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Die
Erfindung betrifft ein Heizgerät
mit einem Heizungskessel, der mindestens eine Brennkammer, mindestens
einen Wärmeübertrager
sowie einen Kondensatsammelraum enthält, mit einer Kondensatpumpe,
die im Kondensatsammelraum angesammeltes Kondensat durch eine Kondensatableitleitung abpumpt,
und mit Abgassperrmitteln, die ein Austreten von Abgas aus dem Kondensatsammelraum durch
die Kondensatableitleitung verhindern.
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Derartige
Abgassperrmittel sind zwingend erforderlich, damit keine Abgase
durch die Kondensatableitung aus dem Kondensatsammelraum austreten
können.
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Aus
der
DE 33 25 200 C1 ist
ein solches Heizgerät
bekannt, bei dem die genannten Abgassperrmittel durch einen Siphon
gebildet sind, wobei dieser Siphon an den Kondensatsammelraum angeschlossen
ist. Eine Saugleitung der Kondensatpumpe ist an den Siphon angeschlossen,
so daß die
Kondensatpumpe das im Siphon angesammelte Kondensat direkt aus dem
Siphon abpumpt. Dementsprechend pumpt die Kondensatpumpe im Normalbetrieb das
Kondensat nur indirekt aus dem Kondensatsammelraum ab. Darüber hinaus
ist beim bekannten Heizgerät
eine zusätzliche
Abpumpleitung vorgesehen, die einenends an die Saugseite der Kondensatpumpe
und anderenends über
Ventilmittel an den Kondensatsammelraum angeschlossen ist. Diese Ventilmittel
sind im Normalbetrieb des Heizgeräts geschlossen, da nur so die
Sperrwirkung des Siphons gewährleistet
werden kann. Für
Sonderfälle,
z.B, zum Reinigen des Heizungskessels, kann Reinigungswasser über die
geöffneten
Ventilmittel abgelassen und mit der Kondensatpumpe abgepumpt werden.
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Damit
ein solcher Siphon eine zuverlässig wirksame
Abgassperre bilden kann, muß er
regelmäßig eine
Wassersäule
von erheblicher Höhe
aufweisen, damit die Wassersäule
durch einen Überdruck im
Heizungskessel, der von einem zum Abgastransport erforderlichen
Gebläse
erzeugt wird, nicht ausgeblasen werden kann. Hierbei müssen außerdem extreme
Betriebsbedingungen, wie z.B. ein Stau im Abgasrohr aufgrund einer
Verstopfung durch Fremdkörper,
Schmutz oder Eisbildung, berücksichtigt
werden. Darüber
hinaus unterliegt der Siphon einer großen Verschmutzung, da sich
vom Kondensat ausgewaschene Schmutz- und Korrosionspartikel üblicherweise
im Siphon ablagern. In der Regel besitzt der Siphon daher ein zusätzliches
Volumen, in dem sich derartige Schmutzablagerungen ohne Beeinträchtigung
der Siphonfunktion ansammeln können.
Aufgrund dieser Anforderungen baut ein solcher Siphon relativ groß, wodurch
das Heizgerät
einen entsprechend großen
Bauraum benötigt.
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Bei
einem Siphon besteht beispielsweise während der Sommermonate, in
denen das Heizgerät
außer
Betrieb ist, die Gefahr, daß der
Siphon austrocknet, so daß zu
Beginn der Heizperiode Abgas durch die Kondensatableitleitung austreten
kann. Des weiteren ist zu beachten, daß eine Erstbefüllung des
Siphons bei der Inbetriebnahme des Heizgeräts zwingend erforderlich ist;
ebenso wie eine Nachbefüllung
nach Wartung und Reinigung des Siphons. Um eine solche Erstbefüllung sowie
spätere
Nachbefüllungen
zu erleichtern, sind komfortable Heizgeräte mit zusätzlichen Befülleinrichtungen
ausgestattet, die weiteren Bauraum benötigen.
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Die
DE 298 04 625 U1 zeigt
ein Heizgerät, dessen
Abgassperrmittel nicht von einem Siphon gebildet wird. Im Kondensatablauf
ist hier eine Pumpe angeordnet, die anfallendes Kondenswasser an
der tiefsten Stelle der Brennkammer abführt.
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Aus
der
DE 33 25 200 C1 ist
ein Heizungskessel bekannt, dessen Kondenswasser im normalen Betrieb über einen
Siphon abgepumpt wird, wenn sich im Siphon eine gewisse Kondensatmenge
angesammelt hat.
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Die
DE 37 30 863 A1 informiert über ein
Gerät zum
Erwärmen
von Wasser mit einer Vorrichtung zum Besprühen der Verbrennungsgase mit
Wasser. Um auf Wasser aus dem Leitungsnetz zu verzichten, wird das
anfallende Kondenswasser mit einer Pumpe aus einem Sammelbehälter abgezogen
und über eine
Sprüheinrichtung
wieder in die Kondensationskammer des Gerätes eingebracht.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Heizgerät mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß ein
Siphon entbehrlich ist, da die Abgassperrfunktion von der Kondensatpumpe
und/oder von einem entsprechend positionierten Rückschlagventil realisiert wird
bzw. werden. Da einerseits eine Kondensatpumpe ebenso wie ein geeignetes
Rückschlagventil
im Vergleich zu einem Siphon klein bauen, ergibt sich ein erheblicher
Bauraumvorteil für
das erfindungsgemäße Heizgerät, da dieses
andererseits ohne den großvolumigen
Siphon auskommt. Des weiteren besteht keine Gefahr, daß durch
Austrocknen des Siphons Abgas durch die Kondensatableitung austritt.
Außerdem
entfällt
eine Erstbefüllung des
Siphons bei der Inbetriebnahme des Heizgeräts; ebenso wie eine Nachbefüllung nach
jeder Wartung und Reinigung des Siphons. Dafür erforderliche Befülleinrichtungen
sind gleichfalls entbehrlich.
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Durch
eine entsprechende Betätigung
der Kondensatpumpe kann das Entfernen des Kondensats aus dem Kondensatsammelraum
gezielt so durchgeführt
werden, daß der
Kondensatsammelraum nur ein relativ kleines Sammelvolumen aufweisen
muß. Dementsprechend
reduzieren sich die Abmessungen des Heizungskessels und somit des Heizgeräts.
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Grundsätzlich kann
das Rückschlagventil stromauf
oder stromab der Kondensatpumpe in der Kondensatableitleitung angeordnet
sein. Um Kavitätseffekte
zu vermeiden, wird jedoch eine Ausführungsform bevorzugt, bei der
das Rückschlagventil stromab
der Kondensatpumpe angeordnet ist. Ebenso ist eine Ausführungsform
möglich,
bei der sowohl stromauf als auch stromab der Kondensatpumpe jeweils
ein Rückschlagventil
angeordnet ist.
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Eine
besonders kompakte Bauweise kann dann erreicht werden, wenn die
Kondensatpumpe im Heizkessel, vorzugsweise im Kondensatsammelraum,
angeordnet ist.
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Zweckmäßig kommuniziert
eine Saugleitung der Kondensatpumpe direkt mit dem Kondensatsammelraum.
Dadurch wird ein zusätzliches
Sammelvolumen entbehrlich und weiterer Bauraum kann eingespart werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungform
ergibt sich dann, wenn die Kondensatpumpe so ausgebildet ist, daß sie mit
dem Kondensat auch Schmutz- und Korrosionsprodukte aus dem Kondensatsammelraum abpumpen
kann, die im Kondensatsammelraum üblicherweise anfallen. Durch
eine solche Bauweise wird der Aufwand zur Reinigung des Kondensatsammelraums
reduziert; ebenso vereinfacht sich die Wartung des Heizgerätes.
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Zur
Betätigung
der Kondensatpumpe kann eine Pumpensteuerung vorgesehen sein. Diese Pumpensteuerung
kann beispielsweise in Abhängigkeit
des Kondensatniveaus im Kondensatsammelraum aktiviert werden. Eine
solche niveaugesteuerte Betätigung
der Kondensatpumpe läßt sich
beispielsweise mit einem Schwimmer od.dgl. realisieren.
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Zweckmäßig wird
die Kondensatpumpe nur dann aktiviert, wenn ein Brenner des Heizgerätes in Betrieb
ist, da im Regelfall nur dann Kondensat anfallen kann.
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Vorteilhaft
ist die Pumpensteuerung oder die Kondensatpumpe mit einer Sensorik
ausgestattet, die erkennt, ob ein Ansaugbereich der Kondensatpumpe
leer ist. Diese Information kann dann von der Pumpensteuerung dazu
verwendet werden, die Kondensatpumpe abzuschalten und/oder nicht
einzuschalten, wenn dieser Ansaugbereich leer ist. Auf diese Weise
kann gewährleistet
werden, daß die Kondensatpumpe
kein Abgas durch die Kondensatableitleitung pumpt.
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Grundsätzlich kann
die Kondensatpumpe bei einem Betrieb des Heizgerätes permanent eingeschaltet
sein, wobei dann die Steuerung dafür sorgt, daß die Kondensatpumpe zumindest
dann ausgeschaltet wird, wenn diese Abgas durch die Kondensatableitleitung
fördern
würde.
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Bevorzugt
wird jedoch eine Ausführungsform,
bei der die Pumpensteuerung die Kondensatpumpe in vorbestimmten
Zeitabständen
für vorbestimmte
Betriebszeiten einschaltet.
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Um
einen Abgasaustrag durch die Kondensatpumpe zu verhindern, betätigt die
Pumpensteuerung bei einer bevorzugten Variante die Kondensatpumpe
einerseits nur dann, wenn sich das Kondensat in einem Ansaugbereich
der Kondensatpumpe oberhalb eines Mindestniveaus befindet, und andererseits
nur solange, wie sich das Kondensat im Ansaugbereich oberhalb dieses
Mindestniveaus befindet. Zweckmäßig ist
dieses Mindestniveau dann so gewählt,
daß eine
Ansaugmündung
der Kondensatpumpe oder eine Ansaugmündung einer mit der Saugseite
der Kondensatpumpe verbundenen Saugleitung vom Kondensat überflutet
ist. Durch diese Bauweise wird im Bereich der genannten Ansaugmündung ein
Siphon-Effekt erzielt, der im Normalfall als zusätzlicher Schutz vor einem Abgasaustritt dient.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Heizgeräts ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Heizgeräts sind
in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht auf wesentliche
Bestandteile eines Heizgerätes
nach der Erfindung und
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2 eine
Ansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen
Ausführungsform.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Entsprechend
den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßes Heizgerät 1 einen
Heizungskessel 2 auf, dem oben ein brennbares Gasgemisch
entsprechend einem Pfeil 3 zugeführt wird. Ein zum Antrieb des
Gasgemischs vorgesehenes Gebläse
ist hier nicht dargestellt. Der Heizungskessel 2 enthält in einem
oberen Bereich einen Brenner 4, der das zugeführte Gasgemisch
in einer Brennkammer 18 verbrennt. Die dabei entstehenden
Flammen 5 sind stilisiert dargestellt. In einem mittleren
Bereich enthält der
Heizungskessel 2 einen oder mehrere, hier drei, Wärmeübertrager 6,
die entsprechend Pfeilen 7 von einer Flüssigkeit durchströmt werden,
die mit Hilfe des Heizgerätes 1 erwärmt werden
soll. Beispielsweise dient das Heizgerät 1 zur Erzeugung
von warmem Brauchwasser und/oder zur Erzeugung eines heißen Vorlaufs
einer Heizungsanlage, insbesondere einer Gebäudeheizung. Die Wärmeübertrager 6 werden mit
den vom Brenner 4 erzeugten, heißen Verbrennungsabgasen beaufschlagt,
wobei diese ihre Wärmeenergie
zumindest teilweise über
die Wärmeübertrager 6 an
die darin zirkulierende Flüssigkeit
abgeben.
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Üblicherweise
arbeitet ein solches Heizgerät 1 mit
einem relativ hohen Wirkungsgrad, so daß die Abgase regelmäßig so weit
abgekühlt
werden, daß darin
enthaltene Feuchtigkeit insbesondere am untersten Wärmeübertrager 6 kondensiert
und nach unten abtropft.
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Der
Heizungskessel 2 enthält
in einem unteren Bereich einen Kondensatsammelraum 8 oder
ist in seinem unteren Bereich als Kondensatsammelraum 8 ausgebildet.
Im Bereich des Kondensatsammelraums 8 ist an den Heizungskessel 2 eine
Abgasableitleitung 9 angeschlossen, durch welche die abgekühlten Abgase – quasi
durch den Kondensatsammelraum 8 – aus dem Heizungskessel 2 austreten und
z.B. einer nicht gezeigten Abgasreinigungsanlage zugeführt werden.
Das sich am Boden des Kondensatsammelraums 8 ansammelnde
Kondensat ist mit 17 bezeichnet.
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Das
Heizgerät 1 weist
außerdem
eine Kondensatpumpe 10 auf, deren Saugseite 11 mit
dem Kondensatsammelraum 8 kommuniziert und deren Druckseite 12 an
eine Kondensatableitleitung 13 angeschlossen ist. In dieser
Kondensatableitleitung 13 ist – stromab der Kondensatpumpe 10 – ein Rückschlagventil 14 angeordnet,
das eine Strömung
zur Kondensatpumpe 10 hin sperrt und eine Strömung von
der Kondensatpumpe 10 weg ermöglicht, wobei das Rückschlagventil 14 in
seine Schließrichtung oder
Sperrichtung, z.B. mit geeigneten Federmitteln oder durch die Schwerkraft,
vorgespannt ist.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 1 ist die
Kondensatpumpe 10 außerhalb
des Heizungskessels 2 angeordnet, wobei ihre Saugseite 11 über eine
Saugleitung 15 an den Kondensatsammelraum 8 angeschlossen
ist. Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß 2 die
Kondensatpumpe 10 im Inneren des Heizungskessels 2 angeordnet. Da
die Kondensatpumpe 10 hier außerdem im Kondensatsammelraum 8 angeordnet
ist, kann beispielsweise eine Saugleitung (vgl. Saugleitung 15 in 1) entfallen,
da die Saugseite 11 der Kondensatpumpe 10 direkt
mit dem Kondensatsammelraum 8 kommuniziert.
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wie
aus den 1 und 2 hervorgeht, kommt
das erfindungsgemäße Heizgerät 1 ohne
Siphon aus, so daß insgesamt
eine kompakte Bauweise für
das Heizgerät 1 erzielbar
ist. Beschränkungen hinsichtlich
der Verlegung der Kondensatableitleitung 13 bestehen nicht,
da die Kondensatpumpe 10 auch bei einem beliebigen Verlauf
der Kondensatableitleitung 13 einen Austrag des Kondensats
aus dem Kondensatsammelraum 8 gewährleistet. Insbesondere ist
daher für
die Kondensatableitleitung 13 kein Gefälle erforderlich, so daß diese
beispielsweise auch nach oben weggeführt werden kann.
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Bei
einem Heizgerät 1 dieser
Art muß mit
Hilfe von Abgassperrmitteln gewährleistet
werden, daß kein
Abgas durch die Kondensatableitleitung 13 aus dem Kondensatsammelraum 8 austreten
kann. Diese Abgassperrmittel sind hier durch das Rückschlagventil 14 gebildet,
das in seine Schließrichtung
vorgespannt ist. Die Vorspannung des Rückschlagventil 14 ist
dabei so mit der Pumpleistung der Kondensatpumpe 10 abgestimmt,
daß diese
beim Abpumpen von Kondensat an ihrer Druckseite 12 einen
hinreichend großen
Druck erzeugt, der ein Öffnen
des Rückschlagventils 14 entgegen
seiner Vorspannung ermöglicht.
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Die
vorgenannten Abgassperrmittel können zusätzlich oder
alternativ auch dadurch gebildet sein, daß die Kondensatpumpe 10 konstruktiv
so ausgestaltet ist, daß sie
zumindest im Stillstand keinen Abgasdurchtritt von ihrer Saugseite 11 zu
ihrer Druckseite 12 ermöglicht.
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Vorzugsweise
wird eine Pumpensteuerung 16 die Kondensatpumpe 10 so
betreiben, daß gewährleistet
ist, daß die
Kondensatpumpe 10 kein Gas ansaugt und/oder fördert. Beispielsweise
erkennt die Pumpensteuerung 16 mit einer entsprechenden,
hier nicht dargestellten Sensorik, ob ein Ansaugbereich der Kondensatpumpe 10 leer
ist. Die Pumpensteuerung 16 schaltet dann die Kondensatpumpe 10 ab, sobald
dieser Ansaugbereich leer ist, bzw. schaltet die Pumpensteuerung 16 die
Kondensatpumpe 10 gar nicht an, wenn ihr Ansaugbereich
leer ist.
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Ebenso
ist für
die Kondensatpumpe 10 eine Ausführungsform möglich, die
zwar Gas ansaugen und fördern
kann, jedoch auf ihrer Druckseite 12 das Gas nicht hinreichend
komprimieren kann, um den Öffnungsdruck
des Rückschlagventils 14 zu
erreichen. Dies kann beispielsweise durch gezielte Leckagen und
Drosselstellen innerhalb der Kondensatpumpe 10 erreicht
werden, die sich bei einer Gasförderung
der Kondensatpumpe 10 erheblich stärker bemerkbar machen als bei
einer Flüssigkeitsförderung,
so daß beim
Abpumpen des Kondensats eine ordnungsgemäße Funktion der Kondensatpumpe 10 gewährleistet
werden kann.
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Zweckmäßig aktiviert
die Pumpensteuerung 16 die Kondensatpumpe 10 nur
dann, wenn der Brenner 4 in Betrieb ist, da regelmäßig nur
dann Kondensat anfällt
und abgepumpt werden muß.
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Vorzugsweise
ist die Pumpensteuerung 16 so ausgebildet, daß sie die
Kondensatpumpe 10 in vorbestimmten Zeitabständen für vorbestimmte
Betriebszeiten einschaltet. Die vorbestimmten Zeitabstände sind
zweckmäßig so gewählt, daß auch bei
einem im Normalbetrieb maximalen Kondensatanfall das Kondensat im
Kondensatsammelraum 8 ein vorbestimmtes Maximalniveau nicht übersteigt.
Dieses Maximalniveau ist dabei so gewählt, daß Beschädigungen, z.B. durch Korrosion,
im Heizungskessel 2 vermieden werden. Die genannten vorbestimmten Betriebszeiten
sind vorzugsweise so gewählt,
daß innerhalb
einer dieser Betriebszeiten ein im Normalbetrieb maximaler Kondensatanfall
im wesentlichen abgepumpt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, daß durch
diesen intermittierenden Betrieb ein Kondensatpegel im Kondensatsammelraum 8 nicht über das
vorgenannte Maximalniveau ansteigt, selbst wenn über einen längeren Zeitraum ein maximaler Kondensatanfall
auftritt.
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Um
die Förderung
von Abgas durch die Kondensatpumpe 10 zu vermeiden, kann
auch vorgesehen sein, daß die
Pumpensteuerung 16 die Kondensatpumpe 10 einerseits
nur dann betätigt,
wenn sich das Kondensat in einem Ansaugbereich der Kondensatpumpe 10 oberhalb
eines Mindestniveaus befindet. Andererseits betätigt die Pumpensteuerung 16 die
Kondensatpumpe 10 auch nur solange, wie sich das Kondensat
im Ansaugbereich der Kondensatpumpe 10 oberhalb dieses
Mindestniveaus befindet. Um eine Art Siphonwirkung zu erzielen,
kann das genannte Mindestniveaus so gewählt sein, daß eine nicht
näher bezeichnete
Ansaugmündung
der Kondensatpumpe 10 bzw. der Saugleitung 15 vom
Kondensat überflutet
ist.
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Mit
Hilfe der Pumpensteuerung 16 können gezielt auch besondere
Zeitsteuerungen für
die Kondensatpumpe 10 realisiert werden, um beispielsweise
das Kondensat in relativ großen
Abständen
dafür in
relativ großen
Mengen zu fördern,
sogenannte „Schwall-Förderung".
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- 1
- Heizgerät
- 2
- Heizungskessel
- 3
- zugeführtes Gasgemisch
- 4
- Brenner
- 5
- Flamme
- 6
- Wärmetauscher
- 7
- durch
6 strömende
Flüssigkeit
- 8
- Kondensatsammelraum
- 9
- Abgasableitleitung
- 10
- Kondensatpumpe
- 11
- Saugseite
von 10
- 12
- Druckseite
von 10
- 13
- Kondensatableitleitung
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Saugleitung
- 16
- Pumpensteuerung
- 17
- Kondensat
- 18
- Brennkammer