<Desc/Clms Page number 1>
Beschrijving ingediend tot het bekomen van een UITVINDINGSOCTROOI op naam van
Econosto N. V. te Rotterdam, Nederland voor :
Verwarmingsinrichting Gebaseerd op een recht van voorrang dat berust op de overeenkomstige aanvrage om octrooi, ingediend op 29 augustus 1985, in Nederland, onder nummer 85.02377
<Desc/Clms Page number 2>
Verwarmingsinrichting
De uitvinding betreft een verwarmingsinrichting, voorzien van een verwarmingsketel, omvattende een invoerkamer met luchtinlaatmiddelen en gasinlaatmiddelen, tenminste één daaronder aangebrachte brander, tenminste één weer daaronder aangebrachte verbrandingsruimte, tenminste één weer daaronder aangebrachte warmtewisselaar en tenminste één weer daaronder aangebrachte uitlaat voor verbrandingsgassen, welke verwarmingsinrichting van tenminste één ventilator is voorzien.
Een dergelijke verwarmingsinrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 80.00460. Bij een dergelijke verwarmingsinrichting, die economisch in gebruik is, zijn de verbrandingsgassen niet erg warm, zodat de schoorsteentrek in diverse omstandigheden onvoldoende is om een trekonderbreker te kunnen toepassen. De verbrandingsgassen met betrekkelijk lage temperatuur bevatten zoveel vocht, dat het vocht zelfs condenseert. Hierdoor wordt de wand van de schoorsteen vochtig en kan zij worden aangetast, zodat voor de schoorsteen speciaal materiaal zoals roetvaststaal moet worden gekozen, dat niet door het agressieve vocht van de verbrandingsgassen wordt aangetast.
De uitvinding heeft ten doel de afvoer van verbrandingsgassen te verbeteren.
Volgens de uitvinding is daartoe bij de verbrandingsgasuitlaat een trekonderbreker aanwezig is, die voorzien is van een ejecteur. Hierdoor wordt de kinetische energie van de verbrandingsgassen gebruikt om deze door de schoorsteen te transporteren. Daarbij wordt zoveel, de trekonderbreker instromende lucht de schoorsteen mee ingestuwd, dat het mengsel van verbrandingsgassen en lucht een dauwpunt heeft, dat beneden de optredende temperatuur van het mengsel ligt. Verder wordt de temperatuur van het mengsel zo laag, dat zelfs kunststof als schoorsteenmateriaal kan worden gebezigd. Ook aluminiumbuizen komen in aanmerking als schoorsteenbuis.
<Desc/Clms Page number 3>
Bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de verwarmingsinrichting voorzien van een warmtepomp, waarmee de verbrandingsgassen tot elke gewenste temperatuur kunnen worden gekoeld. De afvoer van de verbrandingsgassen blijft hierbij via de trekonderbreker mogelijk.
Bij voorkeur wordt een absorptie-warmtepomp gebezigd, waarbij geen afzonderlijk aan te drijven compressor noodzakelijk is.
De uitvinding zal in de hierna volgende beschrijving aan de hand van een tekening worden verduidelijkt.
In de tekening tonen :
Figuur 1 een zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding, figuur 2 een variant van detail II van figuur 1, en figuur 3 op grote schaal detail III van figuur 1. figuur 4 een voorkeursuitvoeringsvorm van de verwarmingsinrichting volgens figuur 1, en figuur 5 een schema van de werking van de verwarmingsinrichting uit figuur 4.
De verwarmingsinrichting 1 omvat een isolatiekast 2, waarin een verwarmingsketel 3 en een ventilator 4 zijn opgenomen. De verwarmingsketel 3 omvat een invoerkamer 5 met een pijpvormige luchtinlaat 6 en met een gasinlaat 7. Daaronder is een brander 8 van het vlakbrandertype opgesteld en weer daaronder bevindt zich een verbrandingsruimte 40. Weer daaronder bevindt zich een warmtewisselaar 9, en weer daaronder een uitlaatkamer 10 met een uitlaat 11 die uitmondt in een trekonderbreker 12, waarop een verbrandingsgasafvoerleiding 13 is aan te sluiten. De trekonderbreker 12 heeft ingangen 14 voor valse lucht en een als sifon uitgevoerde condensafvoer 15.
De verbrandingsgasuitlaat 11 mondt uit in een zich in stromingsrichting opwaarts vernauwend mondstuk 44, dat als ejecteur werkt en de verbrandingsgassen met flink wat kinetische energie tot in de schoorsteenafvoer 46 van de trekonderbreker 12 doet stromen volgens pijlen 45. Daarbij wordt omgevingslucht volgens pijlen 43 aangezogen en mee de schoorsteenafvoer 46 ingezogen. Voor een goede werking van de
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
ejecteur moet deze zich relatief sterk vernauwen, bijvoorbeeld een vermindering (dl van de doortocht daarvan ten bedrage van 60%, genomen over een lengte 1, die bij benadering gelijk is aan de doortocht dl of d2.
Het ontstane mengsel heeft een lage temperatuur van 60 à 70 , zodat de schoorsteen van kunststofpijp, bijvoor- beeld van PVC kan worden vervaardigd. Elk materiaal dat bij 60 à 700 nog genoeg zijn oorspronkelijke sterkte-eigenschappen behoudt en bovendien resistent is tegen corrosie, bijvoorbeeld aluminium, is bruikbaar. Verder is het voordeel bereikt, dat het dauwpunt van het mengsel van aangezogen lucht en verbrandingsgassen onder de temperatuur van dit mengsel ligt, zodat er geen hinderlijke condensaatproblemen optreden. Dientengevolge is het aansluiten van de verwar- mingsinr1chting 1 op bestaande, niet voor hoge rendementsketels bestemde, gasafvoerkanalen toch mogelijk. De kinetische energie van het mengsel wordt gebruikt om het mengsel zonodig over flinke hoogte door de schoorsteen buitenwaarts te transporteren.
Bij zeer lange schoorstenen kan het nodig of nuttig zijn een extra ventilator of een extra sterke ventilator 4 te bezigen.
De luchtweerstand in de verwarmingsketel 3 is tijdens bedrijf van de brander 8 vele malen groter dan de natuurlijke trek in de verbrandingsgasafvoerleiding 13, zodat de hoeveelheid de verwarmingsketel 3 instromende lucht onafhankelijk is van de verbrandingsgasafvoerleiding 13, doch uitsluitend wordt bepaald door de ventilator 4, dus vanwege een bepaalde Q-h kromme steeds een bepaald luchtdebiet levert, wanneer deze werkzaam is. De aan de ventilator 4 aangelegde elektrische spanning van bijvoorbeeld 220 volt leidt tot een bepaald toerental van een elektromotor 16 die de ventilator 4 aandrijft en de schoepenvorm van de ventilatorschoepen 17 verplaatst een daardoor bepaald luchtdebiet. De opstelling van de ventilatorrotor 18 ten opzichte van de luchtinlaat 6 is daarbij van belang. Men kiest bij voorkeur een fabrieksmatig vooraf bepaalde opstelling.
De verbrandingsgasafvoerleiding 13 kan een eerste conisch vernauwend stuk schoorsteenpijp 50 hebben. Dankzij de
<Desc/Clms Page number 5>
toepassing van de uitvinding kan een vrij nauwe schoorsteenpijp worden gebezigd.
De luchtinvoeropeningen 14 zijn op hetzelfde niveau als of lager dan de verbrandingsgasafvoer 46 aangebracht. De vormgeving van de trekonderbreker 12 en de relatieve niveauopstelling van de verbrandingsgasuitlaat 29 van de ketel 3 en de luchtinvoeropeningen 14 en de bovenzijde van mondstuk 44 van de trekonderbreker 12 zijn zodanig gekozen, dat in de bedrijfstoestand van een warme ketel, doch niet brandende brander geen koude lucht door de ketel 3 heen wordt gezogen.
Op deze wijze wordt afkoeling van de ketel 3 vermeden, hetgeen het ketelrendement sterk gunstig beïnvloedt.
Volgens figuur 2 is de afstand van de rotor 18 ten opzichte van de luchtinlaat 6 instelbaar door een inlaatmond 19 met schroefmiddelen 20 ten opzichte van de luchtinlaat 6 verstelbaar te maken, waarbij tussen de inlaatmond 19 en de luchtinlaat 6 een afdichtring 21 aanwezig is.
Op de luchtinlaat 6 is een drukverschilschakelaar 23 aanwezig, die is aangesloten op een besturingsorgaan 22, dat de gasklep 24 opent, wanneer de opgenomen druk in de invoerkamer 5 voldoende is en aan andere vereiste voorwaarden is voldaan. Deze klep 24 is op de gasinlaat 7 aangebracht achter een reduceerventiel 42, dat de druk van het gasnet bij geopende hoofdafsluiter 25 reduceert van 22 à 28 millibar tot een bepaalde constante druk van bijvoorbeeld 15 millibar.
Zo wordt steeds een bepaald luchtdebiet vermengd met een bepaald gasdebiet, teneinde de voor de brander 8 ideale stochiometrische verhouding bij de optimale mengselhoeveelheid te bewerkstelligen.
De gasinlaatnozzle 28 van de gasinlaat 7 is in vorm nauwkeurig gefabriceerd voor het verkrijgen van een, bij een bepaalde, in de gasinlaat 7 heersende druk, bepaald gasdebiet.
De brander 8 bestaat bij voorkeur uit een keramische plaat 30 met vertikale kanalen 31 met een diameter van bijvoorbeeld 0,7 mm met bijvoorbeeld 100 gaatjes per cm2. Na ontsteking van het gas/lucht-mengsel vormt zich een zogenaamde vlamvoet in de vertikale kanalen 31 (fig. 3), waardoor de
<Desc/Clms Page number 6>
temperatuur zo hoog wordt, dat hierbij een sterk infraroodstralingseffect ontstaat. Hierdoor ontstaat een gecombineerde convectie-en stralingswarmte-overdracht naar de warmtewisselaar 9, hetgeen het rendement verhoogt. Afmetingen van de keramische plaat zijn bijvoorbeeld 300 x 400 mm. Er ontstaat zo een puur verbrandingsgas zonder of vrijwel zonder luchtovermaat. Eventueel kan een gaasrooster onder de plaat 30 zijn aangebracht onder andere ter opvoe-ring van de brandercapaciteit.
Behalve met bovengenoemde infraroodbrander is de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding vanzelfsprekend ook met een zwartbrander te stoken, waarbij het vlamfront zich buiten de keramische plaat bevindt vanwege de ten opzichte van de stroomsnelheid lage verbrandingsnelheid en de verbrandingsgassen derhalve een hogere tempertauur bezitten en waarbij de warmtewisselaar 9 derhalve voldoende beschermd moet zijn tegen deze hoge temperaturen.
Vóór het aansteken van de brander 8 wordt eerst een circulatiepomp 35 gestart die water door de warmtewisselaar 9 pompt. De warmtewisselaar 9 bestaat uit een aantal pijpen 36 die van ribben 37 zijn voorzien. Een regelinrichting 38 start eerst de pomp 35 en met vertraging van enkele seconden de ventilator 4. Door middel van de drukschakelaar 23, die het drukverschil opneemt tussen de druk in de luchtinlaat 6 en de druk in de verbrandingskamer 40, wordt na het vaststellen van voldoende drukverschil enige seconden later een elektrische ontsteking 39 in werking gesteld. De wachttijd van enkele seconden is gekozen om er voor te zorgen, dat zich geen brandbaar gas-luchtmengsel in de invoerkamer 5 en verbrandingskamer 40 bevindt. Wederom enkele seconden later wordt de klep 24 geopend.
Na bijvoorbeeld vijf seconden moet er dan een vlam zijn, hetgeen met een vlamdetector 41 wordt vastgesteld. Is er dan geen vlam, dan wordt de klep 24 wederom gesloten. De dimensionering van de brander 8 ten opzichte van de warmtewisselaar 9 is zodanig, dat de verbrandingsgassen koelen tot beneden het condensatiepunt ter bereiking van een hoog rendement. Het condensaat valt bij de verwarmingsinrichting 1 volgens de uitvinding niet op de brander 8.
<Desc/Clms Page number 7>
Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding (figuur 4,5) wordt met behulp van een warmtepomp 80 de warmte-inhoud uit de verbrandingsgassen tot elk gewenst niveau naar het water van de eerste warmtewisselaar 9 overgedragen.
Bij voorkeur wordt een absorptie-warmtepomp toegepast, daar hierbij geen afzonderlijke compressor benodigd is. Deze absorptiepomp wordt gevormd door een eerste, ten opzichte van de eerste warmtewisselaar 9 stroomopwaarts in de verbrandingsgasstroom (pijlen F, figuur 5) geplaatste tweede warmtewisselaar 51 en een ten opzichte van die verbrandingsstroom stroomafwaarts geplaatste derde warmtewisselaar 53.
Op zichzelf is een absorptie-warmtepomp van hieronder beschreven soort bekend, bijvoorbeeld uit de koeltechniek, en de beschrijving hieronder is derhalve kort gehouden.
In figuur 4,5 zijn de aan de onderdelen uit de figuren 1-3 gelijke onderdelen met dezelfde verwijzingsnummers aangegeven en zijn deze verder niet besproken.
Via een ten opzichte van de leidingen naar de warmtewisselaar 9 dunne leiding 54 is de tweede warmtewisselaar 51 met de pomp 35 verbonden. Via een leiding 55, een beveiligingsklep 56 en een leiding 57 is de tweede warmtewisselaar 51 met een in twee delen 58 resp. 59 uitgevoerd kookvat 60 verbonden, waarvandaan via leidingen 61 en 62 het opgewarmde water of stoom uit warmtewisselaar 51 aan de andere zijde van de pomp 35 is aangesloten.
In het kookvat 60 bevindt zich een mengsel van ammoniak en water, waarbij na verwarming via de warmtewisselaar 51 NH3-damp via leiding 63 in een condensor 64 wordt geleid. In de condensor 64 wordt het naar de warmtewisselaar 9 stromende water door de NH3-damp opgewarmd. Het gecondenseerde NH3 geraakt via leiding 65 en een verdampingseenheid/ driewegaansluiting 66 in de derde warmtewisselaar 53. Via leiding 67 wordt bij de driewegaansluiting 66 uit een absorptievat 68 tredend H2-gas met het NH3-gas vermengd, welk H2- gas door het lichte gewicht daarvan gemakkelijk uit het absorptievat 68 treedt en als drijfgas voor het NH3-gas dienst doet.
In warmtewisselaar 53 neemt het NH3-gas warmte
<Desc/Clms Page number 8>
op uit de verbrandingsgassen, die hier bijvoorbeeld nog een temperatuur van 700C hebben, maar na passage van de warmtewisselaar 53, bijvoorbeeld nog slechts een temperatuur van 150C bezitten. Via leiding 69 geraakt het NH3-H2-mengsel in het absorptievat 68, welk absorptievat via leiding 70 gevoed wordt vanuit het kookvat 60 met water, dat van een relatief laag percentage NH3 is voorzien en van waaruit via een leiding 71 water met een relatief hoog percentage NH3 terugge- voerd wordt naar het kookvat 60.
In het absorptievat 68 komt warmte vrij, waardoor het H2-gas in de leiding 67 relatief warm is. Bij voorkeur is tussen leiding 67 en leiding 69 een niet-getoonde warmtewisselaar opgenomen. Bij voorkeur is eveneens tussen leiding 70 en leiding 71 een niet-getoonde warmtewisselaar opgenomen.
Ter voorkoming dat de temperatuur van de verbrandingsgassen na passage van de warmtewisselaar 53 bijvoorbeeld onder het vriespunt daalt, is achter de warmtewisselaar 53 een temperatuurvoeler 72 opgenomen, die zoals schematisch met 73 is aangegeven, met een stuurorgaan 74 voor de beveiligingsklep 56 verbonden is. Indien de temperatuur bij de temperatuurvoeler 62 onder een vooraf ingestelde waarde daalt, bijvoorbeeld 50C, stuurt het stuurorgaan 74 de beveiligingsklep 56 aan, die op zijn beurt leiding 55 met leiding 61 verbindt, waardoor de temperatuur bij de temperatuurvoeler zal stijgen, daar de verbrandingsgasstroom daarna niet meer gekoeld wordt. Het stuurorgaan 74 kan ter optimalisering van het koelproces vanzelfsprekend ook regelend zijn uitgevoerd.
Indien het uit een bij de warmtewisselaar 9 behorend verwarmingssysteem via leiding 75 naar de pomp 35 toestromend water een relatief lage temperatuur heeft, bijvoorbeeld 250C, dat wil zeggen dat het verwarmingssysteem veel warmte van de warmtewisselaar 9 afneemt, zal de brander 8 nagenoeg continu werken, zullen de verbrandingsgassen derhalve een gemiddeld hoge temperatuur hebben en zal ten gevolge daarvan de met behulp van de warmtewisselaar 51 werkende absorptie-warmtepomp in de condensor 64 relatief veel warmte aan de leiding 75 overdragen, waardoor een in het hier beschreven geval bij verwarmingsinrichtingen zonder warmtepomp
<Desc/Clms Page number 9>
voorkomend rendementsverlies wordt tegengegaan.
Bij de verwarmingsinrichting met warmtepomp volgens de uitvinding wordt optimaal gebruik gemaakt van de temperatuursverschillen in de verbrandingsgassen, hetgeen volgens de wetten van de thermodynamica een vrijwel maximaal rendement van 100% kan opleveren, inclusief de warmte-inhoud van de in de verbrandingsgassen aanwezige waterdamp. Door een juiste dimensionering van de warmtepomp is in ieder geval een rendementsverbetering van 5% ten opzichte van de reeds bestaande hoog-rendementsketels mogelijk, zodat een ketel met een rendement van 98 à 99% ontstaat.
Hierboven is een voorkeursuitvoeringsvorm van een verwarmingsinrichting aan de hand van een met NH3 werkende absorptie-warmtepomp beschreven, maar het zal duidelijk zijn, dat de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot NH3, maar bovenbeschreven warmtepomp even zo goed met freon of zoutoplossingen kan werken ; zelfs een met een electrisch aangedreven compressor werkende warmtepomp is vanzelfsprekend denkbaar.
<Desc / Clms Page number 1>
Description filed to obtain an INVENTION PATENT in the name of
Econosto N. V. in Rotterdam, the Netherlands for:
Heating device Based on a right of priority based on the corresponding patent application filed August 29, 1985, in the Netherlands, under number 85.02377
<Desc / Clms Page number 2>
Heating device
The invention relates to a heating device, provided with a heating boiler, comprising an inlet chamber with air inlet means and gas inlet means, at least one burner disposed underneath, at least one incineration chamber disposed underneath, at least one heat exchanger again disposed therebetween and at least one combustion exhaust outlet disposed underneath, said heating apparatus has at least one fan.
Such a heating device is known from Dutch patent application 80.00460. With such a heating device, which is economical in use, the combustion gases are not very hot, so that the chimney draft in various circumstances is insufficient to be able to use a draft interrupter. The relatively low temperature combustion gases contain so much moisture that the moisture even condenses. As a result, the chimney wall becomes moist and can be attacked, so that a special material such as carbon steel must be selected for the chimney, which is not affected by the aggressive moisture of the combustion gases.
The object of the invention is to improve the discharge of combustion gases.
According to the invention, a draft interrupter is provided at the combustion gas outlet and is provided with an ejector. As a result, the kinetic energy of the combustion gases is used to transport it through the chimney. In doing so, so much air inflowing the draft interruptor is pushed into the chimney that the mixture of combustion gases and air has a dew point that is below the occurring temperature of the mixture. Furthermore, the temperature of the mixture becomes so low that even plastic can be used as a chimney material. Aluminum pipes are also eligible as a chimney pipe.
<Desc / Clms Page number 3>
In a preferred embodiment according to the invention, the heating device is provided with a heat pump, with which the combustion gases can be cooled to any desired temperature. The discharge of the combustion gases remains possible via the draft interrupter.
Preferably an absorption heat pump is used, whereby no separately driven compressor is required.
The invention will be elucidated in the following description with reference to a drawing.
Show in the drawing:
Figure 1 shows a side view, partly in section, of a heating device according to the invention, Figure 2 a variant of detail II of figure 1, and figure 3 on a large scale detail III of figure 1. figure 4 a preferred embodiment of the heating device according to figure 1, and figure 5 shows a diagram of the operation of the heating device of figure 4.
The heating device 1 comprises an insulating box 2, in which a heating boiler 3 and a fan 4 are included. The heating boiler 3 comprises an inlet chamber 5 with a pipe-shaped air inlet 6 and with a gas inlet 7. Below this, a burner 8 of the flat burner type is arranged and again below this there is a combustion chamber 40. Again underneath there is a heat exchanger 9, and again an exhaust chamber 10 with an outlet 11 opening into a draft diverter 12, to which a flue gas discharge pipe 13 can be connected. The draft diverter 12 has inputs 14 for false air and a condensate drain 15 designed as a siphon.
The flue gas outlet 11 opens into a upwardly narrowing nozzle 44 in the flow direction, which acts as an ejector and flows the combustion gases with considerable kinetic energy into the chimney outlet 46 of the draft diverter 12 according to arrows 45. Ambient air is drawn in according to arrows 43 and sucked in the chimney outlet 46. For the proper functioning of the
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
the ejector must constrict it relatively strongly, for example a reduction (dl of the passage thereof, amounting to 60%, taken over a length 1, which is approximately equal to the passage d1 or d2.
The resulting mixture has a low temperature of 60 to 70, so that the chimney can be made of plastic pipe, for example PVC. Any material that still retains its original strength properties at 60 to 700 and is also resistant to corrosion, for example aluminum, can be used. Furthermore, the advantage has been achieved that the dew point of the mixture of drawn-in air and combustion gases is below the temperature of this mixture, so that no troublesome condensate problems arise. As a result, it is still possible to connect the heating device 1 to existing gas discharge ducts not intended for high-efficiency boilers. The kinetic energy of the mixture is used to transport the mixture outwards through the chimney, if necessary, over a considerable height.
With very long chimneys it may be necessary or useful to use an extra fan or an extra strong fan 4.
The air resistance in the heating boiler 3 during operation of the burner 8 is many times greater than the natural draft in the flue gas discharge pipe 13, so that the amount of air entering the heating boiler 3 is independent of the flue gas discharge pipe 13, but is exclusively determined by the fan 4, i.e. because of a certain Qh curve always provides a certain air flow when it is active. The electrical voltage of, for example, 220 volts applied to the fan 4 leads to a certain speed of an electric motor 16 which drives the fan 4 and the blade shape of the fan blades 17 displaces a determined air flow rate. The arrangement of the fan rotor 18 relative to the air inlet 6 is important here. Preferably a factory-determined arrangement is chosen.
The flue gas discharge pipe 13 may have a first conically narrowing piece of chimney pipe 50. Thanks to
<Desc / Clms Page number 5>
In application of the invention, a relatively narrow chimney pipe can be used.
The air inlet openings 14 are arranged at the same level as or below the flue gas outlet 46. The draft of the draft diverter 12 and the relative level arrangement of the flue gas outlet 29 of the boiler 3 and the air intake openings 14 and the top of nozzle 44 of the draft diverter 12 are chosen such that in the operating state of a hot boiler, but not a burning burner cold air is drawn through the boiler 3.
In this way cooling of the boiler 3 is avoided, which strongly influences the boiler efficiency.
According to figure 2, the distance of the rotor 18 with respect to the air inlet 6 is adjustable by making an inlet mouth 19 adjustable with screw means 20 relative to the air inlet 6, a sealing ring 21 being present between the inlet mouth 19 and the air inlet 6.
A pressure differential switch 23 is provided on the air inlet 6, which is connected to a controller 22 which opens the gas valve 24 when the pressure taken up in the inlet chamber 5 is sufficient and other required conditions are met. This valve 24 is arranged on the gas inlet 7 behind a pressure reducing valve 42, which reduces the pressure of the gas network when the main valve 25 is opened from 22 to 28 millibars to a certain constant pressure of, for example, 15 millibars.
For instance, a certain air flow rate is always mixed with a certain gas flow rate, in order to achieve the stoichiometric ratio ideal for the burner 8 at the optimum mixture amount.
The gas inlet nozzle 28 of the gas inlet 7 is accurately manufactured in shape to obtain a determined gas flow rate at a certain pressure prevailing in the gas inlet 7.
The burner 8 preferably consists of a ceramic plate 30 with vertical channels 31 with a diameter of, for example, 0.7 mm with, for example, 100 holes per cm2. After ignition of the gas / air mixture, a so-called flame base forms in the vertical channels 31 (fig. 3), so that the
<Desc / Clms Page number 6>
temperature becomes so high that it produces a strong infrared radiation effect. This results in a combined convection and radiant heat transfer to the heat exchanger 9, which increases the efficiency. Dimensions of the ceramic plate are, for example, 300 x 400 mm. This creates a pure combustion gas with no or almost no air excess. A mesh grid can optionally be arranged under the plate 30, inter alia, to increase the burner capacity.
In addition to the above-mentioned infrared burner, the heating device according to the invention can of course also be fired with a black burner, wherein the flame front is located outside the ceramic plate because of the low combustion rate relative to the flow rate and the combustion gases therefore have a higher temperature temperature and wherein the heat exchanger 9 is therefore must be adequately protected against these high temperatures.
Before lighting the burner 8, a circulation pump 35 is first started which pumps water through the heat exchanger 9. The heat exchanger 9 consists of a number of pipes 36 which are provided with ribs 37. A control device 38 first starts the pump 35 and with a delay of a few seconds the fan 4. By means of the pressure switch 23, which records the pressure difference between the pressure in the air inlet 6 and the pressure in the combustion chamber 40, after determining sufficient differential pressure an electric ignition 39 was activated a few seconds later. The waiting time of a few seconds is chosen to ensure that no flammable gas-air mixture is present in the inlet chamber 5 and combustion chamber 40. Again a few seconds later, the valve 24 is opened.
After, for example, five seconds, there must then be a flame, which is determined with a flame detector 41. If there is then no flame, the valve 24 is closed again. The dimensioning of the burner 8 relative to the heat exchanger 9 is such that the combustion gases cool below the condensation point to obtain a high efficiency. In the heating device 1 according to the invention, the condensate does not fall on the burner 8.
<Desc / Clms Page number 7>
In a preferred embodiment of the heating device according to the invention (Figure 4.5), the heat content from the combustion gases is transferred to the water of the first heat exchanger 9 by means of a heat pump 80.
An absorption heat pump is preferably used, since this does not require a separate compressor. This absorption pump is formed by a first heat exchanger 51 placed upstream of the first heat exchanger 9 in the combustion gas flow (arrows F, figure 5) and a third heat exchanger 53 placed downstream of that combustion flow.
An absorption heat pump of the type described below is known per se, for example from the cooling technique, and the description below has therefore been kept short.
In Figure 4.5, the parts identical to the parts of Figures 1-3 are designated with the same reference numbers and are not discussed further.
The second heat exchanger 51 is connected to the pump 35 via a pipe 54 which is thin relative to the pipes to the heat exchanger 9. Via a conduit 55, a safety valve 56 and a conduit 57, the second heat exchanger 51 with a two-part 58, respectively. 59, the cooking vessel 60 is connected, from which the heated water or steam from heat exchanger 51 is connected to the other side of the pump 35 via lines 61 and 62.
The cooking vessel 60 contains a mixture of ammonia and water, wherein after heating via the heat exchanger 51 NH3 vapor is led via line 63 into a condenser 64. In the condenser 64, the water flowing to the heat exchanger 9 is heated by the NH3 vapor. The condensed NH3 is introduced via line 65 and an evaporation unit / three-way connection 66 into the third heat exchanger 53. Via line 67, H2 gas emerging from an absorption vessel 68 is mixed with the NH3 gas at the three-way connection 66, which H2 gas is mixed with the light weight thereof readily exits from the absorber 68 and serves as the propellant for the NH3 gas.
The NH3 gas takes heat in heat exchanger 53
<Desc / Clms Page number 8>
from the combustion gases, which here, for example, still have a temperature of 70 ° C, but after passing through the heat exchanger 53, for example, still only have a temperature of 150 ° C. The NH3-H2 mixture enters the absorber 68 via line 69, which absorber is fed via line 70 from the cooking vessel 60 with water, which is provided with a relatively low percentage of NH3 and from which, via line 71, water with a relatively high percentage of NH3 is returned to the cooking vessel 60.
Heat is released in the absorber 68, so that the H2 gas in the pipe 67 is relatively warm. A heat exchanger (not shown) is preferably included between line 67 and line 69. Preferably, a heat exchanger (not shown) is also arranged between line 70 and line 71.
For example, in order to prevent the temperature of the combustion gases from falling below the freezing point after passing through the heat exchanger 53, a temperature sensor 72 is included behind the heat exchanger 53, which, as schematically indicated by 73, is connected to a controller 74 for the safety valve 56. If the temperature at the temperature sensor 62 falls below a preset value, for example 50C, the controller 74 controls the safety valve 56, which in turn connects line 55 to line 61, causing the temperature at the temperature sensor to rise, since the combustion gas flow thereafter is no longer cooled. The controller 74 may of course also be designed to optimize the cooling process.
If the water flowing from a heating system associated with the heat exchanger 9 via pipe 75 to the pump 35 has a relatively low temperature, for instance 250C, that is to say that the heating system draws much heat from the heat exchanger 9, the burner 8 will operate almost continuously, the combustion gases will therefore have an average high temperature and as a result the absorption heat pump operating with the heat exchanger 51 in the condenser 64 will transfer a relatively large amount of heat to the pipe 75, as a result of which, in the case described here, for heaters without a heat pump
<Desc / Clms Page number 9>
prevented loss of yield is counteracted.
The heat pump heating device according to the invention makes optimum use of the temperature differences in the combustion gases, which, according to the laws of thermodynamics, can yield an almost maximum efficiency of 100%, including the heat content of the water vapor present in the combustion gases. By properly dimensioning the heat pump, an efficiency improvement of at least 5% compared to the existing high-efficiency boilers is possible, so that a boiler with an efficiency of 98 to 99% is created.
A preferred embodiment of a heating device using an NH3 absorption heat pump has been described above, but it will be understood that the present invention is not limited to NH3, but the heat pump described above can work equally well with freon or saline solutions; even a heat pump operating with an electrically driven compressor is of course conceivable.