DE102008035407A1

DE102008035407A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102008035407A1
Application number: DE200810035407
Authority: DE
Inventors: Martin Endres; Guenter Geiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Endres Martin De
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Ein Wärmetauscher zur Nachrüstung an Heizungsanlagen oder Kaminöfen umfasst ein Innenrohr, das als Teil eines Rauchgasrohrs ausgebildet ist, sowie ein Außenrohr, das das Innenrohr zumindest teilweise umschließt, wodurch zwischen Innen- und Außenrohr ein von Wärmetauscherflüssigkeit durchströmbarer Zwischenraum gebildet wird, wozu mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablauf vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind im Zwischenraum Lamellen vorgesehen, durch die der Zwischenraum derart gegliedert wird, dass die Wärmetauscherflüssigkeit vom Zulauf zum Ablauf mäanderförmig um das Innenrohr geführt wird. Hierdurch wird eine besonders effiziente Ausnutzung der im Rauchgas enthaltenen Restwärme ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Nachrüstung an Heizungsanlagen oder Kaminöfen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Heizungsanlagen und Kaminöfen verschiedener Bauart sind in vielen Gebäuden zur Raumheizung, Brauchwassererwärmung, zum Backen und Kochen, aber auch zu dekorativen Zwecken in Betrieb. Insbesondere bei den in älteren Gebäuden installierten Heizungsanlagen wird die in den Rauchgasen enthaltene Wärme häufig nur unzureichend genutzt. Das gleiche gilt für Kamin- und andere Öfen, die oft keine Möglichkeit zur Nutzung der Restwärme der Rauchgase bieten.
Aufgrund der hohen Brennstoffpreise, aber auch aus Gesichtspunkten der Schonung der Umwelt und des sparsamen Umgangs mit Ressourcen ist es wünschenswert, die in den Rauchgasen enthaltene Restwär me zu nutzen. Insbesondere ist es wünschenswert, bei vorhandenen Anlagen oder Öfen nachträglich eine Möglichkeit zur besseren Nutzung der Restwärme zu schaffen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen oder auch, bei einem bereits vorhandenen Ofen, der noch keine Möglichkeit zur Beheizung weiterer Räume oder zur Brauchwassererwärmung bietet, diese Möglichkeit zu schaffen, um eine Neuinstallation einer weiteren Heizungsanlage oder eines Ofens zu vermeiden.
Aus DE 36 26 483 A1 ist ein Sanierungsschornsteineinsatz bekannt, bei dem die Ummantelung als Boiler ausgebildet ist, der die Nutzung der Rauchgasrestwärme ermöglicht. Hierzu ist auf das Rauchgasrohr aus Edelstahl ein mindestens 5 m langer Mantel mit 2 Böden wasserdicht aufgeschweißt. Am unteren Boden ist ein an den Heizungsrücklauf angeschlossenes Einlaufrohr eingeschweißt, das sich um das Innenrohr wendelt. Am oberen Ende des Einlaufrohrs, unmittelbar unterhalb des oberen Bodens, ist ein Düsenring vorgesehen, der eine gleichmäßige Strömung über den gesamten Boilerquerschnitt erzwingt. Durch das gewendelte Einlaufrohr und den Düsenring wird ein Wasserweg im Gegenstrom-Kreuzstromverfahren erreicht. Der Sanierungsschornsteineinsatz wird mit Hilfe eines Montagekrans in einen zu sanierenden Schornstein eingesetzt.
In DE 102 08 089 A1 wird ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem über ein Rauchgasabzugsrohr ein weiteres Stahlrohr gesteckt und wasserdicht verschweißt ist. Der dadurch gebildete Hohlraum ist mit Wasser gefüllt, das durch den Wärmeaustausch über die Oberfläche des Rauchgasabzugsrohrs erwärmt wird und in einen Warmwasserspei cher oder in den Rücklauf einer Zentralheizung eingespeist werden kann.
Gemäß der DE-Gebrauchsmusterschrift G 84 20 893.7 weist ein Wärmetauscheraufsatz für Kachelöfen ein doppelwandiges Gehäuse auf, das von Heizungs- bzw. Brauchwasser von einem Vor- zu einem Rücklaufanschluss durchströmt werden kann. An der Innenwand des Gehäuses stehen zur Verbesserung der Wärmeübertragung radial gerichtete Längsrippen in den Strömungsweg der Rauchgase vor.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nachrüstbaren Wärmetauscher für Heizungsanlagen oder Kaminöfen anzugeben, der einfach aufgebaut ist und eine wirkungsvolle Wärmeübertragung ohne Einschränkung des Rauchgaswegs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher weist ein Innenrohr auf, das als Teil eines Rauchgasrohrs ausgebildet ist und dadurch anstelle eines Teils eines vorhandenen Rauchgasrohrs eingesetzt werden kann. Hierdurch ist eine leichte Nachrüstbarkeit an einer vorhandenen Anlage oder einem vorhandenen Ofen gewährleistet.
Weiterhin ist ein Außenrohr vorgesehen, das zum Innenrohr insbesondere koaxial angeordnet sein kann und das das Innenrohr zumindest teilweise umschließt, wodurch zwischen Innen- und Außenrohr ein Zwischenraum gebildet wird. Insbesondere kann das Außenrohr das Innenrohr über eine Länge L vollständig umschließen, so dass der Zwischenraum die Form eines Hohlzylinders hat, dessen innere Mantelfläche durch das Innenrohr und dessen äußere Mantelfläche durch das Außenrohr gebildet wird. Das Außenrohr kann aber auch als Ausschnitt eines Zylinders ausgebildet sein, so dass es das Innenrohr nicht vollständig umschließt.
Der Zwischenraum kann von einer Wärmetauscherflüssigkeit durchströmt werden, wozu mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablauf vorgesehen sind. Hierfür kann der Zwischenraum beispielsweise durch eine vordere und eine hintere, jeweils kreisringförmige Deckplatte abgeschlossen sein. Es kann aber auch beispielsweise das Außenrohr derart gekröpft sein, dass es den Zwischenraum am vorderen und am hinteren Ende gegenüber dem Innenrohr abschließt. Der Zwischenraum soll dicht abgeschlossen sein, so dass beim Betrieb keine Flüssigkeit verloren gehen kann. Hierfür kann beispielsweise ein abgekröpftes Außenrohr mit dem Innenrohr oder es können Außenrohr, Innenrohr und Deckplatten miteinander verschweißt sein. Es können aber auch entsprechende, temperaturbeständige Dichtungen zum dichten Abschluss des Zwischenraums vorgesehen sein.
Als Wärmetauscherflüssigkeit kann insbesondere Wasser verwendet werden, ggf. mit Zusätzen zum Korrosions- oder Frostschutz oder zur Erhöhung der Siedetemperatur. Das als Wärmetauscherflüssigkeit dienende Wasser kann beispielsweise als Brauchwasser verwendet und direkt entnommen oder in einem Brauchwasserspeicher gespei chert werden. Die Wärmetauscherflüssigkeit kann aber auch in einem eigenen, geschlossenen Kreislauf geführt werden und über einen weiteren Wärmetauscher Wärme an einen Brauchwasserspeicher oder einen Heizungskessel abgeben oder auch zur Raumheizung dienen und beispielsweise in eine Zentralheizung eingespeist werden.
Erfindungsgemäß sind im Zwischenraum Lamellen vorgesehen, die den Zwischenraum derart teilen, dass die Wärmetauscherflüssigkeit vom Zulauf zum Ablauf mäanderförmig um das Innenrohr geführt wird. Durch die mäanderförmige Führung um das Innenrohr wird eine gleichmäßige Durchströmung des Zwischenraums erzielt. Insbesondere wird verhindert, dass ein großer Teil der durchströmenden Flüssigkeit den kürzesten Weg vom Zu- zum Ablauf nimmt, während außerhalb des kürzesten Wegs schwach durchströmte Bereiche entstehen. Erfindungsgemäß wird stattdessen die gesamte vom Außenrohr umschlossene Fläche des Innenrohrs gleichmäßig vom Flüssigkeitsstrom berührt und dadurch für einen direkten und effektiven Wärmeübergang genutzt. Hierdurch kann die durchströmende Wärmetauscherflüssigkeit besonders rasch erwärmt werden, insbesondere ist für eine gegebene Wärmeleistung eine kürzere Gesamtlänge L des Wärmetauschers erforderlich, als wenn der Strömungsweg der Flüssigkeit nicht vorgegeben wäre oder wenn die Wärmetauscherflüssigkeit nicht direkt auf dem Innenrohr, sondern beispielsweise in eigenen Rohrleitungen geführt würde. Dies hat den weiteren Vorteil, dass der erfindungsgemäße Wärmetauscher auch dann eingesetzt werden kann, wenn nur ein relativ kurzer Abschnitt des Rauchgasrohrs frei zugänglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Innenrohr derart ausgebildet, dass beim Einsetzen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers in das Rauchgasrohr keine zusätzliche Verengung oder Umlenkung des Rauchgaswegs erfolgt. Hierdurch wird eine Erhöhung des Strömungswiderstands für die Rauchgase vermieden, so dass ein ungehinderter Abzug gewährleistet ist.
Hierfür kann das Innenrohr insbesondere denselben Innendurchmesser besitzen wie der Teil des Rauchgasrohrs, anstelle dessen es eingesetzt wird. Ist dieser Teil gerade, so ist auch das Innenrohr bevorzugt gerade. Enthält dieser Teil eine Umlenkung, beispielsweise von der Waagrechten in die Senkrechte, wie etwa beim Übergang in den Schornstein, so enthält in bevorzugter Weise auch das Innenrohr nur diese Umlenkung; die übrigen Bauelemente des Wärmetauschers sind dann an diese Geometrie entsprechend angepasst. Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher kann auch mehrteilig ausgebildet sein und beispielsweise einen Teil mit waagrecht angeordnetem Innenrohr und einen Teil mit senkrecht angeordnetem Innenrohr umfassen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Lamellen in einer zur Längsachse des Innenrohrs parallelen Richtung angeordnet sind. Dies erlaubt eine einfache Herstellung der Lamellen, die in diesem Fall als im Wesentlichen rechteckige Bleche ausgebildet sein können, und auch eine einfache Anbringung der Lamellen zur Aufteilung des Zwischenraums. Die Lamellen sind in diesem Fall etwas kürzer als der Länge L entspricht und können an ihrem einen Ende an einer der beiden Deckplatten bzw. an der Schrägung des abgekröpften Endes des Außenrohrs ansetzen, während sie an ihrem anderen Ende frei enden. Der Strö mungsweg der Wärmetauscherflüssigkeit ist in diesem Fall stückweise parallel zur Längsachse des Innenrohrs, abwechselnd jeweils in Strömungsrichtung der Rauchgase und entgegengesetzt dazu, mit dazwischenliegenden Umlenkungen jeweils am freien Ende der Lamellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lamellen am Außenrohr befestigt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage, insbesondere wenn das Außenrohr aus Stahlblech besteht und die Lamellen daran angeschweißt werden. Das Innenrohr wird danach in das mit den Lamellen versehene Außenrohr eingesetzt. Dabei müssen die Lamellen nicht unbedingt dicht mit dem Innenrohr abschließen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Lamellen auch am Innenrohr befestigt sein. Hierdurch wird ein besonders guter Wärmeübergang erzielt, da die Oberfläche der Lamellen dann ebenfalls zur Wärmeübertragung auf die Wärmetauscherflüssigkeit dienen kann, insbesondere dann, wenn die Lamellen aus einem gut wärmeleitenden, insbesondere metallischen Material hergestellt und auf das Innenrohr aufgeschweißt sind. Darüber hinaus es besonders einfach, die Lamellen auf der äußeren Mantelfläche des Innenrohrs anzubringen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können jedoch auch beispielsweise zunächst Außen- und Innenrohr miteinander verbunden werden, etwa durch Anbringung einer der Deckplatten, und danach die Lamellen eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Weg der Wärmetauscherflüssigkeit zwischen Zu- und Ablauf eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche auf. Hierdurch kann eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit und dadurch ein gleichmäßiger und effektiver Wärmeübergang gewährleistet werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass keine Verengungen vorhanden sind, um einen insgesamt niedrigen Strömungswiderstand für die Wärmetauscherflüssigkeit zu erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Außenrohr eine Wärmeisolierung auf. Hierdurch können Wärmeverluste an die Umgebung verringert werden. Insbesondere kann auf dem Außenrohr eine Isolierung angebracht sein, die nach außen durch ein Mantelrohr umschlossen sein kann. Das Außenrohr kann aber auch selbst aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein oder eine Schicht aus einem solchen Material umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Ablauf der Wärmetauscherflüssigkeit oberhalb des Zulaufs angeordnet. Hierdurch wird es ermöglicht, dass die Zirkulation der Wärmetauscherflüssigkeit durch schwerkraftbedingte Konvektion erfolgen kann und bei dieser Betriebsart keine Pumpe erforderlich ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Zu- und Ablauf einander benachbart angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die an Zu- und Ablauf anzuschließenden Rohrleitungen, die starr oder zumindest teilweise flexibel sein können, in besonders einfacher Weise geführt werden können. Insbesondere können diese gemeinsam geführt oder als Doppelleitungen ausgebildet sein.
Auch geschlossene Rohrsysteme in Heizungsanlagen sollten für eine einwandfreie Funktion gelegentlich entlüftet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher daher ein Entlüftungsventil vorgesehen, das bevorzugt im oberen Bereich des Wärmetauschers angeordnet ist. Bei senkrechtem oder schrägem Einbau des Wärmetauschers befindet sich das Entlüftungsventil bevorzugt in der Nähe einer der Deckplatten, bei waagrechtem Einbau kann es auch an einem anderen Ort im oberen Bereich des zylindrischen Außenrohrs angeordnet sein, das für die Gasableitung entgegen der Richtung der Schwerkraft auch eine kuppelförmige Ausbuchtung aufweisen kann. Wenn Zu- und/oder Ablauf im oberen Bereich des erfindungsgemäßen Wärmetauschers angeordnet sind, kann es aber auch ausreichend sein, dass an einer der anzuschließenden Rohrleitungen ein Entlüftungsventil vorgesehen ist.
Um zu verhindern, dass sich innerhalb des mäanderförmigen Strömungswegs der Wärmetauscherflüssigkeit Gasblasen festsetzen, können mehrere Entlüftungsventile vorhanden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es jedoch vorgesehen, dass zumindest einige Lamellen nicht dicht mit Innen- und Außenrohr bzw. Deckplatten abschließen, sondern im oberen Bereich derart bemessene Öffnungen lassen, dass ein Entweichen von Gas in Richtung auf und durch ein Entlüftungsventil möglich ist. Hierzu kann ein nicht dichtender Abschluss der Lamellen mit Innen- oder Außenrohr bzw. Deckplatte ausreichend sein, es können aber auch entsprechende Öffnungen vorgesehen sein. Dies gilt auch, wenn beispielsweise der Ablauf nahe der oberen Deckplatte angeordnet ist, und sich erst im weiteren Verlauf der daran angeschlossenen Rohrleitung ein Entlüftungsventil befindet. Die mäanderförmige Strömung wird durch die für den Gasaustausch notwendigen kleinflächigen Öffnungen nicht wesentlich verändert.
Ferner kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher einen Temperatursensor aufweisen zur Ermittlung der Temperatur der Wärmetauscherflüssigkeit. Dieser kann mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sein zur Regelung des Flusses durch den Wärmetauscher. Hierdurch kann eine besonders effektive Ausnutzung der Rauchgaswärme erzielt werden, in Abhängigkeit vom Bedarf. Zusätzlich, ggf. unter Hinzunahme eines Rauchgastemperatursensors, kann die Regelung auch für eine Steuerung des Flüssigkeitsstroms zur Beeinflussung der Temperatur, die das Rauchgas nach Durchgang durch den Wärmetauscher aufweist, ausgelegt sein. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, diese nicht unter einen bestimmten, auch von der Außentemperatur anhängigen Wert absinken zu lassen, um den notwendigen Zug des Schornsteins zu erhalten. Ebenso kann es wünschenswert sein, dass der Feuchtigkeitsanteil im Rauchgas kondensiert, um durch Ausnutzung der Latentwärme den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen. Andererseits kann es je nach verwendeten Brennstoffen und Materialien im Rauchgasweg aber auch wünschenswert sein, die Kondensation zu verhindern, um das Entstehen korrosiver Flüssigkeiten zu vermeiden. Die Stärke des Flüssigkeitsstroms ermöglicht aufgrund des erfin dungsgemäß besonders effektiven und gleichmäßigen Wärmeübergangs, die Rauchgastemperatur dementsprechend einzustellen.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann an allen Heizungsanlagen oder Kaminöfen nachgerüstet werden, bei denen ein Rauchgasrohr zumindest abschnittsweise frei zugänglich ist und bei denen eine Einspeisung der Wärmetauscherflüssigkeit in einen Heizkreislauf oder einen Speicher vorgesehen oder nachrüstbar ist. Hierfür geeignete Heizungsanlagen und Kaminöfen umfassen alle fest installierten Feuerstätten, die mindestens ein damit verbundenes Rauchgasrohr aufweisen, also insbesondere Öl-, Gas-, Kohle-, Holzpellet- oder Biogasheizungsanlagen, aber auch beispielsweise Kachelöfen, Schwedenöfen, Badeöfen und Holz- oder Kohleherde.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in perspektivischer Darstellung;
2 das Ausführungsbeispiel der 1 mit abgenommenem Außenrohr;
3 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der 1 und 2;
4 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher;
5 beispielhaft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in einer Brauchwasseranlage.
Gemäß 1 wird ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 in ein Rauchgasrohr 10 eingesetzt. Das Rauchgasrohr wird im Betrieb in Richtung der Pfeile 11 von Rauchgas durchströmt. Der Wärmetauscher 1 weist ein Außenrohr 3 auf, das mit zwei Deckplatten 4 dicht verschweißt ist. Für die Durchströmung mit Wärmetauscherflüssigkeit, hier mit Wasser, sind zwei Anschlüsse, ein Zulauf 5 und ein Ablauf 6, vorgesehen.
Wie in 2 dargestellt, sind auf das Innenrohr 2 eine Mehrzahl von Lamellen 7 aufgesetzt, insbesondere aufgeschweißt, wobei beispielsweise 4 Lamellen ausreichen können. Diese schließen an ihrem einen Ende abwechselnd mit einer der beiden Deckplatten 4 ab, an ihrem anderen Ende besteht jedoch eine Lücke zur jeweils anderen Deckplatte 4. Hierdurch wird, wie in 2 durch gestrichelte Pfeile angedeutet, ein mäanderförmiger Weg für das Wasser festgelegt, das beim Betrieb des Wärmetauschers 1 den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr vom Zulauf 5 zum Ablauf 6 durchströmt. Um den direkten Weg vom Zulauf 5 zum Ablauf 6 zu verhindern, kann eine Trennwand 8 vorgesehen sein.
Gemäß 3 kann auf dem Außenrohr 3 eine Isolierung 12 vorgesehen sein, beispielsweise Glas- oder Steinwolle, die von einem zusätzlichen Mantelrohr 13 umschlossen sein kann.
4 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 mit einem Innenrohr 2, einem Außenrohr 3, einer Mehrzahl von Lamellen 7, einer Isolierung 12 und einem Mantelrohr 13. In der in 4 dargestellten Variante sind Zulauf 5 und Ablauf 6 auf entgegengesetzten Seiten des Außenrohrs 3 angeordnet, so dass der Flüssigkeitsweg vom Zulauf 5 in zwei Richtungen um das Innenrohr herum zum Ablauf 6 geführt werden kann. In dieser Variante kann die Trennwand 8 entfallen. Wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung (nicht dargestellt) das Außenrohr nicht den gesamten Umfang des Innenrohr umschließt, sondern nur einen Ausschnitt davon, so kann der Zwischenraum an den Seiten jeweils durch Abschlusselemente abgeschlossen sein, auch in diesem Fall kann die Trennwand entfallen.
Innenrohr, Lamellen und/oder Außenrohr können aus Stahlblech bestehen, beispielweise aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit aus Edelstahl. Aus Kostengründen und wegen der Bearbeitbarkeit ist für Außenrohr und Lamellen, die je nach Ausführungsform nur mit Wär metauscherflüssigkeit in einem abgeschlossenen Kreislauf in Berührung kommen, häufig kein Edelstahl notwendig. Im Innenrohr können Temperaturen bis ca. 280°C auftreten.
Rauchgasrohr 10 und Innenrohr 2 können beispielsweise jeweils einen Außendurchmesser von 150 mm besitzen. Das Außenrohr kann einen Durchmesser von 200 mm und eine Wandstärke von 1 mm haben, der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr ist dann beispielsweise 24 mm tief. Der Wärmetauscher 1 kann beispielsweise eine Gesamtlänge L = 300 mm haben.
In 5 ist in schematischer Form ein Anwendungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher dargestellt. Hierbei werden die in einer beispielsweise mit Kohle, Holz oder Holzpellets befeuerten Feuerstätte 20 entstehenden Rauchgase durch Rauchgasrohre 10 geleitet, die am oberen Ende in einen Kamin münden, ggf. nach Durchleitung beispielweise durch einen Kachelofen (nicht dargestellt). Die Feuerstätte 20 kann Teil einer Heizungsanlage oder auch beispielsweise eines Kachelofens sein. Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 ist zwischen die Rauchgasrohre 10 eingesetzt. Der Wärmetauscher 1 ist mit dem Zulauf 5 und dem Ablauf 6 in einen Flüssigkeitskreislauf 22 mit Rohrleitungen 21 eingeschaltet, der über einen Speicherwärmetauscher 23 auf einen Brauchwasserspeicher 24 wirkt. Ferner sind ein Temperaturfühler 25, ein Dreiwegeventil 26, eine Pumpe 27, ein Druckausgleichsbehälter 28 und eine manuelle oder automatische Entlüftung 29 vorgesehen, sowie eine Steuerungseinrichtung 30. Der Flüssigkeitskreislauf durch den Wärmetauscher 1 kann auch so gestaltet sein, dass hierfür keine Pumpe erforderlich ist.
Im Betrieb wird die durch den Wärmetauscher 1 geleitete Wärmetauscherflüssigkeit von der Restwärme der Rauchgase der Feuerstätte 20 erwärmt und von der Pumpe 27 in den Speicherwärmetauscher 23 gefördert, wo sie das im Brauchwasserspeicher enthaltene Brauchwasser erwärmt. Die hierdurch abgekühlte Flüssigkeit gelangt wieder in den Wärmetauscher 1 zurück, wo sie wieder erwärmt wird. Alternativ zur Erwärmung im Wärmetauscher 1 kann die Wärmetauscherflüssigkeit auch beispielsweise von einer thermischen Solaranlage 31 erwärmt werden. Zur Umschaltung zwischen Wärmetauscher 1 und Solaranlage 31 ist ein Dreiwegeventil 26 vorgesehen, das von einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von den Signalen des Temperaturfühlers 25 und ggf. weiterer Temperaturfühler geschaltet wird. Insbesondere wird der Flüssigkeitskreislauf durch den Wärmetauscher 1 geleitet, wenn der Temperaturfühler für die dort befindliche Wärmetauscherflüssigkeit eine Temperatur von ca. 40–80°C anzeigt und diese höher ist als die von der solarthermischen Anlage 31 zur Verfügung gestellte Temperatur. Der Temperaturfühler 25 kann auch in den Wärmetauscher 1 integriert sein.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dient der erfindungsgemäße Wärmetauscher somit insbesondere zur Ergänzung der solarthermischen Brauchwassererwärmung zu Zeiten, in denen diese nicht ausreicht und gleichzeitig die Feuerstätte 20, beispielsweise als Kachelofen, in Betrieb ist. Hierdurch ist eine weitere, beispielsweise elektrische oder über eine Gebäudeheizung betriebene Brauchwassererwärmung nicht mehr notwendig.
Um eine bereits vorhandene Feuerstätte mit einem frei zugänglichen Rauchgasrohr 10 erfindungsgemäß nachzurüsten, ist bei einer vorhandenen solarthermischen Brauchwassererwärmung daher neben dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 nur ein Dreiwegeventil 26, ein Temperaturfühler 25, ein Teil der Rohrleitungen 21 sowie ggf. eine zusätzliche oder veränderte Steuerung zur Betätigung des Dreiwegeventils notwendig. In entsprechender Weise kann ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher an eine vorhandene Heizungsanlage angeschlossen werden, wobei ebenfalls eine Brauchwassererwärmung erfolgt oder auch eine Erwärmung des in einer Zentralheizung zirkulierenden bzw. in einem Heizkessel gespeicherten Heizungswassers. Hierdurch kann mit sehr geringem Aufwand eine verbesserte Ausnutzung der eingesetzten Energieträger erzielt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3626483 A1 [0004]
- DE 10208089 A1 [0005]
- DE 8420893 U [0006]

Claims

Wärmetauscher zur Nachrüstung an Heizungsanlagen oder Kaminöfen, mit – einem Innenrohr, das als Teil eines Rauchgasrohrs ausgebildet ist, – einem Außenrohr, das das Innenrohr zumindest teilweise umschließt, – wodurch zwischen Innen- und Außenrohr ein von Wärmetauscherflüssigkeit durchströmbarer Zwischenraum gebildet wird, – wozu mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablaufvorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass – im Zwischenraum Lamellen vorgesehen sind, durch die der Zwischenraum derart gegliedert ist, dass die Wärmetauscherflüssigkeit vom Zulauf zum Ablauf mäanderförmig um das Innenrohr geführt wird.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr beim Einsetzen in den Rauchgasweg keine zusätzliche Verengung oder Umlenkung einführt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen in einer zur Achse des Innenrohrs parallelen Richtung angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen am Innenrohr befestigt sind.
Wärmetauscher nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsweg zwischen Zu- und Ablauf eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr eine Wärmeisolierung aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf oberhalb des Zulaufs angeordnet ist.
Wärmetauscher nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zu- und Ablauf zueinander benachbart angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Lamellen in ihrem jeweils oberen Bereich nicht dicht abschließen bzw. kleinflächige Öffnungen aufweisen, derart, dass eine Strömung von zu entlüftendem Gas in Richtung auf Zu- oder Ablauf oder in Richtung auf ein Entlüftungsventil möglich ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur der Wärmetauscherflüssigkeit vorgesehen ist.