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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Zentralheizungsanlage mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen und einem Wärmeleitungssystem zum Verteilen eines Wärmeträgers, wobei der Rauchgasabzug der Heizeinrichtung zumindest teilweise von einem in Abstand von diesem Rauchgasabzug angeordneten Mantel umgeben ist und zwischen diesem Mantel und dem Rauchgasabzug mit dem
Wärmeleitungssystem in Verbindung stehende Leitungen für die Erwärmung des Wärmeträgers durch
Wärmeaustausch mit den Rauchgasen vorgesehen sind, und wobei im Rauchgasabzug oberhalb des Mantels eine
Drosselklappe vorgesehen ist.
Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung wird die im
Rauchgasabzug vorgesehene Drosselklappe händisch eingestellt und verbleibt dann in der eingestellten Lage, gleichgültig, ob der Brenner des Heizkessels in Betrieb ist oder nicht. Dadurch ist kein optimaler Wirkungsgrad gewährleistet.
Es ist auch bereits bekannt, in der Heizeinrichtung bzw. im Heizkessel Wärmespeicher vorzusehen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch im Rauchgasabzug kein Wärmetauscher für die Erwärmung des
Wärmeträgers durch die heissen Rauchgase und auch keine Drosselklappe angeordnet.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die bekannten Vorrichtungen zur Steigerung des
Wirkungsgrades einer Zentralheizungsanlage derart zu verbessern, dass eine optimale Brennstoffausnutzung gewährleistet ist. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass die Drosselklappe mit einem
Antriebsmechanismus zum Schliessen der Klappe verbunden ist, welcher bei einem Aufhören der
Wärmeentwicklung in der Heizeinrichtung die Drosselklappe schliesst und spätestens bei Beginn der
Wärmeentwicklung in der Heizeinrichtung öffnet, und dass, wie an sich bekannt, in der Heizeinrichtung ein
Wärmespeicher vorgesehen ist, wobei dieser Wärmespeicher von zumindest einem aus Diabas mit grossem
Wärmeabgabevermögen bestehenden Körper gebildet ist.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung schliesst somit die Drosselklappe den Rauchgasabzug ab und verhindert dadurch das Entweichen der heissen Gase, wenn die
Wärmeentwicklung des Brennstoffes in der Heizeinrichtung aufhört, so dass dann diese heissen Gase den
Wärmespeicher aufheizen. Vor oder spätestens während eines neuen Heizvorganges wird die Drosselklappe wieder geöffnet, um einen Abzug der Abgase zu ermöglichen.
Es wird somit die Wirkung der vom Wärmespeicher gespeicherten und abgegebenen Wärme in hohem Grade dadurch verstärkt, dass verhindert wird, dass die heissen
Gase durch den Rauchabzug entweichen und eine zugeführte Kaltluft ein unerwünschtes Abkühlen des
Wärmespeichers bewirkt, indem die Drosselklappe oberhalb des Wärmetauschers automatisch geschlossen wird, wenn die Brennstoffzufuhr bei Verwendung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff unterbrochen wird oder wenn beim Heizen mit festem Brennstoff das Feuer in Glut übergegangen ist. Erst durch die Verwendung sowohl des Wärmespeichers als auch der Drosselklappe wird somit eine Steigerung des Wirkungsgrades erzielt, die wesentlich grösser ist als die Summe der Steigerungen des Wirkungsgrades, die sich durch Anordnung der Drosselklappe allein und durch Anordnung des Wärmespeichers allein ergibt.
Versuche haben ergeben, dass der Wirkungsgrad einer erfindungsgemässen Vorrichtung um etwa 35% höher liegt als der Wirkungsgrad einer Anlage, bei welcher keine Drosselklappe vorgesehen ist und/oder bei welcher kein Wärmespeicher angeordnet ist.
Wesentlich für diese Steigerung des Wirkungsgrades ist weiters das für den Wärmespeicher verwendete Material. Es wurde festgestellt, dass das bei der erfindungsgemässen Vorrichtung benutzte Material unter gewissen Bedingungen zusätzliche Energie abgeben kann, was seinen Grund darin hat, dass dieses Material, welches vulkanischen Ursprungs ist, äusserst rasch erstarrt und dadurch in einem Zustand mit höherer Energie erstarrt ist, als dies der Fall wäre, wenn das Material langsamer abgekühlt wäre. Der Kühlverlauf ist also mit einer energieabgebenden Umwandlung des Materials verknüpft.
Besonders günstige Ergebnisse ergeben sich, wenn erfindungsgemäss der Wärmespeicher von zwei aus Diabas hergestellten Körpern gebildet ist, von welchen der eine den Feuerraum der Heizeinrichtung zumindest teilweise umschliesst, wogegen der andere Körper in Abstand von der Rauchabzugsöffnung des Feuerraumes vorgesehen ist.
Eine vorteilhafte Steuerung des Antriebsmechanismus für die Drosselklappe bei Verwendung eines in der Heizeinrichtung angeordneten Brenners zur Feuerung mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff ergibt sich dann, wenn der Antriebsmechanismus mit der Steuerung des Brenners gekuppelt ist, wobei die Drosselklappe bei Erlöschen des Brenners geschlossen und vor dem Zünden des Brenners geöffnet wird.
Die Erfindung ist nun an Hand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. l schematisch einen Vertikalschnitt eines Heisswasserkessels mit dazugehörigem Schornstein, einem im Schornstein montierten Wassermantel zum Wärmeaustausch zwischen Rauchgasen und Rücklaufwasser zum Kessel und einer oberhalb des Wassermantels vorgesehenen Rauchgasklappe sowie mit im Kessel angebrachten, wärmeaufnehmenden Körpern, und Fig. 2 schematisch und im Vertikalschnitt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Wärmeträger Luft ist.
Vom Heisswasserkessel --11-- in Fig. 1 erstreckt sich das mitten am Kessel angebrachte Rauchgasrohr --12-- senkrecht nach oben durch den nicht gemauerten Schornstein--13--, der in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel von einer für einstückige Häuser zweckdienlichen Höhe ist. Ein äusseres Wasserrohr--14-- ist in den Schornstein eingebaut und umschliesst das Rauchgasrohr--12--in Form eines Wassermantels längs
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des grösseren Teils der Ausdehnung des Rohres--12--. Der Durchmesser des äusseren Wasserrohres--14-- ist um so viel grösser als der Durchmesser des inneren Rauchgasrohres--12--, dass zwischen den beiden Rohren ein hinreichend breiter Spalt belassen ist, um das Rücklaufwasser zum Kessel zurückzuführen.
Der im Schnitt ringförmige Wasserkanal zwischen den beiden Rohren ist an den oberen und unteren Enden
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herkömmlicher Weise in das Wärmeleitungssystem eingebaut. Bei Bedarf, beispielsweise wenn das Gebäude mehrere Stockwerke umfasst, kann das Wasserrohr--14--in Sektionen aufgeteilt werden, so dass jede Sektion in der oben beschriebenen Weise angeschlossen wird, jedoch mit dem Unterschied, dass eine obere Sektion an ihrem unteren Ende an das obere Ende der darunter liegenden Sektion anstatt an den Kessel angeschlossen wird.
Bei der als Beispiel veranschaulichten Anlage ist der übliche, gemauerte Schornstein durch einen Zylinder - aus galvanisiertem Blech ersetzt worden, wobei der Zwischenraum zwischen dem Zylinder--18-- und dem Wasserrohr--14--mit einem Isoliermaterial--19--, beispielsweise Mineralwolle, ausgefüllt ist. Die Rücklaufleitung --15--, das Rücklaufwasserrohr--17--und die Expansionsleitung--20--zum Expansionsgefäss --21-- sind innerhalb des Zylinders--18--angebracht und in das Isoliermaterial--19-eingebettet, so dass von diesen Leitungen keine Wärmeverluste entstehen. Ebenso ist die überlaufleitung --22-- vom Expansionsgefäss innerhalb des Zylinders--18--angebracht.
Der sich oberhalb des Daches--23--befindende Teil des Schornsteins ist ein Konus--24--aus galvanisiertem Blech, und der Zwischenraum zwischen diesem Konus und dem oberen Teil des Rauchgasrohres ist mit einem Isoliermaterial--25--ausgefüllt, welches ebenfalls aus Mineralwolle bestehen kann. Ein Entlüftungsrohr-26--für das Wärmeleitungssystem führt in den Konus hoch und durch dessen Wand ins Freie. Oberhalb des oberen Endes des Wasserrohres--14--ist nahe dem Austritt des Rauchgasrohres --12-- im Rauchgasrohr eine Drosselklappe --27-- angebracht, mit der der Rauchgasabzug im wesentlichen, jedoch nicht vollständig gedrosselt werden kann. Die Klappe ist in einer solchen Weise aufgehängt, dass sie normalerweise danach strebt, sich zu öffnen.
Der in Fig. 1 als Beispiel gezeigte Heisswasserkessel ist ölgefeuert und deshalb in üblicher Weise mit einem Ölbrenner --28-- ausgerüstet. Ein Körper --29-- aus Diabas ist um den Feuerraum--34--angebracht,
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ersichtlich, ist kein kompliziertes System von Rauchgaszügen im Kessel erforderlich, wenn das Rauchgasrohr von einem Wassermantel umgeben ist, weshalb die Konstruktion des Kessels einfacher und billiger wird. Ausserdem kann der Kessel kleiner gestaltet werden. Ebenso ist der Anschluss des Rauchgasrohres unmittelbar an der Oberseite des Kessels raumersparend. Im Kessel können Rohre zur Warmwasserbereitung vorgesehen sein.
Die Drosselklappe--27--ist zweckmässigerweise über ein Relais und eine Spule--31--in einer solchen Weise (nicht gezeigt) an den ölbrenner angeschlossen, dass die Klappe automatisch gedrosselt wird, wenn der Brenner stehenbleibt, und geöffnet wird, bevor der Brenner startet.
Die Temperatur an der Spitze des Rauchgasabzugs kann dank des Wassermantels und der wärmeaufnehmenden Körper in der Feuerung derart hoch, etwa 900 gehalten werden, dass im Rauchgasrohr keine Russablagerung und auch keine Kondensation von Wasserdampf stattfindet. Hiedurch vermeidet man auch ein Korrodieren des Rauchgasrohres. Die Anlage umfasst zweckdienlicherweise Geräte zur Kontrolle der genannten Temperatur, die mittels der zwischen dem Kessel und dem Rauchgasrohr vorgesehenen Klappe - -32-- eingeregelt wird. Infolge der Kombination des Wassermantels und der wärmeaufnehmenden Körper, die stets für eine hohe Kesseltemperatur sorgen, ist auch der Kessel im wesentlichen russfrei.
Die Erfindung eignet sich nicht nur für Feuerungen mit flüssigen Brennstoffen, wie Heizöl, sondern auch für Feuerungen mit festen Brennstoffen, wie Kohle Holz und Torff, und auch für Feuerungen mit gasförmigen Brennstoffen.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wo der Wärmeträger Luft ist.
Von der Wärmezentrale --111-- erstreckt sich das Rauchgasrohr--112--senkrecht nach oben durch
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und geöffnet wird, unmittelbar bevor der Brenner wieder startet.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass sie keine engen Kanäle zum Erwärmen der Luft in der Wärmezentrale besitzt. Derartige Kanäle werden leicht durch Russ verstopft, wie dies bei Wärmezentralen zur Erwärmung und Verteilung von Luft als Wärmeträger üblicherweise der Fall ist. Statt Luft können andere gasförmige Wärmeträger benutzt werden, beispielsweise Wasserdampf.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Zentralheizungsanlage mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen und einem Wärmeleitungssystem zum Verteilen eines Wärmeträgers, wobei der Rauchgasabzug der Heizeinrichtung zumindest teilweise von einem in Abstand von diesem Rauchgasabzug angeordneten Mantel umgeben ist und zwischen diesem Mantel und dem Rauchgasabzug mit dem Wärmeleitungssystem in Verbindung stehende Leitungen für die Erwärmung des Wärmeträgers durch Wärmeaustausch mit den Rauchgasen vorgesehen sind, und wobei im Rauchgasabzug oberhalb des Mantels eine Drosselklappe vorgesehen ist,
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124)(31, 126) zum Schliessen der Klappe verbunden ist, welcher bei einem Aufhören der Wärmeentwicklung in der Heizeinrichtung die Drosselklappe (27, 124)
schliesst und spätestens bei Beginn der Wärmeentwicklung in der Heizeinrichtung öffnet, und dass, wie an sich bekannt, in der Heizeinrichtung ein Wärmespeicher vorgesehen ist, wobei dieser Wärmespeicher von zumindest einem aus Diabas mit grossem Wärmeabgabevermögen bestehenden Körper (29, 35, 122) gebildet ist.
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