien Raum zwischen der Wandung des Brauchwassererwärmers und dem Außenmantel führt. Auf diese Weise geben die heißen Abgase ihre Wärme nicht nur an das Brauchwasser ab, sondern wärmen auch das in den Heizkessel eintretende Heizwasser vor.

Der Heizkessel und der Brauchwassererwärmer sind zweckmäßig als Zylinder mit etwa gleichen Durchmessern ausgebildet, wobei die beiden Zylinder mit fluchtenden Achsen übereinander angeordnet sind, wodurch ein von oben nach unten durchgehender ringförmiger Abgaskanal entsteht.

Um einen zuverlässigen Abzug der Abgase zu garantieren, kann im Ausgangsbereich des Abgaskanals ein Ventilator angeordnet sein.

Zusätzlich kann noch in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Heizraum ein wahlweise verschließbarer Abgasabzug vorgesehen sein.

Der Wärmeaustauscherteil des Heizkessels ist vorzugsweise als Ringraum ausgebildet, der den Heizraum umgibt, wobei die äußere Wandung des Ringraums unmittelbar an den von oben nach

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unten verlaufenden ringförmigen Abgaskanal angrenzt. Durch diese konstruktive Maßnahme wird erreicht, daß ein sehr Intensiver Wärmeübergang der heißen Abgaee auf das Heizwasser erfolgen kann. Dabei kann in den unteren Bereioh des Heiz-Ringraums einerseits der HeizungsrUoklauf und andererseits der Rücklauf des Brauchwasser-Wärmetauschers münden, während die Vorläufe vom oberen Bereich des Heiz-Ringraums ausgehen. Durch diese konstruktive Maßnahme wird ein Wärmeaustausch im Gegestrom-Verfahren bewirkt.

Bei einer bevorzugten Aueführungsform der Erfindung ist Im unteren Teil des Heiz-Ringraums ein Ringmantel angeordnet, der den unteren Bereich des Heiz-Rlngraums in zwei konzentrische Teilringräume unterteilt, wobei die Anschlüsse des Heizungsrücklaufs und des Rücklaufs des Brauchwasser-Wärmetauschers in den äußeren Teilringraum münden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß den Abgasen im Bereich des Heizkessels eine weitestgehend kalte Wärmeaustauscherfläche angeboten wird, wodurch der Wärmeaustausch intensiviert wird.

Ferner kann im oberen Bereich des Brauchwassererwärmers ein Temperaturfühler zur Auslösung des Nachheizvorgangs mit Hilfe des Brauchwasser-Wärmetauschers angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, daß in dem Brauchwassererwärmer nur der oberste Teil

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auf Gebraucheteraperatur nachgeheizt wird, während der untere Tell relativ kaltes Frischwasser enthält, das mit den heißen Abgasen vorgewärmt werden kann. Durch diese Konstruktion wird also eine größtmögliche Niedertemperatur-Heizfläche erzeugt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Gasheizkessel 1, der in seinem oberen Teil 2 einen mit einem Gasbrenner 3 beheizten Heizraum 4 und in seinem unteren Teil 5 einen nach dem Speicherprinzip arbeitenden Brauchwassererwärmer 6 aufweist. Der gesamte Kessel 1 ist außen herum mit einer Wärmeisolierung 7 versehen.

Der Heizraum 4 ist nach unten hin gegen den Brauchwassererwärmer 6 durch eine feuerfeste Isolierschicht 8 getrennt. Der Umfangsbereich des Heizraums 4 ist durch einen Doppelmantel 9 gebildet, dessen innerer Ringraum 10 von dem Heizwasser durchströmbar ist. Nach oben hin ist der Heizraum 4 durch eine Platte 11 begrenzt, deren Außendurchmesser etwas kleiner ist als der innere Mantel 12 des Doppelmantels 9, so daß um die Platte 11 herum ein Ringspalt 13 entsteht, durch den die Abgase aus dem Heizraum 4 nach oben entweichen können und ,mit dem Innen-

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mantel 12 zwecks Wärmeauetausch mit dem Heizwasaer in Berührung gebracht werden, Damit die Abgase über einen aöglichst langen Weg dicht an der Mantelfläche 12 verbleiben, ist der Durehtrittsspalt 13 nach oben hin durch ein zylindrisches Blech 14 verlängert.

Ober der Platte 11 befindet eich ein Abgassammeiraum 15, von dem aus ein senkrecht nach oben gerichteter Abgasabzug 16 ausgeht. Der Querschnitt des Abgasabzugs 16 ist mit Hilfe einer Abgasklappe 17 wahlweise verschließbar.

In den unteren Bereich des den Heizraum 4 umgebenden Doppelmantels 9 mündet einerseits der Heizungsrücklauf 18 und andererseits der Rücklauf 19 eines Brauchwasser-Wärmeaustauschers 20, der als Rohrspirale ausgebildet ist und sich im mittleren Bereich des Brauchwassererwärmers 6 befindet. Der Rücklauf 19 geht dabei von dem unteren Anschlußende des Wärmeaustauschers 20 aus. Das obere Eintrittsende 22 des Wärmeaustauschers 20 ist mit einem aus dem oberen Bereich des Doppelmantels 9 herausgeführten Stutzen 23 verbunden. Ferner führt aus dem oberen Bereich des Doppelmantels 9 der Heizungevorlauf 24 heraus.

In unteren Teil des Heiz-Ringraums 10 ist ein Ringmantel angeordnet, der den Heiz-Ringraum 10 in zwei konzentrische

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Teilringräume 26 und 27 unterteilt. Sie Anschlüsse des Heizungsrücklaufa 18 sowie des Rücklaufs 19 des Brauchwasser-Wärmeaustauschers münden dabei in den äußeren Teilringraum

Bund um den Doppelmantel 9 sowie den Brauchwassererwärmer 6 verläuft ein vertikaler ringförmiger Abgaskanal 28, dessen oberer Eintrittequerschnitt mit dem Abgassammeiraum 15 in Verbindung steht und dessen unterer Ausgangsquerschnitt in einen ringförmigen Sammelraum 29 mündet, aus dem eine Abzugsleitung 30 herausführt. In der Abzugsleitung 30 befindet sich ein Ventilator 31, der die Abgase durch den vertikalen ringförmigen Abgaskanal 28 ansaugt.

Hit diesem Heizkessel in Kombination mit dem Brauchwassererwärmer ist die Wärmeübertragung der Abgase an kältestmögliche Wandungen nach dem Gegenstromprinzip möglich. Das aus dem Abgassammeiraum 15 in den Abgaskanal 28 gesaugte Abgas kommt dabei zunächst mit der Außenwand des Doppelmantels 9 in Berührung und gibt zunächst einen Teil seiner Wärme an das Rücklaufwasser des Heizkreises ab. Während der Aufheizphase des Brauchwassererwärmers 6, in der der Heizkreislauf zweckmäßig unterbrochen wird, gibt das Abgas seine Wärme entsprechend an den durch den Wärmeaustauscher 20 führenden Kreislauf, bis das Wasser in dem Brauchwaseererwärmer 6 seine vorbestimmte Temperatur erreicht hat und der durch den Wärmetauscher 20

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führende Kreislauf wieder abgeschaltet wird.

In dem Brauchwassererwärmer wird der Temperaturverlauf so gesteuert, daß nur der obere Bereich auf die Gebrauchstensperatur aufgeheizt wird, aus dem das Brauchwasser über eine Auslaßleitung 32 entnommen werden kann. Dieser Temperaturverlauf wird mit Hilfe eines Temperaturfühlers 53 erzielt, der im oberen Bereich des Brauchwaeeererwärmers 6 angeordnet ist. Im unteren Bereich des Brauchwassererwärmerβ 6 befindet sich das über eine Einlaßleitung 34 eingeleitete relativ kalte Leitungswasser, das normalerweise nicht wärmer als 10° C ist.

Wenn also das Abgas durch den Abgaskanal 28 weiter nach unten strömt, so gibt es seine Wärme an das in dem Brauchwassererwärmer 6 enthaltene Wasser ab. Durch den oben beschriebenen Temperaturverlauf in dem Brauchwassererwärmer wird eine größtmögliche Niedertemperatur-Wärmeübertragungsfläche im unteren Bereich des Brauchwassererwärmers 6 geschaffen, wodurch eine intensive Wärmeausnutzung der Abgase möglich ist.

In dem in der Zeichnung dargestellten Heizkessels wird also das auf seinem Strömungsweg abkühlende Abgas mit einem stets wärmer werdenden Aufheizmedium in Berührung gebracht. Dabei ist stets für ein ausreichend großes Temperaturgefälle zwischen Abgas und dem aufzuheizenden Medium gesorgt, da in allen Be-

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reichen des Kessels große Wärmeübertragungsflächen mit relativ zu dem Abgas niederen Temperaturen geschaffen werden.

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Claims (9)

Ansprüche

1. Brennstoffbefeuerter Heizkessel, insbesondere Gasheizkessel, zur Erwärmung von Heizungswasser mit einem integrierten, nach dem Speioherprinzip arbeitenden Brauchwassererwärmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwassererwärmer (6) mit Abstand von einem Außenmantel umgeben ist und daß der freie Raum (28) zwischen der Wandung des Brauchwassererwärmers (6) und dem Außenmantel von den aus dem Heizkessel austretenden heißen Abgasen durchströmt ist.

2. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasser erwärmer (6) unter dem Heizkessel angeordnet ist, daß der Außenmantel auch den Heizkessel mit Abstand umgibt und daß der Abgasweg zunächst durch den freien Raum zwischen Heizkessel und Außenmantel und anschließend durch den freien Raum zwischen der Wandung des Brauchwasserer-

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wärmere (6) und dem Außenmantel führt.

3. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkessel und der Brauchwassererwärmer (6) als Zylinder mit etwa gleichem Durchmesser ausgebildet sind und daß die beiden Zylinder mit fluchtenden Achsen übereinander angeordnet sind, wodurch ein von oben nach unten durchgehender ringförmiger Abgaskanal (28) entsteht.

4. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangebereich des Abgaskanals (28) ein Ventilator (31) angeordnet ist.

5. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Heizraum (4) ein wahlweise verschließbarer Abgasabzug (16) vorgesehen ist.

6. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscherteil des Heizkessels als einen Blng-

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raum (10) bildender Doppelmantel (9) ausgebildet ist, der den Heizraum (4) umgibt, und daß die äußere Wandung des Doppelmantele (9) unmittelbar an den von oben nach unten ▼erlaufenden ringförmigen Abgaskanal (28) angrenzt.

7. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Bereioh des Heiz-Ringraums (10) einerseits der Heizungsrücklauf (18) und andererseits der Rücklauf (19) des Brauchwasser-Wärmetauschers (20) münden, während die Vorläufe (23 und 24) vom oberen Bereich des Heiz-Ringraums (10) ausgehen.

8. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß im unteren Teil des Heiz-Ringraums (10) ein Ringmantel (25) angeordnet ist, der den unteren Bereich des Heiz-Ringraums (10) in zwei konzentrische Teilringräume (26, 27) unterteilt, wobei die Anschlüsse des Heizungsrücklaufs (18) und dee Rücklaufs (19) des Brauchwasser-Wärmetauschers (20) in den äußeren Teilringraum (27) münden.

9. Brennstoffbefeuerter Heizkessel nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß im oberen Bereich des Brauchwassererwärmers (6) ein Temperaturfühler (33) zur Auslösung des Nachheizvorgangs mit Hilfe des Brauchwasser-Wärmetauschers (20) angeordnet ist.