NL9402157A - Warmtewisselaar met afneembare dekkap en verwarmingsinrichting voorzien van een dergelijke warmtewisselaar. - Google Patents

Description

Titel: Warmtewisselaar met afneembare dekkap en verwarmings- inrichting voorzien van een dergelijke warmtewisselaar.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar, omvattende een brander, een rookgaskanaal, een verwarmings-ruimte met warmte-uitwisselelementen en een kanaal voor doorvoer van een te verwarmen medium dat althans gedeeltelijk aanligt tegen de verwarmingsruimte. Een dergelijke warmtewisselaar is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 91.02096.

De bekende warmtewisselaar bestaat uit een verbran-dingskamer die aan twee zijden wordt begrensd door waterkanalen voor sanitair- of ruimteverwarmingswater, en aan de bovenzijde door een brander. In de verbrandingskamer strekken zich vanaf beide zijden vanaf de waterkanalen vingervormige uitsteeksels uit die te zamen een labyrinthvormige doorgang vormen voor door de brander verwarmde rookgassen. Nabij de onderzijde van de verbrandingsruimte sluit een externe rookgasafvoer aan. De uitsteeksels zorgen voor een goede warmteuitwis-seling tussen de rookgassen en het door de waterkanalen gevoerde water.

Bij de bekende warmtewisselaar is de verbrandingsruimte te zamen met de brander samengesteld uit twee hecht met elkaar verbonden en door gieten vervaardigde delen die elk een deel van het waterkanaal en een deel van de vingers omvatten. De warmtewisselaar is daardoor eenvoudig qua opbouw, betrouwbaar en heeft een goed rendement.

Tijdens gebruik van de warmtewisselaar wordt met behulp van de brander verhitte rookgassen tussen de vingers door geblazen, waarbij warmteuitwisseling plaatsvindt tussen de rookgassen en het water in de kanalen. Daarbij zal, in het bijzonder bij gebruik van de warmtewisselaar bij lage temperaturen, relatief veel condensaat optreden in de verbrandingsruimte. Dit dient uit de verbrandingsruimte te worden afgevoerd en zorgt voor ongewenste vervuiling in de inrichting.

Bij de bekende warmtewisselaar betekent dit dat de verbrandingsruimte dient te worden voorzien van condensafvoermiddelen en dat bovendien reiniging van de verbrandingsruimte en de brander moeilijk uitvoerbaar is.

De uitvinding beoogt een warmtewisselaar van de in de aanhef beschreven soort waarbij de genoemde nadelen zijn vermeden, met behoud van de voordelen daarvan, en welke warmtewisselaar over een groot temperatuurbereik, in het bijzonder ook bij relatief lage temperaturen geschikt is. Daartoe wordt de warmtewisselaar volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 1.

Doordat de dekkap, die mede de verwarmingsruimte bepaalt, bij de warmtewisselaar volgens de uitvinding eenvoudig wegneembaar is, zijn de verwarmingsruimte, althans de naar de verbrandingsruimte gekeerde zijde van de basisplaat en de warmte-uitwisselelementen, en de brander eenvoudig benaderbaar voor inspectie en onderhoud. Indien tijdens gebruik van de warmtewisselaar condens en/of vervuiling optreedt kan periodiek de dekkap worden weggenomen en kunnen de verschillende delen worden gereinigd. Bovendien kunnen onderdelen bij beschadiging eenvoudig worden gerepareerd of vervangen.

Condens kan bijvoorbeeld in de dekkap eenvoudig worden opgevangen en na wegnemen van de dekkap worden verwijderd. Een verder verrassend voordeel van de warmtewisselaar volgens de uitvinding is dat deze relatief ondiep kan worden uitgevoerd, aangezien slechts aan één zijde van de verwarmingsruimte een mediumvoerend kanaal is aangebracht. Daardoor kan een compacte warmtewisselaar worden verkregen met voldoende capaciteit en een lage comforttijd. Dat wil zeggen dat het op temperatuur brengen van water met behulp van de warmtewisselaar slechts weinig tijd kost.

In een voordelige uitvoeringsvorm wordt de warmtewisselaar volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 2.

In het eerste (onderste) deel van een rookgaskanaal dat aansluit op een warmtewisselaar hebben de rookgassen de hoogste temperatuur en bovendien zal daar het meeste condensaat en derhalve vervuiling zich concentreren. Aangezien bij deze uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar dit eerste deel van het rookgaskanaal zich nog binnen de warmtewisselaar uitstrekt en is afgedekt door de wegneembare dekkap, kan de restwarmte van de rookgassen nog worden benut en kan dit deel van het rookgaskanaal bovendien eenvoudig worden geïnspecteerd en gereinigd, terwijl het condensaat eenvoudig kan worden afgevoerd. Het biedt daarbij voordelen wanneer het genoemde eerste deel van het rookgaskanaal althans gedeeltelijk is voorzien van warmte-uitwisselelementen, die bij voorkeur de rookgassen eenvoudiger doorlaten dan de warmte-uitwisselelementen in de verwarmingsruimte. Daardoor wordt de restwarmte van de rookgassen op optimale wijze benut.

Nadere voordelige uitvoeringsvormen van een warmtewisselaar volgens de uitvinding worden gekenmerkt door de maatregelen volgens de conclusies 3-7.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een verwar-mingsinrichting, voorzien van een warmtewisselaar volgens de uitvinding, gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 8. Deze verwarmingsinrichting heeft het voordeel dat deze bijzonder compact is als gevolg van de compacte warmtewisselaar, en bovendien een korte comforttijd heeft, terwijl toch een relatief groot voorraadvat voor sanitairwater of CV-water aanwezig is. Bovendien is deze verwarmingsinrichting eenvoudig te gebruiken en te onderhouden en relatief goedkoop.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen een uit-voeringsvoorbeeld van een warmtewisselaar en een verwarmingsinrichting, onder verwijzing naar de tekening, worden beschreven

Fig. 1 toont in vooraanzicht een verwarmingsinrichting met warmtewisselaar volgens de uitvinding, met weggenomen dekkap; fig. 2 toont in zij-aanzicht de verwarmingsinrichting met warmtewisselaar gedeeltelijk doorgesneden volgens de lijn II - II in fig. 1, met geplaatste dekkap; en fig. 3 toont in doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2 een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding.

In fig. 1 is een vooraanzicht getoond van een verwarmingsinrichting met warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding, met open verwarmingsruimte 2. De verwarmingsruimte 2 wordt aan de achterzijde begrensd door een basisplaat 3, aan de onderzijde en de twee zijkanten door een opstaande wand 4 resp. 4' en aan de bovenzijde door een brander 5. De brander 5 is bij voorkeur van het pre-mix type. Aan de voorzijde wordt de verwarmingsruimte 2 tijdens normaal gebruik begrensd door een in fig. 1 weggenomen dekkap 6, die zichtbaar is in fig. 2.

Vanaf de basisplaat 3 strekken zich in de verwarmingsruimte 2 een groot aantal vingervormige, vingers 7 te noemen warmte-uitwisselelementen uit tot nabij, bij voorkeur tot nagenoeg tegen de dekkap 6 (indien geplaatst; zie fig. 2). De vingers 7 zijn bijvoorbeeld in rijen aangebracht, zodanig dat de vingers 7 in aangrenzende rijen versprongen staan ten opzichte van elkaar. Daardoor wordt door de vingers 7 een labyrinth-vormig pad bepaald door de verwarmingsruimte 2.

In de verwarmingsruimte 2 is een tussenschot 8 aangebracht dat zich in verticale richting uitstrekt vanaf de bovenzijde, naast de brander 5, in de richting van de onderwand 4, evenwijdig aan de zijwand 4'. Het tussenschot 8 eindigt op afstand van de onderwand 4, onder vorming van een doorgang 9. Door het tussenschot 8, de naastgelegen zijwand 4', de basisplaat 3 en de dekkap 6 wordt een rookgaskanaal 10 gevormd, dat enerzijds via de doorgang 9 in open verbinding staat met de rest van de verwarmingsruimte 2, en anderzijds via een schoorsteenopening 11 in verbinding kan worden gebracht met een schoorsteen (niet weergegeven). In althans een deel van het rookgaskanaal 10 kunnen net als in het overige deel van de verwarmingsruimte 2 vingers 7 zijn aangebracht, bij voorkeur met grotere tussenafstanden.

Aan de achterzijde van de basisplaat strekt zich een, in een zig-zag-traject verlopend waterkanaal 12 uit (fig. 2). Dit waterkanaal 12 heeft een inlaatzijde 13 nabij de onderzijde van de warmtewisselaar, onder aan het rookgaskanaal 10, en een uitlaatzijde 14 die zich in wezen bevindt nabij de bovenzijde van de warmtewisselaar 1, diametraal tegenover de inlaatzijde 13. Vanaf de uitlaatzijde 14 strekt zich een aansluitbuis 14' uit langs de zijwand 4’ tot nabij de onder zijde van de warmtewisselaar, zodanig dat de warmtewisselaar aan de onderzijde aansluitbaar is op zowel de aanvoer- als de retourleiding van een (niet getoond) verwarmingscircuit. Het waterkanaal heeft in stromingsrichting gezien bijvoorbeeld eerst een verticale lus aan de keerzijde van de basisplaat ter plaatse van (een gedeelte van) het rookgaskanaal 10 en vervolgens een aantal horizontale, boven elkaar aangebrachte lussen aan de keerzijde van de basisplaat ter plaatse van de rest van de verwarmingskamer 2 (fig. 3).

De dekkap 6 is met behulp van een viertal klemmen 15 tegen de basisplaat 3 klembaar. Daarbij sluit de dekkap 6 gasdicht af tegen de basisplaat en/of de wanden 4, 4', eventueel onder tussenkomst van een daarvoor geschikte pakking. De klemmen 15 zijn uitgevoerd als zogenaamde snelsluitklemmen of vergelijkbare klemmen. In een eerste stand wordt de dekkap 6 met behulp van de klemmen 15 vastgedrukt tegen de basisplaat 3, in een tweede stand kan de dekkap 6 worden weggenomen. De klemmen zijn met behulp van bijvoorbeeld een hefboom eenvoudig beweegbaar tussen de eerste en de tweede stand. Overigens kunnen allerlei andere relatief eenvoudig losneembare vastzetmiddelen worden gebruikt, zoals klemveren, (vleugel)bouten, schuifmid-delen en dergelijke.

Aan de van de basisplaat 3 afgekeerde zijde van het waterkanaal 12 is een voorraadvat 16 opgenomen dat een hoeveelheid water kan bevatten en dat met behulp van een aanvoer 17 en een afvoer 18 aansluitbaar is op bijvoorbeeld een sani-tairwatervoorziening of een ruimteverwarmingscircuit.

De warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding kan als volgt functioneren, uitgaande van opname in een geschikt verwarmingscircuit en aangesloten op een geschikte brandstofvoor-ziening.

Met behulp van de brander 5 worden verhitte rookgassen langs de vingers 7 via het labyrinth-vormige pad in de richting van de doorgang 9 gedwongen en vervolgens via de doorgang 9 en het rookgaskanaal 10, langs de daarin geplaatste vingers 7 naar de schoorsteen. De stroming van de rookgassen is schematisch aangegeven met de pijlen G. Tijdens de doorstroming van de verwarmingsruimte 2, inclusief het rookgaskanaal 10, geven de verhitte rookgassen hun warmte hoofdzakelijk af aan de vingers 7 en de basisplaat 3. Doordat de eventuele vingers 7 in het rookgaskanaal 10 verder uit elkaar zijn geplaatst en slechts een gedeelte van het rookgaskanaal vullen wordt daarin voor een optimale warmteuitwisseling gezorgd tussen het relatief koude water en de sterk afgekoelde rookgassen. De basisplaat 3 geeft vervolgens de opgenomen warmte weer af aan water dat door het waterkanaal 12 stroomt en bijvoorbeeld kan worden gebruikt als sanitairwater of voor ruimteverwarming. Bovendien kan een deel of in gegeven gevallen alle warmte van de rookgassen afgegeven worden aan water in het voorraadvat 16.

Na verloop van tijd kan de brander 5 worden uitgeschakeld en de dekkap 6 worden weggenomen na losnemen van de klemmen 15. Wanneer de dekkap 6 is verwijderd kunnen onder andere de verwarmingsruimte 2, het eerste deel van het rookgaskanaal 10 en de brander 5 worden geïnspecteerd en gereinigd. Zo kan eventueel condenswater worden weggenomen en kunnen andersoortige vervuilingen worden weggenomen. Bovendien kan de werking van de brander 5 worden gecontroleerd, bijvoorbeeld door controle op verkleuringen in de warmtewisselaar 1. Immers, sterker verhitte delen zullen anders verkleuren dan minder verhitte delen. Na inspectie en onderhoud kan de dekkap 6 eenvoudig weer worden teruggeplaatst, waarna de verwarmingsinrich-ting direct weer in werking kan worden gesteld. Voor de verwijdering van de dekkap hoeft geen water te worden afgetapt of anderszins voorzorgsmaatregelen te worden genomen, anders dan uitschakeling van de brander.

De basisplaat 3 is in een voordelige uitvoeringsvorm vervaardigd door spuitgieten, bij voorkeur eendelig te zamen met de zijwanden 4, 4', de vingers 7, het tussenschot 8, het waterkanaal 12 en/of de brander 5. Bovendien kan het voorraadvat 16 geheel of gedeeltelijk zijn meegegoten. Ook de dekkap 6 kan zijn vervaardigd door gieten. De genoemde delen zijn bij voorkeur vervaardigd uit aluminium of een aluminiumlegering of dergelijk lichtmetaal. Dit heeft een gunstig gewicht en gunstige vervaardigings- en warmtetechnische eigenschappen.

Ter illustratie wordt een aantal maten van mogelijke uitvoeringsvormen van een verwarmingsinrichting gegeven, welke niet limitatief dienen te worden opgevat. De warmtewisselaar heeft bijvoorbeeld een breedte van tussen de 200 en 450 mm en een hoogte van tussen de 300 en 600 mm. De diepte van de ver-warmingsruimte is bijvoorbeeld ongever 55 mm, de maximale diepte van de dekkap ongeveer 100 mm, ter hoogte van de aansluiting voor de schoorsteen. Het rookgaskanaal strekt zich bijvoorbeeld over een lengte van ongeveer 500 mm uit in de verwarmingsruimte. Bij de gebruikelijk geaccepteerde diepte-maat voor een verwarmingsinrichting voor CV- en of sanitairwa-terverwarming van 400 mm kan dan een voorraadvat van ongeveer 50 liter worden opgenomen. De verwarmingsinrichting volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor gebruik in lage-temperatuur verwarmingscircuits, bijvoorbeeld bij watertemperaturen van minder dan 50°, zoals vloerverwarming.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en tekeningen weergegeven uitvoeringsvormen. Zo kunnen andersoortige warmte-uitwisselelementen worden toegepast en andere opstellingen daarvan. Bovendien kunnen deze in het rookgaskanaal worden weggelaten. Daarbij kan het rookgaskanaal zich ook geheel buiten de verwarmingsruimte uitstrekken of voor een groter deel daarin zijn opgenomen, bijvoorbeeld door aanbrengen van één of meer verdere tussenschotten. De dekkap kan anders zijn uitgevoerd, eventueel in meerdere delen en kan de verwarmingsruimte vanaf een andere zijde toegankelijk maken. De dekkap kan met een ander aantal klemmen worden vastgezet en kan overigens op elke geschikte wijze losneembaar zijn aangebracht. Voorts kan het waterkanaal anders zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld een ander traject doorlopen of althans gedeeltelijk aan andere zijden van de warmtewisselaar zijn aangebracht en kan het voorraadvat worden weggelaten of direct in contact zijn met de basisplaat. Hoewel de verwarmingsinrichting in het bijzonder geschikt is voor gebruik bij lage temperaturen is het gebruik daarvan daartoe uiteraard niet beperkt. Deze en vele andere aanpassingen worden geacht binnen het raam van de uitvinding te vallen.

Claims (8)

1. Warmtewisselaar, omvattende een brander, een rookgaskanaal, een verwarmingsruimte met warmte-uitwisselelementen en een kanaal voor doorvoer van een te verwarmen medium dat althans gedeeltelijk aanligt tegen de verwarmingsruimte, met het kenmerk, dat de verwarmingsruimte wordt begrensd door ten minste een basisplaat en een dekkap, waarbij de basisplaat althans een deel van de warmte-uitwisselelementen draagt en in contact staat met het mediumvoerende kanaal en de dekkap eenvoudig wegneembaar is onder vrijgifte van ten minste de warmte-uitwisselelementen, één en ander zodanig dat in het bijzonder de basisplaat en de warmte-uitwisselelementen na verwijdering van de dekkap vrijliggen voor inspectie en onderhoud .

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat althans een deel van het rookgaskanaal zich door de verwarmingsruimte uitstrekt, welk deel is afgedekt en vrijgeefbaar is door de wegneembare dekkap.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de basisplaat althans tijdens normaal gebruik een hoek insluit met de horizontaal en zich bij voorkeur in hoofdzakelijk verticale richting uitstrekt, waarbij de brander nabij de bovenzijde, en het rookgaskanaal nabij de onderzijde van de basisplaat aansluit op de verwarmingsruimte.

4. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat nagenoeg alle warmte-uitwisselelementen zich vanaf de basisplaat uitstrekken in de verwarmingsruimte tot nabij de dekkap.

5. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de basisplaat en de dekkap zijn vervaardigd uit aluminium of een aluminiumlegering, bij voorkeur door gieten, waarbij de warmte-uitwisselementen zijn meegevormd met de basisplaat.

6. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat klemmiddelen zijn voorzien voor het tegen de basisplaat vastklemmen van de dekkap.

7. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een deel van de warmte-uitwisselelementen zich in het rookgaskanaal uitstrekt.

8. Verwarmingsinrichting voorzien van een warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de van de basisplaat afgekeerde zijde van het mediumvoe-rende kanaal een voorraadvat is voorzien waarin door de warmtewisselaar verwarmd water kan worden verzameld, waarbij het voorraadvat en/of het mediumvoerende kanaal opneembaar zijn in een sanitairwatercircuit en/of een ruimteverwarmingscircuit.