DE102005056327A1

DE102005056327A1 - Brennwertgerät mit einer von einem Gehäuse umschlossenen und eine Vielzahl von Rohren aufweisende Wärmetauschereinheit

Info

Publication number: DE102005056327A1
Application number: DE102005056327A
Authority: DE
Inventors: Andreas Fechner
Original assignee: MHG Heiztechnik GmbH
Current assignee: MHG Heiztechnik GmbH
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-06

Abstract

Um ein Brennwertgerät mit einem Gehäuse, das einen Abgaseintritt (8) für den Anschluss eines mit einem Brennraum (11) verbindbaren Brenners, einen Abgasaustritt (3) zum Anschluss an ein Abgassystem, Anschlusseinrichtungen zur hydraulischen Anbindung eines Heizungswasservor- (2) und -rücklaufs (1) und eine Kondensatableitung (10) umfasst, und mit einer Wärmetauschereinheit, die eine Vielzahl von Rohren aufweist, wobei die Rohre vom zu erwärmenden Wasser durchströmt und vom abzukühlenden Brennerabgas umströmt sind, hinsichtlich einer Wirkungsgraderhöhung weiterzubilden, ist vorgesehen, dass der Heizungswasservorlauf (2) mit dem Heizungswasserrücklauf (1) durch mehrere U-förmige Rohre (4) verbunden ist und das Gehäuse (5, 6, 7), die U-förmigen Rohre (4) und ein von den U-förmigen Rohren (4) umfasster Innenkörper (9) im Gehäuse einen Strömungsraum definieren, in diesem das aus dem Brennraum (11) strömende Brennerabgas entgegen dem zu erwärmenden Heizungswassers, das vom Rücklauf (1) zum Vorlauf (2) strömt, im Gegenstromprinzip geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennwertgerät mit einem Gehäuse, das einen Abgaseintritt für den Anschluss eines mit einem Brennraum verbindbaren Brenners, einen Abgasaustritt zum Anschluss an ein Abgassystem, Anschlusseinrichtungen zur hydraulischen Anbindung eines Heizungswasservor- und -rücklaufs und eine Kondensatableitung umfasst, und mit einer Wärmetauschereinheit, die eine Vielzahl von Rohren aufweist, wobei die Rohre vom zu erwärmenden Wasser durchströmt und vom abzukühlenden Brennerabgas umströmt sind.

Wärmetauschereinheiten von bzw. für Brennwertgeräte, also Heizeinrichtungen, dienen der kontrollierten Abkühlung eines einen Brenner der Heizeinrichtung verlassenden und durch den Wärmetauscher geleiteten Abgasstroms, um an einer vom Abgasstrom durchströmten Wärmetauschereinheit dieselbe durch strömendes Wasser zu erwärmen. Hierdurch kann Wärmeenergie vom Abgasstrom auf das die Wärmetauscheinheit durchströmende Wasser übertragen und der Wirkungsgrad der Heizeinrichtung erhöht werden. Eine derartige Wärmetauscheinheit für ein Brennwertgerät ist beispielsweise aus der DE 202 11 414 U1 bekannt geworden. Dieses Brennwertgerät bzw. Brennwerttherme umfasst einen Brennwertkessel mit einem integrierten Kondensationswärmetauscher und einen mit dem Brennraum des Brennwertkessels verbundenen Gebläse unterstützten Brenner. Des Weiteren ist am Kessel ein Anschlussset zur hydraulischen Anbindung der wasserführenden Leitungen, wie Heizungs- und Warmwasservorlauf bzw. -rücklauf angeordnet und für die Wärmetauschereinheit eine Kondensatableitung vorgesehen.

Die Wärmetauschereinheit wird von einer Vielzahl wasserdurchströmter Rohre gebildet, wobei die Rohre der Wärmetauschereinheit vom Abgasstrom des Brenners umströmt werden. Die Strömungsrichtung des Abgasstroms durch das Ge häuse bzw. den Innenraum desselben unter Umströmung der wasserdurchströmten Rohre der Wärmetauschereinheit ist immer quer zum Heizungswasserstrom.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Brennwertgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass bei einfacher und kostengünstiger Bauweise der Wirkungsgrad weiter erhöht ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Heizungswasservorlauf mit dem Heizungswasserrücklauf durch mehrere U-förmige Rohre in Form eines U-Rohrbündels verbunden ist und das Gehäuse, die U-förmigen Rohre und ein von den U-förmigen Rohren umfasster Innenkörper im Gehäuse einen Strömungsraum definieren, in diesem das aus dem Brennraum strömende Brennerabgas entgegen dem zu erwärmenden Heizungswasser, das vom Rücklauf zum Vorlauf strömt, im Gegenstromprinzip geführt ist.

Durch die Vielzahl der U-förmigen Rohre wird ein großer Strömungsquerschnitt für das Heizungswasser in der Wärmetauschereinheit erreicht, begleitet von einem geringen hydraulischen Widerstand und einer geringen Pumpenleistung.

Dadurch, dass das die Wärmetauschereinheit einschließende Gehäuse aus einer Unterschale zur äußeren Einfassung des Strömungsraums des Brennerabgases, aus einem Oberteil zur Aufnahme des Abgaseintritts sowie zur Ausbildung des Brennraums auf der einen Seite und zur Aufnahme des Abgasaustritts auf der dem Abgaseintritt abgewandten Seite und einem Deckel, an den die Anschlusseinrichtungen für den Heizungswasservor- und -rücklauf angeformt sind, aufgebaut ist, wird in besonders vorteilhafter Weise das Gehäuse und die Wärmetauschereinheit leicht demontierbar, so dass auch eine Reinigung der U-förmigen Rohre erleichtert ist. Außerdem können die Oberflächen der U-förmigen Rohre nach dem Herstellprozess kostengünstig passiviert (gebeizt) werden.

In vorteilhafter Weise ist die Unterschale aus kondensatbeständigem Kunststoff hergestellt, was zur einfachen und kostengünstigen Bauweise beiträgt und eine korrosionsbeständige Ausbildung darstellt.

Weiterhin kann der Innenkörper in vorteilhafter Weise entweder als Pufferspeicher in Form eines Isolierkörpers ausgeführt oder als Brauchwassertank ausgeführt sein.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung.
In dieser zeigt:
1: einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Brennwertgerät,
2: eine Seitenansicht der Wärmetauschereinheit des erfindungsgemäßen Brennwertgeräts und
3: eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Brennwertgeräts.
In allen Figuren sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Gemäß den 1 bis 3 verfügt das Brennwertgerät über ein Gehäuse, das aus einer Unterschale (5), einem Oberteil (7) und einem Deckel (6) gebildet wird. Die Unterschale (5) ist mittels eines umlaufenden Flansches lösbar mit dem Oberteil (7) verbunden, während der Deckel (6) ebenfalls mittels eines umlaufenden Flansches lösbar mit dem Oberteil (7) verbunden ist.
Der Deckel (6) dient als obere Begrenzung der Wärmetauschereinheit. Auf ihm sind die Anschlusseinrichtungen zur hydraulischen Anbindung des Heizungswassersvor- (2) und -rücklaufs (1) in Form von Sammelbehältern bevorzugt ange schweißt, so dass jeweils beidseitig die Mündungen von U-förmigen Rohren (4) in den Sammelbehältern aufgenommen sind.
Im Oberteil (7) des Gehäuses sind der Abgaseintritt (8), der Brennraum (11) und auf der dem Abgaseintritt (8) abgewandten Seite der Abgasaustritt (3) aufgenommen.
Die Unterschale (5) dient als äußere Begrenzung der Strömungswege der Brennerabgase und gleichzeitig als Auffangwanne für das entstehende Kondensat. Am untersten Punkt der Unterschale (5) ist deshalb auch eine Kondensatableitung (10) angeformt.
Der Heizungsvorlauf (2) ist mit dem Heizungsrücklauf (1) durch mehrere U-förmige Rohre (4) verbunden und das Gehäuse (5, 6, 7), die U-förmigen Rohre (4) und ein von den U-förmigen Rohren (4) umfasster Innenkörper (9) im Gehäuse (5, 6, 7) definieren einen Strömungsraum, in diesem das aus dem Brennraum (11) strömende Brennerabgas entgegen dem zu erwärmenden Heizungswassers, das vom Rücklauf (1) zum Vorlauf (2) strömt, im Gegenstromprinzip geführt ist. Die U-förmigen Rohre (4) sind in Form eines Rohrbündels (s. 2) angeordnet, mit jeweils einem ovalen Querschnitt und jeweils langen parallel zueinander ausgerichteten Außenflächen.
Der Innenkörper (9) dient wie bereits gesagt als innere Begrenzung der Strömungswege des Brennerabgases und bildet mit der entsprechenden konstruktiven Auslegung zusammen mit dem Oberteil (7) des Gehäuses den Brennraum (11) aus, der dadurch speziell abgestimmt werden kann.
Im Bereich des Abgaseintritts (8) wird also das Gas-Luftgemisch gezündet und verbrannt. Die dabei entstehenden Abgase strömen durch die Zwischenräume des U-Rohrbündels (4) und übertragen dabei ihre Wärme auf die Oberfläche der U-Rohre (4). Auf der Innenseite der U-Rohre (4) strömt das kalte Heizungswasser in Gegenrichtung zur Strömung der Brennerabgase und übernimmt auf der inneren Oberfläche der U-Rohre (4) die übertragene Wärme, welche so in das Heizungssystem weitergeleitet wird. Durch die starke Abkühlung der Abgase wird system weitergeleitet wird. Durch die starke Abkühlung der Abgase wird das in den Abgasen als Wasserdampf enthaltene Wasser kondensiert. Das dabei entstehende Kondensat wird an der Kondensatableitung (10) aus der Wärmetauschereinheit abgeleitet.
Wie bereits erwähnt, wird die Wärmetauschereinheit von einer Vielzahl von wasserdurchströmten Rohren (4), die als Bündel hintereinander angeordnet sind, gebildet, wobei zwischen den Rohren (4) der Abgasstrom verläuft. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind die Rohre (4) der Wärmetauschereinheit U-förmig ausgeführt. 1 zeigt ein Rohr (4) der Wärmetauschereinheit im Querschnitt, so dass das Gegenstromprinzip von Heizwasser und Brennerabgas erkennbar ist. Von dem Heizungswasserrücklauf (1) in die Rohre (4) einströmendes Wasser durchfließt einen von der Innenwand der Rohre (4) definierten innen liegenden Strömungskanal im Sinne der durchgezeichneten Pfeile für „Wasser" und wird U-förmig umgelenkt, um dann in den Heizungswasservorlauf (2) zu strömen.
Das Brennerabgas aus dem Brennraum (11) kommend strömt parallel, jedoch entgegengerichtet zum Heizungswasserstrom durch die Zwischenräume des U-förmigen Rohrbündels (4) in Richtung der gestrichelten Pfeile für „Abgas".

Claims

Brennwertgerät mit einem Gehäuse, das einen Abgaseintritt (8) für den Anschluss eines mit einem Brennraum (11) verbindbaren Brenners, einen Abgasaustritt (3) zum Anschluss an ein Abgassystem, Anschlusseinrichtungen zur hydraulischen Anbindung eines Heizungswasservor- (2) und -rücklaufs (1) und eine Kondensatableitung (10) umfasst und mit einer Wärmetauschereinheit, die eine Vielzahl von Rohren (4) aufweist, wobei die Rohre (4) vom zu erwärmenden Wasser durchströmt und vom abzukühlenden Brennerabgas umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungswasservorlauf (2) mit dem Heizungswasserrücklauf (1) durch mehrere U-förmige Rohre (4) verbunden ist, und das Gehäuse (5, 6, 7), die U-förmigen Rohre (4) und ein von den U-förmigen Rohren (4) umfasster Innenkörper (9) im Gehäuse (5, 6, 7) einen Strömungsraum definieren, in diesem das aus dem Brennraum (11) strömende Brennerabgas entgegen dem zu erwärmenden Heizungswasser, das vom Rücklauf (1) zum Vorlauf (2) strömt, im Gegenstromprinzip geführt ist.
Brennwertgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wärmetauschereinheit einschließende Gehäuse aus einer Unterschale (5) zur äußeren Einfassung des Strömungsraums des Brennerabgases, aus einem Oberteil (7) zur Aufnahme des Abgaseintritts (8) sowie zur Ausbildung des Brennraums (11) auf der einen Seite und zur Aufnahme des Abgasaustritts (3) auf der dem Abgaseintritt abgewandten Seite und einem Deckel (6), an dem die Anschlusseinrichtungen für den Heizungswasservor- (2) und -rücklauf (1) angeformt sind, aufgebaut ist.
Brennwertgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (5) aus kondensatbeständigem Kunststoff hergestellt ist.
Brennwertgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkörper (9) als Pufferspeicher in Form eines Isolationskörpers ausgeführt ist.
Brennwertgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkörper (9) als Brauchwassertank ausgeführt ist.
Brennwertgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Rohre (4) in Form eines Rohrbündels angeordnet sind, mit jeweils einem ovalen Querschnitt und jeweils langen parallel zueinander angeordneten Außenflächen.