CH643346A5 - METHOD AND HEATING SYSTEM FOR USING THE HOT EXHAUST GAS FROM A HEAT GENERATOR. - Google Patents

METHOD AND HEATING SYSTEM FOR USING THE HOT EXHAUST GAS FROM A HEAT GENERATOR. Download PDF

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CH643346A5 CH1046479A CH1046479A CH643346A5 CH 643346 A5 CH643346 A5 CH 643346A5 CH 1046479 A CH1046479 A CH 1046479A CH 1046479 A CH1046479 A CH 1046479A CH 643346 A5 CH643346 A5 CH 643346A5
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der heissen ausgeht, die durch den Wärmeaustauscher verläuft und an einer The invention relates to a method for using the hot, which runs through the heat exchanger and at one

Abgase eines brennstoffbefeuerten, zumindest teilweise zur Er- Stelle zwischen der Abzweigung und dem Wärmeerzeuger wie- Exhaust gases from a fuel-fired, at least partially to be created between the branch and the heat generator

wärmung von umlaufendem Heizungswasser dienenden Wär- 55 der in die Hauptleitung mündet, und ist dadurch gekennzeichnet, heating of circulating heating water serving 55 which flows into the main line, and is characterized by

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 Sea generator, with the hot exhaust gases the heating back that a motor-operated three-way valve is preheated in the branch water by a partial flow from which is arranged and that to control the three-way valve

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. Heating return water is branched off, is provided by the entirety of the control device, which is connected to a temperature sensor for exhaust gases coming from the heat generator through heat from the chimney outlet temperature.

tausch aufgeheizt und vor dem Wärmeerzeuger wieder mit dem 60 Der Temperaturfühler kann im Bereich des Kaminaustritts- exchange heated and in front of the heat generator again with the 60 The temperature sensor in the area of the chimney outlet

übrigen Heizungsrücklaufwasser vereinigt wird, sowie eine Hei- querschnitts angeordnet sein, wobei er unmittelbar die Kamin- remaining heating return water is combined, and a hot cross-section can be arranged, whereby it directly connects the chimney

zungsanlage zur Durchführung des Verfahrens. austrittstemperaturmisst. Der Temperaturfühler kann jedoch system for carrying out the method. outlet temperature measures. The temperature sensor can, however

Bei einer bekannten Anlage der genannten Art wird ein auch unterhalb des Kaminaustrittsquerschnitts angeordnet sein, In a known system of the type mentioned, one will also be arranged below the chimney outlet cross section,

Teilstrom des einem Heizkessel zuzuführenden Kaltwassers wobei dann allerdings der Temperaturregler so einzustellen ist, Partial flow of the cold water to be supplied to a boiler, whereby the temperature controller must then be set

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. through a duct that is routed several times around the flue gas pipe of the boiler, depending on the insulation condition and the height of the looped pipe spiral, which is insulated from the outside air. A correction factor for the temperature is taken into account. The cold water is preheated while is.

sich die Abgase in gleichem Masse abkühlen. Dieses bekannte Um zu vermeiden, dass das Wasser im Wärmeaustauscher the exhaust gases cool to the same extent. This known To avoid the water in the heat exchanger

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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. is not heated to an unacceptably high degree under certain extreme conditions, a second temperature sensor can be provided in the upper area of the heat exchanger, which measures the temperature of the heated partial-flow water and is also connected to the temperature controller for countermeasures to limit the maximum water temperature in the heat exchanger.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated in the drawing, for example, and described in detail below with reference to the drawing.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung die Ansicht einer Heizungsanlage für eine Wasser-Zentralheizung dargestellt. In the drawing, the view of a heating system for a water central heating is shown in a schematic representation.

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. According to the drawing, the heating system consists of a boiler 1 with a burner 2, which can be acted upon with a corresponding amount of gas or oil depending on the need. The exhaust gases from the boiler 1 pass in their entirety into a heat exchanger 3 directly downstream of the boiler 1, from which they reach the chimney 5 via an exhaust pipe 4.

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. The boiler, which can be of any type, is provided with an inlet connection 6 and an outlet connection 7, to which the heating water return line 8 or the heating water supply line 9 is connected.

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. The heat exchanger 3 has in its interior a bundle of parallel tubes 10 arranged in the vertical direction, which are connected on their underside to a common water inlet 11 and on the top side by a common water outlet 12.

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. The exhaust gases emerging from the boiler 1 are introduced in the lower region of the heat exchanger 3 via an inlet connection 13 into the heat exchanger, so that they flow around the vertical water pipes 10 in cross flow. Via the exhaust pipe 4, which is connected laterally to the upper area of the heat exchanger 3, the exhaust gases, after the heat exchange, leave the heat exchanger again in cross flow to the vertical pipes 10 and reach the outside via the chimney 5.

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- In the heating water return line 8, a motor-operated three-way valve 14 is connected, from which an outlet 15 is connected via a direct main line 16 to the inlet connection 6 of the boiler 1, while the other outlet 17 via a partial flow line 18 to the water inlet connection 11 of the exhaust gas.

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. Heat exchanger 3 is connected. To forward the partial flow water preheated in the heat exchanger 3, an intermediate line 19 starting from the upper connection piece 12 of the heat exchanger 3 is used, which opens on one side between the three-way valve 5 and the inlet connection piece 6 of the boiler 1 into the main line 16.

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. To control the motor-operated three-way valve 14, a temperature controller 20 or a correspondingly suitable control device is provided. This is in connection with a temperature sensor 21, with which the chimney outlet temperature is measured directly or indirectly.

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. In order to utilize the exhaust gases as far as possible, the system is operated so that the chimney outlet temperature is always slightly above the dew point. This is achieved in that the amount of the branched-off partial stream is reduced as the chimney outlet temperature falls and is increased as the chimney outlet temperature increases. Changes in the exhaust gas conditions are automatically taken into account, so that the system works optimally both at full load operation and at any part load operation 20 of the boiler 1.

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. For safety reasons, a second temperature sensor 22 is provided near the exit area of the heat exchanger 3, where the preheated partial flow water leaves the heat exchanger, and is also connected to the temperature regulator 20 in FIG. 25. The temperature sensor 22 monitors the water temperature in the heat exchanger 3 and, when the maximum water temperature in the heat exchanger 3 is exceeded, sends a signal to the control device 20. Under unfavorable conditions, an excess of the maximum water temperature can be interrupted by the Heat exchanger 3 partial flow occur. In such a case, the partial flow is briefly switched on again or increased slightly, regardless of the chimney outlet temperature.

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. 35 With the heating system shown in the drawing, the greatest possible cooling of the entirety of the exhaust gases coming from the boiler 1 is possible with little expenditure on device technology by the heat of the exhaust gases being released 40 to a variable partial flow of the heating return water.

Selbstverständlich lässt sich das beschriebene Prinzip auch bei anderen Heizungssystemen verwenden. Of course, the principle described can also be used with other heating systems.

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (6)

643346 2 PATENTANSPRÜCHE Prinzip der Wärmerückgewinnung birgt aber die Gefahr in sich, dass den Abgasen in bestimmten Betriebszuständen zuviel Wär-643346 2 PATENT CLAIMS The principle of heat recovery, however, harbors the danger that the exhaust gases in certain operating states 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. 1. Process for the use of the hot exhaust gases of a fuel is extracted, so that in the chimney the dew point is not reached, at least partially for heating. The heat generator serving the heating water due to the temperature falling below the dew point, whereby with the 5 damage to the chimney are usually much larger than the hot exhaust gases, the heating return water is preheated, benefit that is achieved by the heat recovery, because by a partial flow from the heating return water is if the chimney falls below the dew point, the whole of the short time from the heat generator is defective. kommenden Abgase durch Wärmeaustausch aufgeheizt und vor Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optima- coming exhaust gases are heated by heat exchange and therefore the object of the invention is to provide an optimal 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, to enable the heat generator to use the hot exhaust gases again with the rest of the heating return, without water being combined, characterized in that the quantity creates the risk of the chimney falling below the dew point, 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- of the branched partial flow depending on the chimney- According to the invention, this object is achieved in that the outlet temperature of the exhaust gases is controlled by controlling the amount of the branched partial stream depending on that of the branched partial stream when the chimney outlet temperature and the chimney outlet temperature of the exhaust gases are controlled by the reduced and with increasing chimney outlet temperature 15 amount of the branched-off partial flow with falling chimney outlet 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- is increased again, so that when the flue gas outlet temperature changes, an essentially constant chimney outlet temperature is increased again with increasing chimney outlets, so that, with changing flue gases, the chimney outlet temperature is maintained only slightly above the flue gas conditions. Taupunkt liegt. trittstemperatur der Abgase aufrechterhalten wird, die nur-wenig Dew point. exhaust temperature is maintained, which is only a little 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 über dem Taupunkt liegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that 20 is above the dew point. 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 In operating states with partial load when a pre-set temperature is exceeded, it is possible to extract a lot of heat from the exhaust gas, which is just given the upper partial flow temperature, so that the dew point in the chimney is not raised. is undershot and therefore no damage to the fireplace 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. 3. Heating system to perform the process after can occur. The variable exhaust gas conditions are compensated for with a fuel-fired, at least partially 25 in that the branched partial stream serving from the heating return water for heating circulating heating water, the auxiliary heat generator (1) switched through the heat exchanger, and one switched in its exhaust gas path and the Heat of the exhaust gases is varied, in order to be able to fit heat exchangers (3) for preheating a partial flow of the heating return water to the maximum amount of heat to be given off the exhaust gases and one in the heating return line. tung (8) vorgesehen Abzweigung, von der eine Nebenleitung 30 Bei Betriebszuständen mit nur sehr geringen Abgasmengen device (8) provided branch, from which a secondary line 30 in operating conditions with only very small amounts of exhaust gas (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- (18), which runs through the heat exchanger and at and / or low exhaust gas temperatures, the one point between the branch and the heat generator could occasionally occur, in which the partial flow, when completely switched off, flows back into the main line, which would have to be characterized by a sufficiently high chimney outlet temperature dass in der Abzweigung ein motorbetätigtes Dreiwegeventil (14) ratur der Abgase zu erreichen. Bei einem solchen Betriebszu- that in the branch to reach a motor-operated three-way valve (14) of the exhaust gases. With such an operating angeordnet ist und dass zur Steuerung des Dreiwegeventils ein 35 stand besteht aber die Gefahr, dass die im Wärmeaustauscher is arranged and that there was a 35 to control the three-way valve, but there is a risk that in the heat exchanger Regelgerät (20) vorgesehen ist, das mit einem Temperaturfühler verbleibenden Restwassermengen unzulässig hoch aufgeheizt Control device (20) is provided which heats up residual water quantities remaining inadmissibly high with a temperature sensor (21) für die Kaminaustrittstemperatur verbunden ist. werden. Um zu gewährleisten, dass die Restwassermengen in (21) for the chimney outlet temperature. will. To ensure that the residual water 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 4. Heating system according to claim 3, characterized in that the heat exchanger, for example, a temperature of that the temperature sensor (21) in the area of the chimney outlet does not exceed 110 ° C, the partial flow can be arranged in a cross-section. 40 of the water temperature in the heat exchanger again 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 5. Heating system according to claim 3, characterized, increased, even at the risk that that the temperature sensor (21) below the chimney outlet dew point in the chimney is arranged in a few exceptional cases once under cross-section. is taken. Alternatively, however, could also be reached when one 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 6. Heating system according to claim 3, characterized in, impermissibly high water temperature in the heat exchanger that near the outlet area of the heat exchanger (3) a 43 burner of the heat generator can be switched off for a short time, second temperature sensor (22) is provided, which is the temperature of the heating system for carrying out the invention -tur of the heated partial flow water and to limit its process consists of a fuel-fired, at least maximum water temperature in the heat exchanger (3) at least partially for heating circulating heating water for a corresponding countermeasure with the control device (20) serving one, in the exhaust gas path of which is connected to the formwork . 50 th heat exchanger for preheating a partial flow of Heizungsrücklaufwassers sowie einer in der Heizungsrücklaufleitung vorgesehenen Abzweigung, von der eine Nebenleitung Heating return water and a branch provided in the heating return line, from which a secondary line
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