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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Abgaswärme einer Feuerungsanlage, insbesondere einer Ölheizung, mit einem Schornstein zur Ableitung der Rauchgase ins Freie und einem Wärmetauscher.
Bei der Auslegung einer Feuerungsanlage und ihres Schornsteins ist nicht nur auf den zu erzeugenden Zug, der sich aus dem Auftrieb der im Schornstein enthaltenen Säule heissen Rauchgases gegenüber der Umgebungsluft ergibt, zu achten, sondern vor allem auch auf die auftretenden Temperaturverhältnisse bei der Ableitung der Rauchgase. Es muss nämlich dafür gesorgt sein, dass diese Rauchgase auf dem Weg ins Freie ihren Taupunkt nicht unterschreiten, da eine solche Unterkühlung der Rauchgase die Ausscheidung von Schadstoffen, insbesondere von Schwefel bzw. Schwefelverbindungen, zur Folge hat, was zu Beschädigungen, Undichtheiten und Korrosionserscheinungen des Schornsteins führt.
Solche Schwefelkorrosionen u. dgl. treten besonders bei Verfeuerung von schwefelhaltigen Brennstoffen, also bei Ölen, aber auch bei Kohle und Kohlenstaub auf und das einzige Gegenmittel scheint darin zu bestehen, bei der Verfeuerung der Brennstoffe die Abgastemperatur entsprechend hoch zu halten, wodurch ein beträchtlicher Verlust an Abgaswärme in Kauf genommen werden muss. Rauchgase von einer normalen Ölheizung z. B. verlassen daher die Schornsteinmündung mit einer Temperatur von mindestens 1300, wobei auf eine weitergehende Ausnutzung dieser Abgaswärme bisher von vornherein zu verzichten ist.
Zwar gibt es bereits bei mit hohen Temperaturen betriebenen Heizungsanlagen Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Abwärme, doch sind diese eben nur für Anlagen geeignet, die Abgastemperaturen von über 10000 aufweisen, und verlangen einen grossen Aufwand, da die den Wärmetauscher beaufschlagenden Abgase durch einen Seitenkanal aus dem Schornstein abgesaugt werden und dann nach dem Wärmetauscher durch einen eigenen Hilfsschornstein ins Freie strömen müssen.
Auch ist es schon bekannt, zur Vorwärmung der Verbrennungsluft durch die Rauchgase spezielle Rekuperatoren zu verwenden, die direkt auf den Ofen aufgesetzt werden. Diese Rekupera-
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Abgastemperaturen. Eine Ausnutzung der Abgaswärme ohne Rückwirkung auf die Verhältnisse im Schornstein vor allem bei niedrigen Abgastemperaturen ist jedenfalls mit den bekannten Wärmetauschern nicht durchführbar.
Darüber hinaus sind auch bereits zum Nutzen der Abwärme aus der Abluft warmer Räume, insbesondere von Stallungen, spezielle Wärmetauscher bekannt, die als Aufsatz für einen Abluftkamin ausgebildet sind. Diese Wärmetauscher bestehen aus einer ein zylindrisches Rohrsystem aufnehmenden haubenförmigen Abdeckung, die über den Kamin gestülpt ist und eine direkt an die Kaminmündung anschliessende Verlängerung des Kamins ergibt. Die den Kamin verlassende Abluft wird so um 180 umgelenkt, durch das Rohrsystem gezwungen und erst dann ins Freie abströmen gelassen.
Solche Wärmetauscher sind daher ausschliesslich bei neutralen, wenig warmen Gasen anwendbar, keinesfalls aber bei Rauchgasen, die allein auf Grund ihrer Aggressivität und relativ hohen Temperaturen Wärmetauscher in Form haubenförmiger Abdeckungen in kürzester Zeit vollkommen unbrauchbar machen würden. Ausserdem ist ein derartiger haubenförmiger Abschluss eines Schornsteins auch deshalb schon unmöglich, weil die im Schornstein herrschenden heiklen Zugverhältnisse dadurch viel zu stark in Mitleidenschaft gezogen und die im Wärmetauscher abgekühlten Rauchgase unvermeidlich sofort wieder schädliche Rückwirkungen auf den Schornstein mit sich bringen würden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die eine Verwertung der Abgaswärme mit geringem finanziellem und konstruktivem Aufwand ermöglicht, ohne dabei eine den Schornstein gefährdende Rauchgasunterkühlung hervorzurufen oder den vom Schornstein zu erzeugenden Zug zu beeinträchtigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass der in einem Heizkreislauf liegende Wärmetauscher mit Abstand über der Schornsteinmündung angeordnet ist. Dieser Wärmetauscher wird erst dann von den Rauchgasen beaufschlagt, wenn diese den Schornstein bereits verlassen haben, so dass durch die Abkühlung dieser Rauchgase bei der Abgabe ihrer Wärme an den Wärmetauscher keine Rückwirkung mehr auf den Schornstein zu beführchten ist. Die Abgaswärme kann daher ohne Berücksichtigung des Taupunktes der Rauchgase ausgenutzt werden, was die Wärmerückgewinnung auch bei relativ niedrigen Rauchgastemperaturen und darüber hinaus auch
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eine bewusste Abscheidung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe ermöglicht.
Durch den entsprechend gross gewählten Abstand zwischen Schornsteinmündung und Wärmetauscher gibt es ausserdem keine ungünstige Beeinflussung der Strömungsverhältnisse für den Rauchgasabzug und auch der Wärmetauscher selbst kann wunschgemäss ausgebildet sein. An und für sich ist jede Art Wärmetauscher denkbar, beispielsweise ein Wärmetauscher mit Rohrschlangen, mit Lamellen, mit Kammern u. dgl., wobei Form und Grösse des Wärmetauschers sich nach den gegebenen Verhältnissen am Schornsteinkopf bzw. nach Rauchgasmenge und-temperatur und-Strömungsgeschwindigkeit und natürlich nach einer optimalen Wärmeübertragung richten werden.
Die Befestigung des Wärmetauschers bereitet ebenfalls keine Schwierigkeiten, da auf jedem Schornsteinkopf ein entsprechendes Traggestell montiert werden kann und sogar auch Zu-und Ableitung für den Wärmetauscher selbst als tragende Elemente verwendbar sind. Da die Funktion des Schornsteins durch die Installation des Wärmetauschers in keiner Weise beeinflusst wird, gibt es auch keinerlei Schwierigkeiten für einen nachträglichen Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die erforderlichen Zu- und Ableitungen für den Wärmetauscher können, entsprechend isoliert, ohne weiteres aussen am Schornstein entlanggeführt werden, wobei der an den Wärmetauscher angeschlossene Heizkreislauf beliebig auszunutzen ist, beispielsweise zur Vorwärmung von Brauchwasser, zur Beheizung des Verdampfers einer Wärmepumpe usw.
Für den Heizkreislauf ist ebenfalls jeder geeignete Wärmeträger zu verwenden, wobei sich natürlich vor allem Wasser anbietet. Damit bei Ausfall der Ölheizung bzw. der Feuerungsanlage in kalter Jahreszeit keine Schäden durch Frosteinwirkung entstehen können, wird für den Heizkreislauf ein frostbeständiger Wärmeträger, z. B. Frostschutzmittel enthaltendes Wasser, vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäss der Wärmetauscher an seiner der Schornsteinmündung abgewandten Seite eine wärmeisolierte Abdeckung aufweist. Diese Abdeckung verhindert eine Wärmeabstrahlung nach aussen, so dass eine verbesserte Ausnutzung der Abgaswärme möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Abdeckung durch zur Schornsteinmündung hin vorstehende Randstreifen einen Stauraum für die den Schornstein verlassenden Rauchgase bildet.
Durch diesen Stauraum kommt es auch zu einem Wärmestau im Bereich des Wärmetauschers, was den Wirkungsgrad weiter erhöht.
Günstig ist es auch, wenn erfindungsgemäss der Wärmetauscher mittels lösbarer Leitungsverbindungen an den Heizkreislauf angeschlossen ist. Da der Wärmetauscher doch einer starken Korrosion und Verschmutzung ausgesetzt ist, kanh so erforderlichenfalls mit wenigen Handgriffen ein schlechter Wärmetauscher durch einen neuen ersetzt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt.
Auf einem Schornstein-l-ist über einen Halter-2-- ein Wärmetauscher-3-- montiert, der mit Abstand oberhalb der Schornsteinmündung --4-- und im wesentlichen quer zur Ausströmrichtung der den Schornstein-l-verlassenden Rauchgase liegt. An der der Schornsteinmündung --4-- abgewandten Seite des Wärmetauschers --3-- ist eine Abdeckung --5-- mit einer Wärmeisolierung - vorgesehen, die nicht nur eine unerwünschte Wärmebestrahlung nach aussen verhindert, sondern auch einen Schutz für den Wärmetauscher --3-- ergibt. Durch seitlich zur Schornsteinmündung hin vorstehende Randstreifen --7-- wird zur besseren Ausnutzung der Abgaswärme im Bereich des Wärmetauschers --3-- ein Stauraum --8-- für die Rauchgase geschaffen.
Die heissen Rauchgase strömen aus dem Schornstein-l-hoch, werden im Stauraum gefangen und entweichen dann seitlich ins Freie (s. Pfeile). Dabei geben sie einen Grossteil ihrer Wärme an den Wärmetauscher --3-- ab, in dem sie das als Wärmeträger dienende, vorzugsweise Frostschutzmittel enthaltende Wasser erhitzen. Da sich dieser Wärmeaustauschvorgang mit Abstand vom Schornstein-l-abspielt, können die abgekühlten Rauchgase keine schädliche Rückwirkung mehr auf den Schornstein ausüben.
Der Wärmetauscher --3-- ist in einem geschlossenen Heizkreislauf --9-- eingebunden, der die erforderlichen Regeleinrichtungen --10-- aufweist und über einen weiteren Wärmetauscher --11-- den Verdampfer --12-- einer nicht näher dargestellten Wärmepumpe beaufschlagt. Selbstverständlich könnte der Heizkreislauf --9-- aber auch zur Erwärmung von Brauchwasser oder zu andern Heizleistungen herangezogen werden.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht auf einfachste Weise ohne die Gefahr einer unerwünschten Rückwirkung auf den Schornstein selbst eine weitgehende Ausnutzung der in den Rauchgasen enthaltenden Abgaswärme. wodurch sich eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades einer Feuerungsanlage erreichen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Ausnutzung der Abgaswärme einer Feuerungsanlage, insbesondere einer Ölheizung, mit einem Schornstein zur Ableitung der Rauchgase ins Freie und einem Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der in einem Heizkreislauf (9) liegende Wärmetauscher (3) mit Abstand über der Schornsteinmündung (4) angeordnet ist.
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The invention relates to a device for utilizing the exhaust gas heat of a furnace, in particular an oil heater, with a chimney for discharging the flue gases into the open and a heat exchanger.
When designing a combustion system and its chimney, not only the draft to be generated, which results from the buoyancy of the column of hot flue gas contained in the chimney against the ambient air, must be observed, but above all, the temperature conditions that occur when the flue gases are discharged . It must be ensured that these flue gases do not fall below their dew point on the way to the outside, since such subcooling of the flue gases leads to the elimination of pollutants, in particular sulfur or sulfur compounds, which leads to damage, leaks and signs of corrosion Leads chimney.
Such sulfur corrosion and. The like occur especially when burning sulfur-containing fuels, i.e. with oils, but also with coal and coal dust, and the only antidote seems to be to keep the exhaust gas temperature correspondingly high when burning the fuels, which means a considerable loss of exhaust gas heat must be taken. Flue gases from a normal oil heater e.g. B. therefore leave the chimney mouth with a temperature of at least 1300, with a further utilization of this exhaust gas heat has so far been foregone from the outset.
Although there are already heat exchangers for the recovery of waste heat in heating systems operated at high temperatures, these are only suitable for systems with exhaust gas temperatures of over 10,000 and require a great deal of effort, since the exhaust gases acting on the heat exchanger pass through a side channel from the chimney be suctioned off and then have to flow into the open through a separate chimney after the heat exchanger.
It is also known to use special recuperators to preheat the combustion air through the flue gases, which are placed directly on the stove. This recupera-
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Exhaust gas temperatures. In any case, the known heat exchangers cannot utilize the exhaust gas heat without having an effect on the conditions in the chimney, especially at low exhaust gas temperatures.
In addition, special heat exchangers, which are designed as attachments for an exhaust air chimney, are already known for utilizing the waste heat from the exhaust air of warm rooms, in particular from stables. These heat exchangers consist of a hood-shaped cover receiving a cylindrical pipe system, which is put over the chimney and results in an extension of the chimney directly following the chimney mouth. The exhaust air leaving the chimney is thus diverted by 180, forced through the pipe system and only then released into the open.
Such heat exchangers can therefore only be used with neutral, slightly warm gases, but not with flue gases that would make heat exchangers in the form of hood-shaped covers completely unusable in a very short time due to their aggressiveness and relatively high temperatures. In addition, such a hood-shaped closure of a chimney is also impossible because the delicate draft conditions prevailing in the chimney would be affected too much and the flue gases cooled in the heat exchanger would inevitably immediately have harmful effects on the chimney.
The invention is therefore based on the object to remedy these deficiencies and to provide a device of the type described above, which enables the utilization of the exhaust gas heat with little financial and constructive effort, without causing a flue gas subcooling which endangers the chimney or the draft to be generated by the chimney to affect.
The invention solves this problem essentially in that the heat exchanger located in a heating circuit is arranged at a distance above the chimney mouth. This heat exchanger is only acted upon by the flue gases when they have already left the chimney, so that the cooling of these flue gases when they give off their heat to the heat exchanger means that there is no longer any effect on the chimney. The exhaust gas heat can therefore be exploited without taking the dew point of the flue gases into account, which improves heat recovery even at relatively low flue gas temperatures and beyond
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enables a deliberate separation of the pollutants contained in the flue gases.
Due to the correspondingly large distance between the chimney mouth and the heat exchanger, there is also no unfavorable influence on the flow conditions for the flue gas outlet and the heat exchanger itself can also be designed as desired. In and of itself, any type of heat exchanger is conceivable, for example a heat exchanger with coils, with fins, with chambers and the like. Like., The shape and size of the heat exchanger will depend on the given conditions on the chimney head or on the amount of flue gas and temperature and flow rate and of course on an optimal heat transfer.
Fastening the heat exchanger also poses no difficulties, since a corresponding support frame can be mounted on each chimney head and supply and discharge lines can even be used as load-bearing elements for the heat exchanger itself. Since the function of the chimney is in no way influenced by the installation of the heat exchanger, there are also no difficulties for a subsequent construction of the device according to the invention. The necessary supply and discharge lines for the heat exchanger can be routed, appropriately insulated, along the outside of the chimney, whereby the heating circuit connected to the heat exchanger can be used as desired, for example for preheating service water, for heating the evaporator of a heat pump, etc.
Any suitable heat transfer medium should also be used for the heating circuit, with water, of course, being the most suitable. To prevent damage from frost due to the failure of the oil heating or the combustion system in the cold season, a frost-resistant heat transfer medium, e.g. B. Antifreeze water can be provided.
It is particularly advantageous if, according to the invention, the heat exchanger has a heat-insulated cover on its side facing away from the chimney mouth. This cover prevents heat radiation to the outside, so that an improved utilization of the exhaust gas heat is possible.
It is particularly advantageous if the cover forms a storage space for the flue gases leaving the chimney by means of edge strips projecting towards the chimney mouth.
This storage space also leads to heat accumulation in the area of the heat exchanger, which further increases the efficiency.
It is also advantageous if, according to the invention, the heat exchanger is connected to the heating circuit by means of detachable line connections. Since the heat exchanger is exposed to severe corrosion and contamination, a bad heat exchanger can be replaced with a new one in a few simple steps if necessary.
In the drawing, the subject matter of the invention is shown purely schematically in one embodiment.
A heat exchanger-3-- is mounted on a chimney-l-by means of a holder-2--, which is at a distance above the chimney mouth -4-- and essentially transverse to the outflow direction of the flue gases leaving the chimney-l. On the side of the heat exchanger --3-- facing away from the chimney mouth --3-- there is a cover --5-- with thermal insulation - which not only prevents unwanted heat radiation to the outside, but also protects the heat exchanger - -3-- results. Edge strips --7-- protruding to the side of the chimney mouth create a storage space --8-- for the flue gases for better utilization of the exhaust gas heat in the area of the heat exchanger --3--.
The hot flue gases flow out of the chimney-l-high, are caught in the storage space and then escape laterally into the open (see arrows). They give off a large part of their heat to the heat exchanger --3--, in which they heat the water that is used as a heat carrier and preferably contains antifreeze. Since this heat exchange process takes place at a distance from the chimney, the cooled flue gases can no longer have a harmful effect on the chimney.
The heat exchanger --3-- is integrated in a closed heating circuit --9--, which has the required control devices --10-- and, via a further heat exchanger --11-- the evaporator --12-- of a not shown Heat pump acted on. Of course, the heating circuit --9-- could also be used for heating domestic water or for other heating outputs.
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The device according to the invention enables in a very simple manner, without the risk of an undesirable effect on the chimney itself, extensive use of the exhaust gas heat contained in the flue gases. whereby a significant improvement in the efficiency of a furnace can be achieved.
PATENT CLAIMS:
1. Device for utilizing the exhaust gas heat of a combustion system, in particular an oil heater, with a chimney for discharging the flue gases into the open and a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger (3) lying in a heating circuit (9) is at a distance above the chimney mouth (4 ) is arranged.