CH643346A5

CH643346A5 - Verfahren und heizungsanlage zur nutzung der heissen abgase eines waermeerzeugers.

Info

Publication number: CH643346A5
Application number: CH1046479A
Authority: CH
Inventors: Guenther Reimer
Original assignee: Froeling Kessel App
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1984-05-30
Also published as: NL7908016A; IT7950900A0; BE887858Q; DE2851206B2; ATA706979A; DE2851206C3; IT1120891B; GB2040414A; DE2851206A1; AT379015B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der heissen ausgeht, die durch den Wärmeaustauscher verläuft und an einer

Abgase eines brennstoffbefeuerten, zumindest teilweise zur Er- Stelle zwischen der Abzweigung und dem Wärmeerzeuger wie-

wärmung von umlaufendem Heizungswasser dienenden Wär- 55 der in die Hauptleitung mündet, und ist dadurch gekennzeichnet,

meerzeugers, wobei mit den heissen Abgasen das Heizungsrück- dass in der Abzweigung ein motorbetätigtes Dreiwegeventil laufwasser vorgewärmt wird, indem ein Teilstrom aus dem angeordnet ist und dass zur Steuerung des Dreiwegeventils ein

Heizungsrücklaufwasser abgezweigt, durch die Gesamtheit der Regelgerät vorgesehen ist, das mit einem Temperaturfühler für aus dem Wärmeerzeuger kommenden Abgase durch Wärmeaus- die Kaminaustrittstemperatur verbunden ist.

tausch aufgeheizt und vor dem Wärmeerzeuger wieder mit dem 60 Der Temperaturfühler kann im Bereich des Kaminaustritts-

übrigen Heizungsrücklaufwasser vereinigt wird, sowie eine Hei- querschnitts angeordnet sein, wobei er unmittelbar die Kamin-

zungsanlage zur Durchführung des Verfahrens. austrittstemperaturmisst. Der Temperaturfühler kann jedoch

Bei einer bekannten Anlage der genannten Art wird ein auch unterhalb des Kaminaustrittsquerschnitts angeordnet sein,

Teilstrom des einem Heizkessel zuzuführenden Kaltwassers wobei dann allerdings der Temperaturregler so einzustellen ist,

durch eine um das Abgasrohr des Heizkessels mehrfach ge- 65 dass in Abhängigkeit vom Isolierzustand und der Höhe des schlungene Rohrspirale geleitet, die gegen die Aussenluft wär- Kamins ein Korrekturfaktor für die Temperatur berücksichtigt meisoliert ist. Das Kaltwasser wird dabei vorgewärmt, während wird.

sich die Abgase in gleichem Masse abkühlen. Dieses bekannte Um zu vermeiden, dass das Wasser im Wärmeaustauscher

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unter bestimmten Extrembedingungen nicht unzulässig hoch aufgeheizt wird, kann im oberen Bereich des Wärmeaustauschers ein zweiter Temperaturfühler vorgesehen sein, der die Temperatur des erwärmten Teilstromwassers misst und für eine Gegensteuerung zur Begrenzung der maximalen Wassertemperatur im Wärmeaustauscher ebenfalls mit dem Temperaturregler verbunden ist.

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

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung die Ansicht einer Heizungsanlage für eine Wasser-Zentralheizung dargestellt.

Nach der Zeichnung besteht die Heizungsanlage aus einem Heizkessel 1 mit einem Brenner 2, der in Abhängigkeit vom Bedarf mit einer entsprechenden Gas- oder Ölmenge beaufschlagbar ist. Die Abgase aus dem Heizkessel 1 gelangen in ihrer Gesamtheit in einen dem Heizkessel 1 unmittelbar nachgeschalteten Wärmeaustauscher 3, aus dem sie über ein Abgasrohr 4 in den Kamin 5 gelangen.

Der Heizkessel, der von beliebiger Bauart sein kann, ist mit einem Einlassstutzen 6 sowie einem Auslassstutzen 7 versehen, an den die Heizwasserrücklaufleitung 8 bzw. die Heizwasservor-laufleitung 9 angeschlossen ist.

Der Wärmeaustauscher 3 weist in seinem Innern ein Bündel paralleler, in vertikaler Richtung angeordneter Rohre 10 auf, die an ihrer Unterseite mit einem gemeinsamen Wassereinlass 11 und an der Oberseite mit einem gemeinsamen Wasserauslass 12 in Verbindung stehen.

Die aus dem Heizkessel 1 austretenden Abgase werden im unteren Bereich des Wärmeaustauschers 3 über einen Eintrittsstutzen 13 in den Wärmeaustauscher eingeleitet, so dass sie die wasserführenden vertikalen Rohre 10 im Querstrom umspülen. Über das Abgasrohr 4, das seitlich an den oberen Bereich des Wärmeaustauschers 3 angeschlossen ist, verlassen die Abgase nach dem Wärmeaustausch den Wärmeaustauscher wiederum im Querstrom zu den vertikalen Rohren 10 und gelangen über den Kamin 5 ins Freie.

In die Heizwasserrücklaufleitung 8 ist ein motorbetätigtes Dreiwegeventil 14 geschaltet, von dem ein Ausgang 15 über eine direkte Hauptleitung 16 mit dem Einlassstutzen 6 des Heizkessels 1 verbunden ist, während der andere Ausgang 17 über eine Teilstromleitung 18 mit dem Wassereinlassstutzen 11 des Abgas-

Wärmeaustauschers 3 verbunden ist. Zur Weiterleitung des im Wärmeaustauscher 3 vorgewärmten Teilstromwassers dient eine vom oberen Stutzen 12 des Wärmeaustauschers 3 ausgehende Zwischenleitung 19, die an einer Seite zwischen dem Dreiwege-5 ventil 14 und dem Einlassstutzen 6 des Heizkessels 1 in die Hauptleitung 16 mündet.

Zur Steuerung des motorbetätigten Dreiwegeventils 14 ist ein Temperaturregler 20 bzw. ein entsprechend geeignetes Regelgerät vorgesehen. Dieses steht mit einem Temperaturfühler 21 in io Verbindung, mit dem direkt oder indirekt die Kaminaustrittstemperatur gemessen wird.

Um die Abgase soweit wie möglich auszunutzen, wird die Anlage so gefahren, dass die Kaminaustrittstemperatur stets etwas über dem Taupunkt liegt. Dies wird dadurch erreicht, dass 15 die Menge des abgezweigten Teilstroms bei fallender Kaminaustrittstemperatur verringert und bei steigender Kaminaustrittstemperatur vergrössert wird. Änderungen der Abgasbedingungen werden dabei automatisch berücksichtigt, so dass die Anlage sowohl bei Vollastbetrieb als auch bei beliebigem Teillastbetrieb 20 des Heizkessels 1 optimal arbeitet.

Aus Sicherheitsgründen ist nahe dem Ausgangsbereich des Wärmeaustauschers 3, wo das vorgewärmte Teilstromwasser den Wärmeaustauscher verlässt, ein zweiter Temperaturfühler 22 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Temperaturregeier 20 in 25 Verbindung steht. Der Temperaturfühler 22 überwacht dabei die Wassertemperatur in dem Wärmeaustauscher 3 und gibt, wenn die maximale Wassertemperatur in dem Wärmeaustauscher 3 überschritten wird, ein Signal an das Regelgerät 20. Eine Überschreitung der maximalen Wassertemperatur kann unter ungün-30 stigen Bedingungen bei einer Unterbrechung des durch den Wärmeaustauscher 3 geführten Teilstroms auftreten. In einem solchen Fall wird der Teilstrom unabhängig von der Kaminaustrittstemperatur kurzzeitig wieder eingeschaltet bzw. etwas erhöht.

35 Mit der in der Zeichnung dargestellten Heizungsanlage ist mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine grösstmögliche Auskühlung der Gesamtheit der aus dem Heizkessel 1 kommenden Abgase möglich, indem die Wärme der Abgase an einen variablen Teilstrom des Heizungsrücklaufwassers abgegeben 40 wird.

Selbstverständlich lässt sich das beschriebene Prinzip auch bei anderen Heizungssystemen verwenden.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

643346 2 PATENTANSPRÜCHE Prinzip der Wärmerückgewinnung birgt aber die Gefahr in sich, dass den Abgasen in bestimmten Betriebszuständen zuviel Wär-

1. Verfahren zur Nutzung der heissen Abgase eines brennstoff- me entzogen wird, so dass im Kamin der Taupunkt unterschritten befeuerten, zumindest teilweise zur Erwärmung von umlaufen- wird. Die durch die Taupunktunterschreitung entstehenden dem Heizungswasser dienenden Wärmeerzeugers, wobei mit den 5 Schäden am Kamin sind in der Regel wesentlich grösser als der heissen Abgasen das Heizungsrücklaufwasser vorgewärmt wird, Nutzen, der durch die Wärmerückgewinnung erzielt wird, denn indem ein Teilstrom aus dem Heizungsrücklaufwasser abge- durch Taupunktunterschreitung wird der Kamin bereits nach zweigt, durch die Gesamtheit der aus dem Wärmeerzeuger kurzer Zeit schadhaft.

kommenden Abgase durch Wärmeaustausch aufgeheizt und vor Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optima-

dem Wärmeerzeuger wieder mit dem übrigen Heizungsrücklauf- 10 le Nutzung der heissen Abgase zu ermöglichen, ohne dass dabei wasser vereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge die Gefahr einer Taupunktunterschreitung im Kamin auftritt,

des abgezweigten Teilstromes in Abhängigkeit von der Kamin- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die austrittstemperatur der Abgase gesteuert wird, indem die Menge Menge des abgezweigten Teilstroms in Abhängigkeit von der des abgezweigten Teilstroms bei fallender Kaminaustrittstempe- Kaminaustrittstemperatur der Abgase gesteuert wird, indem die ratur verringert und bei steigender Kaminaustrittstemperatur 15 Menge des abgezweigten Teilstroms bei fallender Kaminaus-

wieder vergrössert wird, so dass bei wechselnden Abgasverhält- trittstemperatur verringert und bei steigender Kaminaustrittnissen eine im wesentlichen konstante Kaminaustrittstemperatur stemperatur wieder vergrössert wird, so dass bei wechselnden der Abgase aufrechterhalten wird, die nur wenig über dem Abgasverhältnissen eine im wesentlichen konstante Kaminaus-

Taupunkt liegt. trittstemperatur der Abgase aufrechterhalten wird, die nur-wenig

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 über dem Taupunkt liegt.

in Betriebszuständen mit Teillast bei Überschreiten einer vorge- Durch diese Massnahme ist es möglich, den Abgasen gerade so gebenen oberen Teilstromtemperatur die Teilstrommenge er- viel Wärme zu entziehen, dass der Taupunkt im Kamin nicht höht wird. unterschritten wird und somit keine B eschädigungen des Kamins

3. Heizungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach auftreten können. Die variablen Abgasbedingungen werden Anspruch 1 mit einem brennstoffbefeuerten, zumindest teilweise 25 dadurch ausgeglichen, dass der aus dem Heizungsrücklaufwasser zur Erwärmung von umlaufendem Heizungswasser dienenden abgezweigte Teilstrom, der durch den Wärmeaustauscher gelei-Wärmeerzeuger (1), einem in dessen Abgasweg geschalteten tet wird und die Wärme der Abgase aufnimmt, variiert wird, um Wärmeaustauscher (3) zur Vorwärmung eines Teilstroms des an die maximal abzugebenden Wärmemengen der Abgase ange-Heizungsrücklaufwassers sowie einer in der Heizungsrücklauflei- passt werden zu können.

tung (8) vorgesehen Abzweigung, von der eine Nebenleitung 30 Bei Betriebszuständen mit nur sehr geringen Abgasmengen

(18) ausgeht, die durch den Wärmeaustauscher verläuft und an und/oder geringen Abgastemperaturen könnte gelegentlich der einer Stelle zwischen der Abzweigung und dem Wärmeerzeuger Extremfall eintreten, dass der Teilstrom völlig abgeschaltet wieder in die Hauptleitung mündet, dadurch gekennzeichnet, werden müsste, um eine ausreichend hohe Kaminaustrittstempe-

dass in der Abzweigung ein motorbetätigtes Dreiwegeventil (14) ratur der Abgase zu erreichen. Bei einem solchen Betriebszu-

angeordnet ist und dass zur Steuerung des Dreiwegeventils ein 35 stand besteht aber die Gefahr, dass die im Wärmeaustauscher

Regelgerät (20) vorgesehen ist, das mit einem Temperaturfühler verbleibenden Restwassermengen unzulässig hoch aufgeheizt

(21) für die Kaminaustrittstemperatur verbunden ist. werden. Um zu gewährleisten, dass die Restwassermengen in

4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dem Wärmeaustauscher beispielsweise eine Temperatur von dass der Temperaturfühler (21) im Bereich des Kaminaustritts- 110° C nicht überschreiten, kann die Teilstrommenge in Abhän-querschnitts angeordnet ist. 40 gigkeit von der Wassertemperatur im Wärmeaustauscher wieder

5. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, erhöht werden, und zwar selbst auf die Gefahr hin, dass der dass der Temperaturfühler (21) unterhalb des Kaminaustritts- Taupunkt im Kamin in wenigen Ausnahmefällen einmal unter-querschnitts angeordnet ist. schritten wird. Alternativ könnte aber auch bei Erreichen einer

6. Heizungsanlage nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, unzulässighohen Wassertemperatur im Wärmeaustauscher der dass nahe dem Austrittsbereich des Wärmeaustauschers (3) ein 43 Brenner des Wärmeerzeugers kurzfristig abgeschaltet werden, zweiter Temperaturfühler (22) vorgesehen ist, der die Tempera- Die Heizungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäs-tur des erwärmten Teilstromwassers misstund zur Begrenzung sen Verfahrens besteht aus einem brennstoffbefeuerten, zuminder maximalen Wassertemperatur in dem Wärmeaustauscher (3) dest teilweise zur Erwärmung von umlaufendem Heizungswasser für eine entsprechende Gegensteuerung mit dem Regelgerät (20) dienenden Wärmeerzeuger, einem in dessen Abgasweg geschalverbunden ist. 50 teten Wärmeaustauscher zur Vorwärmung eines Teilstroms des

Heizungsrücklaufwassers sowie einer in der Heizungsrücklaufleitung vorgesehenen Abzweigung, von der eine Nebenleitung