DE102009025672A1 - System for heating e.g. domestic water in single family houses, has heat accumulator and fuel gas that is guided through fuel gas line in flow direction before and after solid particle entering into accumulator and fire-place, respectively - Google Patents

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Abstract

The system has a heat accumulator (2) that is provided with a solid particle (20) in a flow direction before a buffer memory (32) and after a distributor (34). The heat accumulator is connected to a fuel gas control system (1), and fuel gas (10) is guided from a burner (60) through a fuel gas line (101) in the flow direction before and after the solid particle entering into the heat accumulator and a fire-place (12), respectively. The fuel gas control system is connected at a combustion chamber (61) of the burner of a heating system (6). An independent claim is also included for a method for heating hot water and/or domestic water in a residential building.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Erwärmen von Heizungs- und/oder Brauchwasser für ein Wohngebäude durch Nutzung der sensiblen und latenten Restwärmeenergie des Rauchgases eines Brenners einer Heizanlage des Wohngebäudes. Die Anlage weist ein an der Brennkammer des Brenners der Heizanlage anschließbares Rauchgasleitsystem, einen Wärmespeicher mit mindestens einer Feststoffschüttung und mindestens einem Sammelraum, Hohlraum und Reservoir und ein Kühlsystem mit mindestens einem an eine Kühlwasserleitung angeschlossenen Verteiler für Kühlwasser zum Besprühen der Feststoffschüttung und zum Übertragen von Wärmeenergie auf. Ferner weist sie einen Pufferspeicher zum Aufnehmen und Kühlen des Kühlwassers auf.The The invention relates to a system for heating Heating and / or service water for a residential building through the use of sensitive and latent residual heat energy the flue gas of a burner of a heating system of the residential building. The system has an on the combustion chamber of the burner of the heating system connectable flue gas control system, a heat storage with at least one solids bed and at least a plenum, cavity and reservoir and a cooling system with at least one connected to a cooling water pipe Distributor for cooling water for spraying the solids bed and for transferring Heat energy up. It also has a buffer memory for picking up and cooling the cooling water.

Es ist bereits eine Anlage zum Reinigen der Rauchgase mit einer Flüssigkeit und zur Nutzung der thermischen Rauchgasenergie zum Erwärmen der Frischluftzufuhr für den Brenner in der DE 201 01 585 U1 beschrieben. Dabei wird das Rauchgas in einer Wascheinheit unter direktem Kontakt mit der Reinigungsflüssigkeit abgekühlt und kondensiert dabei teilweise. Zur Neutralisation durchströmt die Reinigungsflüssigkeit ein basisches Granulat in einer korbartigen Aufnahme, das nachgefüllt werden kann.It is already a facility for cleaning the flue gases with a liquid and for utilizing the thermal smoke gas energy to heat the fresh air supply to the burner in the DE 201 01 585 U1 described. The flue gas is cooled in a washing unit under direct contact with the cleaning liquid and condenses partially. For neutralization, the cleaning fluid flows through a basic granules in a basket-like receptacle that can be refilled.

In der EP 0 288 695 A2 ist ein Heizkessel mit zwei Wärmetauschern beschrieben, wobei dem Rauchgas mit einem der beiden Wärmetauscher Wärme entzogen wird, bis es kondensiert.In the EP 0 288 695 A2 describes a boiler with two heat exchangers, wherein the flue gas with one of the two heat exchangers heat is removed until it condenses.

Eine weitere Möglichkeit, Rauchgas in direktem Kontakt mit einem flüssigen Kühlmittel zu kühlen, ist in der DE 10 2007 020 145 A1 beschrieben. Hier wird das Rauchgas im Gleichstrom mit dem eingesprühten Kühlmittel geführt und dadurch kondensiert. Dem Kühlmittel wird in einem Wärmetauscher die Wärmeenergie entzogen.Another way to cool flue gas in direct contact with a liquid coolant is in the DE 10 2007 020 145 A1 described. Here, the flue gas is passed in cocurrent with the sprayed coolant and thereby condensed. The coolant is removed from the heat energy in a heat exchanger.

Nach allen im relevanten Stand der Technik bekannten Vorrichtungen startet der Brenner, sobald Wärmebedarf im Heizsystem zu decken ist. Dazu muss der Brenner mehrmals täglich starten, um die Solltemperatur im Heizsystem zu halten. Beim Startvorgang des Brenners entstehen durch ungünstige Verbrennungsbedingungen überdurchschnittlich viel Stickoxide, Kohlenmonoxide und Ruß, was wenig umweltfreundlich ist und auch einen erhöhten Verschleiß und eine erhöhte Verschmutzung des Brenners zur Folge hat.To starts all known in the relevant prior art devices the burner, once to cover heat demand in the heating system is. To do this, the burner must start several times a day to to maintain the setpoint temperature in the heating system. When starting the Brenners are caused by unfavorable combustion conditions above average a lot of nitrogen oxides, carbon monoxide and soot, which is not very environmentally friendly is and also an increased wear and a increased contamination of the burner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage für Ein- und Mehrfamilienhäuser derart auszubilden und anzuordnen, dass die Anzahl der Startvorgänge des Brenners innerhalb eines bestimmten Zyklus reduziert wird.Of the Invention is the object of a heating system for Form and arrange single-family dwellings in such a way, that the number of starts of the burner within a certain cycle is reduced.

Grundidee ist es hierfür, bei hohem Wärmebedarf, vorzugsweise bei Tagbetrieb, das hohe Temperaturniveau der Verbrennungsgase einer Brennerflamme und bei niedrigem Wärmebedarf, vorzugsweise bei Nachtbetrieb, das niedrige Temperaturniveau des Rauchgases ohne Einsatz des Brenners dem System zu entnehmen.The basic idea it is this, preferably at high heat demand in daytime operation, the high temperature level of the combustion gases one Burner flame and low heat demand, preferably at night operation, the low temperature level of the flue gas without Use of the burner to remove the system.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in einer Strömungsrichtung nach dem Verteiler und vor dem Pufferspeicher zumindest ein an das Rauchgasleitsystem anschließbarer kesselförmiger Wärmespeicher bestehend aus einer Feststoffschüttung, vorzugsweise aus Glasgranulat, vorgesehen ist und das Rauchgas vom Brenner über eine Rauchgasleitung in Strömungsrichtung durch die Feststoffschüttung des Wärmespeichers und in Strömungsrichtung nach der Feststoffschüttung aus dem Wärmespeicher heraus in einen Kamin leitbar ist.Solved The object is achieved according to the invention in that in a flow direction after the distributor and before the Buffer at least one connectable to the flue gas control system Tank-shaped heat storage consisting of a Solid bed, preferably made of glass granules, provided is and the flue gas from the burner via a flue gas line in the flow direction through the solids bed the heat accumulator and in the flow direction the solid bed out of the heat storage out into a chimney is conductive.

Dadurch wird erreicht, dass die Wärmeenergie des im Vergleich zu dem im Brenner erzeugten Verbrennungsgas kälteren Rauchgases zunächst gespeichert und innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu einem Zeitpunkt geringen Wärmebedarfs der Feststoffschüttung entnommen werden kann. Die aus dem Rauchgas gespeicherte Wärmemenge ist ausreichend, um bei geringem Wärmebedarf ohne den Brenner die notwendige Wärmeversorgung zu gewährleisten. Beim Abkühlen des Rauchgases in der Feststoffschüttung entsteht ein Kondensat, das innerhalb eines Entladezyklus als Kühlwasser zur Übertragung der Wärme dient.Thereby is achieved that the heat energy of the compared to the combustion gas produced in the combustion gas colder flue gas initially saved and within a certain period of time a point in time low heat demand of the solid bed can be removed. The amount of heat stored from the flue gas is sufficient to heat without the burner to ensure the necessary heat supply. During cooling of the flue gas in the solids bed This produces a condensate that acts as cooling water within a discharge cycle serves to transfer the heat.

Das Rauchgas wird im Wärmespeicher durch die Feststoffschüttung hindurch geleitet und gleichzeitig durch die Feststoffschüttung abgekühlt. Dabei speichert die Feststoffschüttung die Wärmeenergie des Rauchgases.The Flue gas is stored in the heat storage tank through the solids bed passed through and simultaneously through the solids bed cooled. The solid bed stores the heat energy of the flue gas.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Anlage ein Entladesystem bestehend aus mehreren Rauchgasleitungen und einem Gas-Wasser-Wärmetauscher sowie mehreren Rauchgasklappen aufweist, wobei durch einen in einer Rauchgasleitung vorgesehenen Ventilator und die an die Rauchgasleitungen angeschlossenen Rauchgasleitungen ein Strömungskreislauf entgegen der Strömungsrichtung durch die Feststoffschüttung und durch den Gas-Wasser-Wärmetauscher erzeugbar ist und der Gas-Wasser-Wärmetauscher wasserseitig an die Heizanlage angeschlossen ist. Bei niedrigem Wärmebedarf wird somit durch den mit dem vorhandenen Rauchgas gebildeten Strömungskreislauf die Feststoffschüttung von einer Temperatur von ca. 150°C auf ca. 90°C abgekühlt und die Wärmeenergie über den Gas-Wasser- Wärmetauscher an die bestehende Heizanlage abgeführt. Je nach Einstellung der Massenströme im Gas-Wasser-Wärmetauscher kann in dieser ersten Periode eine für einen Absenkbetrieb ausreichende Vorlauftemperatur für die Heizanlage erzeugt werden.It is advantageous for this purpose also that the system comprises a discharge system consisting of several flue gas ducts and a gas-water heat exchanger and a plurality of flue gas flaps, wherein by a provided in a flue gas duct fan and the flue gas ducts connected to the flue gas ducts a flow circuit against the flow direction through the solids bed and can be generated by the gas-water heat exchanger and the gas-water heat exchanger is connected to the water side of the heating system. At low heat demand, the solids bed is thus cooled by a temperature of about 150 ° C to about 90 ° C and dissipated the heat energy through the gas-water heat exchanger to the existing heating system through the flow circuit formed with the existing flue gas. Depending on the setting of the mass flows in the gas-water heat exchanger can in This first period a sufficient for a lowering operation flow temperature for the heating system can be generated.

Für den Strömungskreislauf ist es vorteilhaft, dass der Strömungskreislauf zumindest durch die als Bypass am Ventilator vorbei führende Rauchgasleitung und die in den Wärmespeicher mündende Rauchgasleitung und die aus dem Wärmespeicher führende Rauchgasleitung und die in den Gas-Wasser-Wärmetauscher führende Rauchgasleitung und die den Gas-Wasser-Wärmetauscher und die Rauchgasleitung verbindende Rauchgasleitung gebildet wird. Maßgebend ist ein Strömungskreislauf von Rauchgas, das nach dem Erhitzen durch die Feststoffschüttung auf dem kürzesten Wege in den Gas-Wasser-Wärmetauscher geleitet wird.For the flow circuit, it is advantageous that the flow circuit at least by passing as a bypass past the fan Flue gas pipe and the flue gas pipe opening into the heat accumulator and the leading from the heat storage flue gas line and leading into the gas-water heat exchanger Flue gas line and the gas-water heat exchanger and the flue gas line connecting flue gas line is formed. authoritative is a flow circuit of flue gas after heating through the bed of solids on the shortest Routes in the gas-water heat exchanger is passed.

Ferner ist es vorteilhaft, dass im Wärmespeicher in Strömungsrichtung vor der Feststoffschüttung ein Sammelraum für das Rauchgas und in Strömungsrichtung nach der Feststoffschüttung ein Reservoir für das Kühlwasser und zwischen der Feststoffschüttung und dem Reservoir ein Hohlraum für das Rauchgas vorgesehen sind. Dadurch wird erreicht, dass im Wärmespeicher ein Strömungskreislauf für das Rauchgas realisierbar ist und durch den Sammelraum ein Puffer für das notwendige Volumen an Kühlwasser gebildet ist.Further it is advantageous that in the heat storage in the flow direction before the solid bed a collecting space for the flue gas and in the flow direction after the solid bed a reservoir for the cooling water and between the solids bed and the reservoir a cavity for the Flue gas are provided. This ensures that in the heat storage a flow circuit for the flue gas can be realized is and through the plenum a buffer for the necessary Volume of cooling water is formed.

Für eine zweite Periode der Wärmeentnahme ist es vorteilhaft, dass das Kühlsystem einen ersten Wärmetauscher aufweist und das Kühlwasser über eine Kühlwasserleitung aus dem ersten Reservoir in den ersten Wärmetauscher und über eine Kühlwasserleitung aus dem ersten Wärmetauscher in den Sammelraum in den Wärmespeicher leitbar ist, wobei der erste Wärmetauscher an der Heizanlage angeschlossen ist. Mit dem ersten Wärmetauscher ist innerhalb der zweiten Periode eine erste Prozessstufe der Wärmeentnahme möglich, die auf einem gegenüber der ersten Periode niedrigeren Temperaturniveau basiert.For a second period of heat extraction it is beneficial that the cooling system has a first heat exchanger and the cooling water via a cooling water pipe from the first reservoir into the first heat exchanger and over a cooling water line from the first heat exchanger in the Collecting space in the heat storage is conductive, the first heat exchanger is connected to the heating system. With the first heat exchanger is within the second Period a first process step of heat extraction is possible, which is at a lower temperature level compared to the first period based.

Für die zweite Periode ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass im Wärmespeicher in Strömungsrichtung nach dem Sammelraum ein Zwischenboden für die Feststoffschüttung vorgesehen ist, durch den in Strömungsrichtung vor der weiteren Feststoffschüttung eine Kammer gebildet wird, und in der Kammer ein zweiter Verteiler für Kühlwasser vorgesehen ist, der an die Kühlwasserleitung angeschlossen ist. Dadurch kann der in Strömungsrichtung untere Teil der Feststoffschüttung separat vom oberen Teil der Feststoffschüttung auf möglichst tiefes Temperaturniveau abgekühlt werden.For the second period, it is advantageously provided that in Heat storage in the flow direction to the plenum an intermediate floor is provided for the solid bed, through the flow direction before the further solids bed a chamber is formed, and in the chamber a second manifold intended for cooling water, which is connected to the cooling water pipe connected. This allows the flow direction lower part of the solids bed separately from the upper part the solid bed to the lowest possible temperature level be cooled.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass in Strömungsrichtung nach dem Wärmespeicher ein Pufferspeicher vorgesehen ist, der unter anderem als Wärmetauscher für Brauchwasser ausgebildet ist. In den Pufferspeicher wird das im Wärmespeicher innerhalb eines Heizzyklus entstandene und als Kühlwasser dienende Kondensat eingeleitet, welches während des Brennzyklus dampfförmig entsteht. Durch den Pufferspeicher wird eine zweite Prozessstufe der Wärmeentnahme ermöglicht, die wiederum auf einem niedrigeren Temperaturniveau möglich ist als die Wärmeentnahme in der ersten Prozessstufe. Durch dieses Reservoir von ca. 500 Litern im Pufferspeicher kann eine zeitliche Pufferung der Wärmeentnahme erreicht werden.From of particular importance for the present invention, that in the flow direction to the heat storage a buffer is provided, inter alia, as a heat exchanger is designed for service water. In the cache is the heat accumulator created during a heating cycle and serving as cooling water condensate introduced, which arises in vapor form during the firing cycle. The buffer memory enables a second process step of heat removal, which in turn is possible at a lower temperature level is considered the heat extraction in the first process stage. By This reservoir of about 500 liters in the buffer can be a temporal buffering of heat removal can be achieved.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass das Volumen des Pufferspeichers dem Volumen des Kühlwassers im Reservoir entspricht und am Pufferspeicher zwei in Strömungsrichtung beabstandet voneinander angeordnete Entnahmeleitungen vorgesehen sind. Das nach der ersten Prozessstufe im Wärmespeicher abgekühlte Kühlwasser wird vollständig in den Pufferspeicher geführt, um in der zweiten Prozessstufe und in einer weiteren Prozessstufe weiter Wärme zu entnehmen. Das im Pufferspeicher befindliche Kühlwasser ist noch von einem vorherigen Zyklus enthalten und wird durch die Befüllung von oben durch das eingeleitete neue Kühlwasser nach unten hin aus dem Pufferspeicher herausgedrückt. Durch die beiden übereinander angeordneten Entnahmeleitungen kann das im oberen Teil des Pufferspeichers vorhandene und gegenüber dem im unteren Teil vorhandenen Kühlwasser kühlere Kühlwasser separat entnommen werden.in the Connection with the training according to the invention and arrangement, it is advantageous that the volume of the buffer corresponds to the volume of cooling water in the reservoir and two spaced on the buffer memory in the flow direction are provided from each other arranged extraction lines. That after the first process stage cooled in the heat storage Cooling water is completely in the buffer tank led to in the second process stage and in another Process step continue to remove heat. This is in the buffer memory Cooling water is still included in a previous cycle and is introduced by filling from above through the new cooling water pushed out down from the buffer memory. Through the two stacked sampling lines This can be in the upper part of the buffer and opposite cooler water in the lower part Cooling water can be taken separately.

Hinsichtlich der Reinigung des Rauchgases ist es vorteilhaft, dass ein Rauchgasfilter vorgesehen ist, der an die Rauchgasleitung angeschlossen ist, und der Rauchgasfilter einen Filterkörper und eine Reinigungsvorrichtung für den Filterkörper aufweist, wobei die Reinigungsvorrichtung zum Reinigen des Filterkörpers mit Kühlwasser aus dem Kühlsystem versorgt wird. Die Reinigung erfolgt mit Kühlwasser aus dem Reservoir des Wärmespeichers. Das nach der Reinigung verunreinigungsbehaftete Kühlwasser wird in das Abwassersystem des Gebäudes abgeführt.Regarding the cleaning of the flue gas, it is advantageous that a flue gas filter is provided, which is connected to the flue gas line, and the flue gas filter a filter body and a cleaning device for the filter body, wherein the cleaning device for cleaning the filter body with cooling water is supplied from the cooling system. The cleaning takes place with cooling water from the reservoir of the heat storage. The after cleaning contaminated cooling water is discharged into the sewage system of the building.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Kühlsystem mindestens einen zweiten Wärmetauscher zum Erwärmen von Verbrennungsluft und/oder Raumluft aufweist und der zweite Wärmetauscher an den Pufferspeicher angeschlossen ist.Furthermore it is advantageous that the cooling system at least one second heat exchanger for heating combustion air and / or room air and the second heat exchanger connected to the buffer memory.

Dadurch wird erreicht, dass das Rauchgas nach dem Kühlen durch das Kühlwasser in einer dritten Prozessstufe durch die von außen zuströmende Verbrennungsluft für den Brenner oder durch die zirkulierende Raumluft noch weiter abgekühlt werden kann.Thereby is achieved by the flue gas after cooling through the cooling water in a third stage through the process from the outside incoming combustion air for the burner or by the circulating room air even further cooled can be.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Kühlsystem eine in der Strömungsrichtung nach dem Pufferspeicher angeordnete Ablassleitung aufweist, die mit einem Abwassersystem verbindbar ist. Das Kühlwasser reichert sich mit den kondensierbaren und festen, nicht filterbaren Bestandteilen des Rauchgases im unteren Bereich des Pufferspeichers an, sodass der Volumenstrom im Kühlsystem in gewissen Zyklen verringert werden muss. Ferner muss der Pufferspeicher in jedem Zyklus neu mit Kühlwasser beladen werden.Further It is advantageous that the cooling system one in the flow direction having disposed after the buffer memory discharge line, the can be connected to a sewage system. The cooling water accumulates with the condensable and solid, not filterable Components of the flue gas in the lower part of the buffer memory so that the volume flow in the cooling system decreases in certain cycles must become. Furthermore, the buffer needs to be reissued every cycle be charged with cooling water.

Dabei ist es von Vorteil, dass die Feststoffschüttung chemisch und zumindest teilweise thermisch stabil und überwiegend aus Glas und/oder Keramik und/oder Metall enthaltenden Feststoffteilchen gebildet ist. Gerade im Eintrittsbereich des Rauchgases ist eine thermische Stabilität notwendig, da hier die Temperaturschwankungen am größten sind.there it is advantageous that the solids bed chemical and at least partially thermally stable and predominantly formed from glass and / or ceramic and / or metal-containing solid particles is. Especially in the inlet region of the flue gas is a thermal Stability necessary, since here the temperature fluctuations are the largest.

Schließlich ist es von Vorteil, dass die Feststoffteilchen symmetrisch oder unsymmetrisch mit einem Korndurchmesser zwischen 2 und 10 mm ausgebildet sind und innerhalb einer Schüttung gleiche oder unterschiedliche Korndurchmesser aufweisen. Die Feststoffschüttung kann somit an optimale Strömungs- und Wärmeleitungsverhältnisse angepasst werden. Die zusätzlich in den verschiedenen Perioden nutzbare Wärmemenge, welche bisher ungenutzt mit dem Rauchgas über den Kamin abgeführt wurde, deckt den Wärme bedarf des Gebäudes mit und hat zur Folge, dass die Brennerstarts reduziert werden.After all it is advantageous that the solid particles are symmetrical or formed asymmetrically with a grain diameter between 2 and 10 mm are the same or different within a batch Have grain diameter. The solids can thus optimal flow and heat conduction conditions be adjusted. The additional in the different periods usable amount of heat, which so far unused with the flue gas over the chimney was removed, covers the heat needs of the building with and has the consequence that the burner starts be reduced.

Für Gebäude mit aufgrund der Bauweise erheblich reduziertem Wärmebedarf, zu welchen Neubauten oder energetisch sanierte Gebäude zählen, bietet sich zur vorbeschriebenen Rauchgasnutzanlage die Ergänzung mit einer Brennkammer an.For Building with significantly reduced due to the construction Heat demand, to which new buildings or energetically refurbished Count buildings, offers the above Rauchgasnutzanlage the supplement with a combustion chamber at.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass der Brenner mit Brennkammer Bestandteil der Anlage ist und die Brennkammer einen Primärwärmetauscher und eine Rauchgaslenkklappe aufweist, wobei über die Rauchgaslenkklappe der Massestrom des Rauchgases indirekt durch den Primärwärmetauscher und direkt in die Rauchgasleitung variiert und geregelt werden kann. Die Wärmeleistung des Brenners kann dadurch in bedarfsdeckender Menge an die Heizungsanlage abgegeben werden. Die Differenz zwischen im Brenner erzeugter Wärmemenge und in der Heizungsanlage benötigter Wärmemenge wird durch das am Primärwärmetauscher vorbeigeführte Rauchgas direkt in die Feststoffschüttung abgegeben. Zur Reduzierung der hohen Rauchgastemperatur am Brenneraustritt von ca. 900°C wird abgekühltes Rauchgas über eine Regelklappe beigemischt, wodurch die entstehende Mischtemperatur ca. 350°C beträgt. Durch die variable Nutzung der konstanten Wärmeleistung des Brenners wird erreicht, dass der Brenner nur einmal je Zyklus betrieben werden muss. Die für den Zeitraum des Brennerstillstands vom Gebäude benötigte Wärmemenge wird aus der Feststoffschüttung in vorbeschriebener Wirkungsweise der Perioden gedeckt.Advantageous It is also the fact that the burner with combustion chamber component the plant is and the combustion chamber a primary heat exchanger and a flue gas flap, wherein via the flue gas flap the mass flow of the flue gas indirectly through the primary heat exchanger and can be varied and regulated directly in the flue gas line. The heat output of the burner can thereby in needs-covering Amount to be given to the heating system. The difference between im Burner generated amount of heat and in the heating system required amount of heat is through the primary heat exchanger Passed flue gas directly into the solids bed issued. To reduce the high flue gas temperature at the burner outlet of about 900 ° C is cooled flue gas over a control flap mixed, whereby the resulting mixing temperature about 350 ° C is. Due to the variable usage the constant heat output of the burner is achieved, that the burner only needs to be operated once per cycle. The for the period of the burner standstill of the building required amount of heat is from the solid bed covered in the above-described operation of the periods.

Für eine ausreichende Wärmemengenspeicherung in der Feststoffschüttung sorgt eine vorausberechnete Bedarfsermitt lung auf Grundlage der Außentemperatur in der entsprechenden Steuerungsanlage. Dieses Heizkonzept mindert die Schadstoffemission und den Brennerverschleiß. Zudem ist ein kleinerer und somit wesentlich günstigerer Brenner ausreichend.For sufficient heat storage in the solid bed provides a precalculated needs assessment based on the Outside temperature in the corresponding control system. This heating concept reduces pollutant emissions and burner wear. In addition, a smaller and thus much cheaper Burner sufficient.

Vorteilhaft ist auch ein Verfahren, bei dem ein Großteil der Feststoffschüttung im Wärmespeicher innerhalb eines Zyklus unmittelbar durch das Rauchgas von einem kalten Temperaturniveau T1 auf ein heißes Temperaturniveau T2 aufgeheizt und danach die Wärmeenergie der Feststoffschüttung bei ausgeschaltetem Brenner in einer ersten Periode durch einen Strömungskreislauf mit im System befindlichem Umlaufrauchgas und in einer auf die erste Periode folgenden zweiten Periode durch Kühlwasser von dem heißen Temperaturniveau T2 wieder auf das kalte Temperaturniveau T1 abgekühlt wird.Advantageous is also a process in which a large part of the solid bed in the heat storage within a cycle immediately through the flue gas from a cold temperature level T1 to a hot one Temperature level T2 heated and then the heat energy the solid bed with the burner switched off in one first period through a flow circuit with in the system circulating flue gas and in a subsequent to the first period second period by cooling water from the hot Temperature level T2 cooled again to the cold temperature level T1 becomes.

Mit diesem Verfahren ist zu erreichen, dass die Wärme des Umlaufrauchgases im Strömungskreislauf durch den Gas-Wasser-Wärmetauscher an die Heizanlage und die Wärme des Kühlwassers über mindestens eine erste Prozessstufe an die Heizanlage und eine zeitlich nachgeschaltete zweite Prozessstufe an das Brauchwasser übertragen wird.With This method is to achieve that the heat of the circulating flue gas in the flow circuit through the gas-water heat exchanger to the heating system and the heat of the cooling water over at least a first process step to the heating system and a time transferred downstream process stage to the process water becomes.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Kühlwasser nach der ersten Prozessstufe aus dem Reservoir in den Pufferspeicher eingelassen und dabei das im Pufferspeicher befindliche kühlere Kühlwasser über zwei Entnahmeleitungen dem Pufferspeicher entnommen und zu Kühlzwecken der Feststoffschüttung aus der mittleren Entnahmeleitung des Pufferspeichers über den oberen Verteiler und nachfolgend aus der unteren Entnahmeleitung über den unteren Verteiler gleichmäßig verteilt zugeführt wird. Durch den als Wärmetauscher ausgebildeten Pufferspeicher kann erreicht werden, dass das Brauchwasser auf eine Temperatur zwischen 40°C und 50°C vorgewärmt wird.For this it is advantageous that the cooling water after the first Process stage taken from the reservoir in the buffer memory and thereby the cooler cooling water in the buffer tank over two Sampling lines removed from the buffer and for cooling purposes the solids bed from the middle sampling line of the buffer tank via the upper distributor and subsequently from the lower sampling line via the lower distributor is fed evenly distributed. By designed as a heat exchanger buffer memory can be achieved that the process water to a temperature between 40 ° C and 50 ° C preheated.

Es ist ferner vorteilhaft, dass die Wärme des Kühlwassers im Pufferspeicher über mindestens eine dritte Prozessstufe an die Verbrennungsluft und/oder an die Raumluft übertragen wird. Die Bedingungen sind abhängig von der Temperatur der Außenluft oder Raumluft. Je nach Temperaturniveau der Raumluft, des kalten Brauchwassers und der Außenluft sind Temperaturen des Rauchgases von weniger als 15°C möglich.It is also advantageous that the heat of the cooling water in the buffer memory via at least one third process stage transferred to the combustion air and / or to the room air becomes. The conditions depend on the temperature the outside air or room air. Depending on the temperature level of the Room air, cold domestic water and outdoor air are temperatures the flue gas of less than 15 ° C possible.

Auch ist es vorteilhaft, dass die Feststoffschüttung über einen oder beide Verteiler mit dem Kühlwasser abgekühlt wird, dem in der zweiten Prozessstufe und/oder in einer weiteren Prozessstufe die Wärme entzogen wurde.Also it is advantageous that the solids fill over Cool one or both distributors with the cooling water is, in the second process stage and / or in another Process stage the heat was withdrawn.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, dass der Zyklus in seiner Dauer variabel einstellbar ist und bevorzugt 24 Stunden umfasst. Im Wärmespeicher ist bevorzugt eine Masse von 2 Tonnen Glas als Feststoffschüttung eingebracht. Diese Masse ist ausreichend, um die Rauchgaswärme eines Brenners für ein Zweifamilienhaus zu speichern, der die Feststoffschüttung in der Grundversion mit einer Bestandsbrennkammer für ca. 8 bis 10 Stunden, in der Optionsversion mit neuer Brennkammer, Primärwärmetauscher und Rauchgaslenkklappe für 10 bis 20 Stunden, je nach Außentemperatur auf Temperatur hält. Die damit gespeicherte Energie kann ausreichend sein, um den Bedarf zu decken und die vorgenannten Speicherzeiten zu überbrücken, ohne dass es einer zusätzlichen Brennerleistung bedarf.in principle It is advantageous that the cycle variable in its duration is and preferably comprises 24 hours. In the heat storage is preferably a mass of 2 tons of glass as a solid bed brought in. This mass is sufficient to the flue gas heat to save a burner for a two-family house, the the solid bed in the basic version with an inventory combustion chamber for approx. 8 to 10 hours, in the option version with new combustion chamber, Primary heat exchanger and flue gas flap for 10 to 20 hours, depending on the outside temperature on temperature holds. The stored energy can be sufficient to meet the needs and to bridge the aforementioned storage times, without the need for an additional burner power.

Bei außergewöhnlichem Wärmebedarf kann bei allen Perioden der Speichernutzung und den dazugehörigen Prozessstufen der Brenner zugeschaltet werden.at Extraordinary heat demand can be at all periods of memory usage and its associated Process stages of the burner are switched on.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:Further Advantages and details of the invention are in the claims and explained in the description and illustrated in the figures. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Anlage mit Feststoffschüttung zum Aufrüsten einer bestehenden Heizanlage, wobei das Temperaturniveau des Heizmediums keinen Einfluss auf die Rauchgaskondensation hat; 1 a schematic representation of a plant with solids for upgrading an existing heating system, the temperature level of the heating medium has no effect on the flue gas condensation;

2 eine schematische Darstellung einer Anlage mit Feststoffschüttung und Brennkammer, Primärwärmetauscher und Rauchgaslenkklappe zur Erstellung einer Heizanlage mit reduziertem Wärmebedarf eines neuen oder energetisch sanierten Gebäudes. 2 a schematic representation of a plant with solids bed and combustion chamber, primary heat exchanger and flue gas flap for creating a heating system with reduced heat demand of a new or energetically renovated building.

In den 1 und 2 ist eine Anlage zur Wärmespeicherung der Abgaswärme eines in einem Rauchgasleitsystem 1 geführten Rauchgases 10 schematisch dargestellt. Eine solche Anlage ist an eine Bestandsheizanlage 6 bestehend aus Brenner 60 und Primärwärmetauscher 66 oder eine neue Heizanlage 6 bestehend aus Brenner 60, Brennkammer 61, Primärwärmetauscher 66 und Rauchgaslenkklappe 63 angeschlossen. Hierzu weist die Anlage ein Rauchgasleitsystem 1 und ein Kühlsystem 3 für das Rauchgas 10 auf. Das Rauchgasleitsystem 1 ist über eine Rauchgasleitung 101 an einem Rauchgasauslass 64 der Brennkammer und über eine Rauchgasleitung 103 an einem Kamin 12 angeschlossen.In the 1 and 2 is a system for heat storage of the exhaust heat of a in a flue gas control system 1 guided flue gas 10 shown schematically. Such a system is connected to an existing heating system 6 consisting of burner 60 and primary heat exchanger 66 or a new heating system 6 consisting of burner 60 , Combustion chamber 61 , Primary heat exchanger 66 and flue gas flap 63 connected. For this purpose, the system has a flue gas control system 1 and a cooling system 3 for the flue gas 10 on. The flue gas control system 1 is via a flue gas line 101 at a flue gas outlet 64 the combustion chamber and a flue gas line 103 by a fireplace 12 connected.

Grundsätzlich ist vorgesehen, einen nachstehend näher beschriebenen Wärmespeicher 2 mit einer Feststoffschüttung 20 innerhalb eines Zyklus von beispielsweise 24 Stunden und ausgehend von einem kalten Betriebszustand aufzuladen beziehungsweise aufzuheizen und wieder abzukühlen beziehungsweise zu entladen. Das während der Abkühlung des Rauchgases 10 an der Feststoffschüttung 20 entstehende Kondensat wird in einer Periode während des Heizzyklus als Kühlwasser 30 zur Abkühlung der Feststoffschüttung 20 und damit zur Wärmeübertragung verwendet.Basically, it is provided, a heat storage device described in more detail below 2 with a solids bed 20 within a cycle of for example 24 hours and starting from a cold operating state to charge or heat up and to cool down or discharge. This during the cooling of the flue gas 10 at the solids bed 20 Resulting condensate is in a period during the heating cycle as cooling water 30 for cooling the solids bed 20 and thus used for heat transfer.

Der Wärmespeicher 2 wird während einer Heiz- oder Aufladephase innerhalb des Zyklus durch das vom Brenner 60 erzeugte heiße und im Primärwärmetauscher 66 auf ca. 150 bis 180°C vorgekühlte Rauchgas 10 aufgeladen. Hierzu wird das Rauchgas 10 über die Rauchgasleitung 101 in den Wärmespeicher 2 eingeleitet. Während dieser Heiz- oder Aufladephase wird zeitgleich das Heizsystem mit den Heizkörpern 67 und bei Bedarf der Wärmetauscher 65 des Brauchwarmwasserbereiters 68 durch die Leistung der Brennerflamme aufgeheizt.The heat storage 2 is during a heating or charging phase within the cycle by the burner 60 generated hot and in the primary heat exchanger 66 Pre-cooled flue gas at approx. 150 to 180 ° C 10 charged. For this purpose, the flue gas 10 over the flue gas line 101 in the heat storage 2 initiated. During this heating or charging phase is simultaneously the heating system with the radiators 67 and if necessary, the heat exchanger 65 of the domestic water heater 68 heated by the power of the burner flame.

Im Wärmespeicher 2 ist ein Sammelraum 22 für das Rauchgas 10 vorgesehen, in den das Rauchgas 10 eingeleitet wird. Vom Sammelraum 22 aus wird das Rauchgas 10 durch die Feststoffschüttung 20 hindurch in einen Hohlraum 23 und von dort über eine Rauchgasleitung 102 zum Kamin 12 geleitet. Die Feststoffschüttung 20 wird in Strömungsrichtung S kontinuierlich von ca. 20°C auf ca. 160°C aufgeheizt und dabei das Rauchgas 10 unter Bildung von Kondensat auf ca. 20°C abgekühlt. Das in der Feststoffschüttung 20 gebildete Kondensat wird zu einem späteren Zeitpunkt als Kühlwasser 30 zum weiteren Entladen der Feststoffschüttung 20 verwendet und bis dahin in einem unterhalb der Feststoffschüttung 20 vorgesehenen Reservoir 21 aufgefangen, neutralisiert und gespeichert. Bei einer konventionellen Anlage für ein 1-2-Familienhaus entstehen während eines Brennzyklus von 24 Stunden bis zu 30 Liter Kondensat, abhängig vom Brennstoff und vom Wärmebedarf.In the heat storage 2 is a collection room 22 for the flue gas 10 provided in the the flue gas 10 is initiated. From the collection room 22 the flue gas is turned off 10 through the solids bed 20 through into a cavity 23 and from there via a flue gas line 102 to the fireplace 12 directed. The solids bed 20 is continuously heated in the flow direction S from about 20 ° C to about 160 ° C and thereby the flue gas 10 cooled to about 20 ° C with the formation of condensate. This in the solids bed 20 Condensate formed at a later time than cooling water 30 for further unloading the solids bed 20 used and until then in one below the solids bed 20 provided reservoir 21 intercepted, neutralized and stored. In a conventional system for a 1-2 family house, up to 30 liters of condensate are produced during a combustion cycle of 24 hours, depending on the fuel and the heat demand.

Wenn die Feststoffschüttung 20 ganz oder größtenteils durch das Rauchgas 10 aufgeladen ist, wird entgegen der Strömungsrichtung S ein Strömungskreislauf von Rauchgas 10 erzeugt, durch den die Feststoffschüttung 20 von ca. 160°C auf ca. 90°C abkühlt. Hierzu ist ein Gas-Wasser-Wärmetauscher 113 vorgesehen, der wasserseitig an die Heizanlage 6 angeschlossen ist. Die Strömung im Strömungskreislauf wird durch einen in der Rauchgasleitung 102 vorgesehenen Ventilator 13 erzeugt. Der Strömungskreislauf ist entgegen der üblichen Strömungsrichtung S gerichtet, damit das durch die Feststoffschüttung 20 erhitzte Rauchgas 10 mit möglichst hohem Temperaturniveau von bis zu ca. 150°C über die Rauchgasleitung 101 und eine Rauchgasleitung 111 in den Gas-Wasser-Wärmetauscher 113 geleitet werden kann. Vom Gas-Wasser-Wärmetauscher 113 wird das auf ca. 60°C abgekühlte Rauchgas 10 über eine Rauchgasleitung 112 wieder in die Rauchgasleitung 102 geleitet. Damit das für den Abgasstrom des Rauchgases 10 in Strömungsrichtung S vorhandene Leitungssystem auch für den Strömungskreislauf genutzt werden kann, ist an der Rauchgasleitung 102 eine Rauchgasleitung 110 vorgesehen, die unter Einsatz von mehreren Rauchgasklappen 14 eine Rückführung des abgekühlten Rauchgases 10 über die Rauchgasleitung 102 in den Hohlraum 23 gestattet.When the solid packing 20 wholly or mostly by the flue gas 10 is charged, contrary to the flow direction S is a flow circuit of flue gas 10 generated by the solid bed 20 from about 160 ° C to about 90 ° C cools. For this purpose, a gas-water heat exchanger 113 provided, the water side to the heating system 6 connected. The flow in the flow circuit is through a in the flue gas line 102 provided fan 13 generated. The flow circuit is directed against the usual flow direction S, so that by the hard material dividend 20 heated flue gas 10 with the highest possible temperature level of up to approx. 150 ° C via the flue gas line 101 and a flue gas line 111 in the gas-water heat exchanger 113 can be directed. From the gas-water heat exchanger 113 is the cooled to about 60 ° C flue gas 10 via a flue gas line 112 back into the flue gas pipe 102 directed. So that's the exhaust gas flow of the flue gas 10 in the flow direction S existing piping system can also be used for the flow circuit is on the flue gas line 102 a flue gas line 110 provided by the use of several flue gas flaps 14 a return of the cooled flue gas 10 over the flue gas line 102 in the cavity 23 allowed.

In einer zweiten Periode wird die Feststoffschüttung 20 unter Zuhilfenahme des Kühlsystems 3 und des Kühlwassers 30 in mehreren Prozessstufen auf eine Temperatur von ca. 20°C bis ca. 10°C abgekühlt.In a second period becomes the solids bed 20 with the help of the cooling system 3 and the cooling water 30 cooled in several process stages to a temperature of about 20 ° C to about 10 ° C.

In dieser zweiten Periode ist eine erste Prozessstufe vorgesehen, in der die Feststoffschüttung 20 durch das Kühlwasser 30 von ca. 90°C auf ca. 60°C abgekühlt wird. Hierzu wird das im Reservoir 21 befindliche Kühlwasser 30 über zwei Verteiler 34, 35 auf die Feststoffschüttung 20 versprüht und die Wärme durch das Kühlwasser 30 in einem ersten Wärmetauscher 31 auf die Heizanlage 6 übertragen.In this second period, a first process stage is provided, in which the solid bed 20 through the cooling water 30 is cooled from about 90 ° C to about 60 ° C. This is done in the reservoir 21 located cooling water 30 over two distributors 34 . 35 on the solids bed 20 sprayed and the heat through the cooling water 30 in a first heat exchanger 31 on the heating system 6 transfer.

Für eine zweite Prozessstufe wird das im Wärmespeicher 2 vorhandene Kühlwasser 30 über eine an die Kühlwasserleitung 301 anschließende Kühlwasserleitung 320 in einen in Strömungsrichtung S nach dem Wärmespeicher 2 angeordneten Pufferspeicher 32 geleitet. Das Volumen des Pufferspeichers 32 entspricht ungefähr dem Volumen des Kühlwassers 30 im Reservoir 21. In dem Pufferspeicher 32 ist zu diesem Zeitpunkt noch Kühlwasser 30 vom vorherigen Zyklus vorhanden, das relativ zu dem im Reservoir 21 befindlichen Kühlwasser 30 kälter ist und Temperaturschichten von ca. 30°C bis 40°C im oberen Bereich und ca. 20°C bis 10°C im unteren Bereich des Pufferspeichers 32 aufweist. Das neue warme Kühlwasser 30 wird mit dem alten kalten Kühlwasser 30 umgeschichtet. Während des Umschichtens wird der obere Teil der Feststoffschüttung 20 mit relativ warmem Kühlwasser 30 und der untere Teil der Feststoffschüttung 20 mit relativ kaltem Kühlwasser 30 besprüht. Hierzu sind in der Feststoffschüttung 20 ein Zwischenboden 24 und ein oberer Verteiler 34 und ein in Strömungsrichtung S nach dem Zwischenboden 24 angeordneter zweiter Verteiler 35 vorgesehen. Durch den Zwischenboden 24 ist unterhalb des Zwischenbodens 24 eine Kammer 25 für den zweiten Verteiler 35 gebildet.For a second process stage, this is stored in the heat storage 2 existing cooling water 30 via one to the cooling water pipe 301 subsequent cooling water pipe 320 in a direction of flow S to the heat storage 2 arranged buffer memory 32 directed. The volume of the buffer 32 corresponds approximately to the volume of cooling water 30 in the reservoir 21 , In the cache 32 is still cooling water at this time 30 from the previous cycle, relative to that in the reservoir 21 located cooling water 30 is colder and has temperature layers of about 30 ° C to 40 ° C in the upper part and about 20 ° C to 10 ° C in the lower part of the buffer memory 32 having. The new warm cooling water 30 comes with the old cold cooling water 30 redeployed. During the shift, the upper part of the solids bed becomes 20 with relatively warm cooling water 30 and the lower part of the solids bed 20 with relatively cold cooling water 30 sprayed. These are in the solids bed 20 an intermediate floor 24 and an upper distributor 34 and in the flow direction S to the intermediate floor 24 arranged second distributor 35 intended. Through the intermediate floor 24 is below the false floor 24 a chamber 25 for the second distributor 35 educated.

Durch den Pufferspeicher 32 wird eine Brauchwasserleitung 50 geführt, sodass in der zweiten Prozessstufe Brauchwas ser 5 im quasi Gleichstromprinzip durch den als Wärmetauscher ausgebildeten Pufferspeicher 32 von ca. 10°C auf bis zu 50°C vorgewärmt werden kann.Through the buffer memory 32 becomes a service water pipe 50 led, so that in the second process stage Brauchwas ser 5 in a quasi-DC principle by designed as a heat exchanger buffer memory 32 from about 10 ° C to up to 50 ° C can be preheated.

Parallel zur zweiten Prozessstufe wird in einer dritten Prozessstufe dem Kühlwasser 30 über einen wasserluftgeführten zweiten Wärmetauscher 33 Wärme entzogen, um die Zuluft für den Brenner 60 vorzuwärmen. Eine weitere Effizienzsteigerung der erfindungsgemäßen Anlage kann erreicht werden, wenn das Kühlwasser 30 aus dem zweiten Wärmetauscher 33 in einer vierten Prozessstufe durch einen dritten Wärmetauscher 330 geführt wird, in dem die Raumluft erwärmt wird, die im Wohngebäude zirkuliert.Parallel to the second process stage, the cooling water is used in a third process stage 30 via a water-air-guided second heat exchanger 33 Heat extracted to supply air to the burner 60 preheat. A further increase in efficiency of the system according to the invention can be achieved if the cooling water 30 from the second heat exchanger 33 in a fourth process stage through a third heat exchanger 330 in which the room air circulating in the residential building is heated.

Eine konventionelle Bestandsanlage 6, wie sie in 1 dargestellt ist, startet mehrmals täglich, insbesondere dann, wenn ein hoher Wärmebedarf besteht. Hierzu schaltet der Brenner 60 mehrmals täglich für mehrere Minuten ein. In dieser Zeit wird die mit dem Rauchgas 10 am Rauchgasauslass 64 abgeführte Wärmeenergie größtenteils im Wärmespeicher 2 in der Feststoffschüttung 20 gespeichert.A conventional existing plant 6 as they are in 1 shown starts several times a day, especially when there is a high heat demand. For this the burner switches 60 several times a day for several minutes. In this time will be with the flue gas 10 at the flue gas outlet 64 dissipated heat energy mostly in the heat storage 2 in the solids bed 20 saved.

In einer Phase des geringeren Wärmebedarfs wie beispielsweise nachts wird die in der Feststoffschüttung 20 gespeicherte Wärme in den vorstehend beschriebenen Perioden und Prozessstufen an die Heizanlage 6 und an das Brauchwasser 5 sowie die Raumluft abgegeben, wobei sowohl die Brauchwassererwärmung als auch die Raumlufterwärmung auch während des Tagbetriebs wirksam sind.In a phase of lower heat demand, such as at night, in the solid bed 20 stored heat in the above-described periods and process stages to the heating system 6 and to the service water 5 and the room air delivered, with both the domestic water heating and the room air heating are effective during the daytime operation.

In der in 2 dargestellten Anlage ist ein Brenner 60 vorgesehen, der speziell auf einem Prinzip der kontinuierlichen Speicherung der Rauchgaswärme basiert. Dieser Brenner 60 ist wesentlich kleiner und leistungsschwacher als der nach 1 in Bestandsanlagen vorgesehene. Die ser Brenner 60 brennt im Idealfall kontinuierlich über einen vorausberechneten Bedarfszeitraum auf Grundlage der Außentemperatur, in dem innerhalb des Zyklus wie beispielsweise tagsüber ein hoher Wärmebedarf gefordert ist. Dabei deckt der Brenner 60 den jeweiligen Wärmebedarf der Heizanlage 6 ab.In the in 2 shown plant is a burner 60 provided, which is based on a principle of continuous storage of flue gas heat. This burner 60 is much smaller and less efficient than the one after 1 provided for in existing plants. The water burner 60 Ideally, it burns continuously over a predicted demand period based on the outside temperature, where high heat demand is required within the cycle, such as during the day. This covers the burner 60 the respective heat demand of the heating system 6 from.

Während des fortlaufenden Heizvorgangs wird die Feststoffschüttung 20 im Wärmespeicher 2 mehr oder weniger durch das Rauchgas 10 aufgeheizt und in Strömungsrichtung S aufgeladen. Je nachdem, wie viel Wärmebedarf in der Heizanlage besteht, wird durch eine Rauchgaslenkklappe 63 in der Brennkammer 61 der Massestrom des Rauchgases 10 sowohl durch den Primärwärmetauscher 66 in der Brennkammer 61 als auch über den Rauchgasauslass 64 und die Rauchgasleitung 101 in den Wärmespeicher 2 geregelt. Das am Primärwärmetauscher 66 vorbeigeführte Rauchgas 10 hat, da es nicht vorgekühlt wurde, eine Temperatur von ca. 900°C. Aus Gründen des Brandschutzes und der Materialschonung wird die Temperatur des heißen Brandgases 10 durch Zumischen von kaltem Rauchgas 10 über die Rauchgasleitung 103 auf ca. 350°C abgekühlt und in den Wärmespeicher 2 beziehungsweise in die Feststoffschüttung 20 geleitet.During the continuous heating process, the solids bed 20 in the heat storage 2 more or less by the flue gas 10 heated and charged in the flow direction S. Depending on how much heating demand there is in the heating system, a flue gas flap is used 63 in the combustion chamber 61 the mass flow of the flue gas 10 both through the primary heat exchanger 66 in the combustion chamber 61 as well as the flue gas outlet 64 and the flue gas line 101 in the heat storage 2 regulated. The at the primary heat exchanger 66 Passed flue gas 10 has, as it is not Pre-cooled, a temperature of about 900 ° C. For reasons of fire protection and material conservation, the temperature of the hot combustion gas 10 by mixing cold flue gas 10 over the flue gas line 103 cooled to about 350 ° C and in the heat storage 2 or in the solids bed 20 directed.

Nach Abschluss des ununterbrochenen Heizvorgangs kann parallel zu der ersten Periode der Wärmespeichernutzung mit Hilfe des Gas-Wasser-Wärmetauschers 113 die in den Bauteilen Brennkammer 61, Rauchgasleitung 101 und Rauchgasfilter 15 gespeicherte Wärmeenergie durch Öffnen der am Brenner befindlichen Absperrklappe und durch dosiertes Öffnen der sich in der Rauchgasleitung 101 befindlichen Rauchgasklappe 14 entnommen und zu Heizzwecken genutzt werden.After completion of the continuous heating process can parallel to the first period of heat storage using the gas-water heat exchanger 113 in the components combustion chamber 61 , Flue gas line 101 and flue gas filters 15 stored thermal energy by opening the shut-off valve located on the burner and by dosed opening in the flue gas line 101 located flue gas flap 14 removed and used for heating purposes.

Entsprechend dem in 1 beschriebenen Prinzip wird der Wärmespeicher 2 in einer innerhalb des 24-Stundenzyklus vorgesehenen Phase des geringen Wärmbedarfs wie nachts entladen. Hierzu wird der Feststoffschüttung 20 unter Anwendung der in Periode 1 beschriebenen Wärmeentnahme mittels eines Gas-Wasser-Wärmetauschers 113 und der in Periode 2 beschriebenen Prozessstufen 1 bis 4 unter Zuhilfenahme des als Kühlwasser 30 dienenden Kondensats die Wärme entnommen und der Heizanlage 6 und dem Brauchwasser sowie der Raum- und Verbrennungsluft zugeführt.According to the in 1 described principle is the heat storage 2 in a phase of low heat demand provided within the 24-hour cycle, such as discharging at night. For this purpose, the solids bed 20 using the in period 1 described heat removal by means of a gas-water heat exchanger 113 and in the period 2 described process stages 1 to 4 with the aid of as cooling water 30 condensing heat taken from the heat and the heating system 6 and the service water and the room and combustion air supplied.

Bevor das Kühlwasser 30 über eine Kühlwasserleitung 301 in den Pufferspeicher 32 geleitet wird, wird mit Hilfe einer Dosieranlage 7 ein Mittel zugeführt, durch das der ph-Wert in einen Bereich von 6,5 erhöht wird. Durch die Dosieranlage 7 wird bevorzugt Natronlauge zugeführt.Before the cooling water 30 over a cooling water pipe 301 in the cache 32 is conducted using a dosing system 7 a means is provided by which the pH is increased to a range of 6.5. Through the dosing system 7 is preferably supplied sodium hydroxide.

Durch die Zuführung von Rauchgas 10 mit all seinen kondensierbaren und festen Bestandteilen zu dem Kühlwasser 30 nimmt das Volumen des Kühlwassers 30 kontinuierlich zu. Das überschüssige Kühlwasser 30 wird zur Reinigung des Rauchgasfilters 15 genutzt und anschließend über eine Ablassleitung 303 als Abwasser geführt. Zur Verhinderung der Anlagenverschmutzung werden die festen Bestandteile der Verbrennung größtenteils durch einen Rauchgasfilter 15 aufgefangen, der in der Rauchgasleitung 101 vorgesehen ist. Der Rauchgasfilter 15 weist hierzu einen Filterkörper 150 auf, durch den das Rauchgas 10 hindurch strömt. Der Filterkörper 150 wird diskontinuierlich am Ende der ersten Periode der Wärmespeichernutzung gereinigt. Hierzu wird der Filterkörper 150 durch eine Reinigungsvorrichtung 151 mit Kühlwasser 30 besprüht.By the supply of flue gas 10 with all its condensable and solid components to the cooling water 30 takes the volume of cooling water 30 continuously too. The excess cooling water 30 is used to clean the flue gas filter 15 used and then via a drain line 303 as wastewater. To prevent the plant pollution, the solid components of the combustion are largely through a flue gas filter 15 caught in the flue gas pipe 101 is provided. The flue gas filter 15 has a filter body for this purpose 150 on, through which the flue gas 10 flows through it. The filter body 150 is discontinuously cleaned at the end of the first period of heat storage use. For this purpose, the filter body 150 through a cleaning device 151 with cooling water 30 sprayed.

Weitere strömungs- und regelungstechnisch notwendige und sinnvolle Prozesse erkennt der Fachmann mit Hilfe der Bezugszeichenliste anhand der 1 und 2.Further flow and control technology necessary and meaningful processes recognizes the expert with the help of the list of reference numerals based on 1 and 2 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 20101585 U1 [0002] - DE 20101585 U1 [0002]
  • - EP 0288695 A2 [0003] - EP 0288695 A2 [0003]
  • - DE 102007020145 A1 [0004] DE 102007020145 A1 [0004]

Claims (23)

Anlage zum Erwärmen von Heizungswasser (69) und/oder Brauchwasser (5) für ein Wohngebäude durch Nutzung der sensiblen und latenten Restwärmeenergie eines Rauchgases (10) eines Brenners (60) einer Heizanlage (6) des Wohngebäudes, wobei die Anlage a) ein an einer Brennkammer (61) des Brenners (60) der Heizanlage (6) anschließbares Rauchgasleitsystem (1) und b) ein Kühlsystem (3) mit mindestens einem an eine Kühlwasserleitung (302) angeschlossenen Verteiler (34) für Kühlwasser (30) zum Besprühen einer Feststoffschüttung (20) und zum Übertragen von Wärmeenergie und c) einen Pufferspeicher (32) zum Aufnehmen und Kühlen von Kühlwasser (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass d) in einer Strömungsrichtung (S) nach dem Verteiler (34) und vor dem Pufferspeicher (32) zumindest ein an das Rauchgasleitsystem (1) anschließbarer kesselförmiger Wärmespeicher (2) mit einer Feststoffschüttung (20) vorgesehen ist und das Rauchgas (10) vom Brenner (60) über eine Rauchgasleitung (101) in Strömungsrichtung (S) vor der Feststoffschüttung (20) in den Wärmespeicher (2) und in Strömungsrichtung (S) nach der Feststoffschüttung (20) aus dem Wärmespeicher (2) heraus in einen Kamin (12) leitbar ist.Plant for heating heating water ( 69 ) and / or service water ( 5 ) for a residential building by using the sensitive and latent residual heat energy of a flue gas ( 10 ) of a burner ( 60 ) a heating system ( 6 ) of the dwelling, the installation a) being connected to a combustion chamber ( 61 ) of the burner ( 60 ) of the heating system ( 6 ) connectable flue gas control system ( 1 ) and b) a cooling system ( 3 ) with at least one to a cooling water line ( 302 ) connected distributor ( 34 ) for cooling water ( 30 ) for spraying a packed bed of solids ( 20 ) and for transferring heat energy and c) a buffer memory ( 32 ) for receiving and cooling cooling water ( 30 ), characterized in that d) in a flow direction (S) after the distributor ( 34 ) and in front of the buffer memory ( 32 ) at least one to the flue gas control system ( 1 ) connectable kesselelförmiger heat storage ( 2 ) with a solids bed ( 20 ) is provided and the flue gas ( 10 ) from the burner ( 60 ) via a flue gas line ( 101 ) in the flow direction (S) before the solid bed ( 20 ) in the heat storage ( 2 ) and in the flow direction (S) after the solid bed ( 20 ) from the heat storage ( 2 ) out into a fireplace ( 12 ) is conductive. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ein Entladesystem (11) bestehend aus mehreren Rauchgasleitungen (110112) und einem Gas-Wasser-Wärmetauscher (113) sowie mehreren Rauchgasklappen (14) aufweist, wobei durch einen in einer Rauchgasleitung (102) vorgesehenen Ventilator (13) und die an die Rauchgasleitungen (101, 102) angeschlossenen Rauchgasleitungen (110112) ein Strömungskreislauf entgegen der Strömungsrichtung (S) durch die Feststoffschüttung (20) und durch den Gas-Wasser-Wärmetauscher (113) erzeugbar ist und der Gas-Wasser-Wärmetauscher (113) wasserseitig an die Heizanlage (6) angeschlossen ist.Plant according to claim 1, characterized in that the plant is a discharge system ( 11 ) consisting of several flue gas ducts ( 110 - 112 ) and a gas-water heat exchanger ( 113 ) as well as several flue gas flaps ( 14 ), wherein by a in a flue gas line ( 102 ) provided fan ( 13 ) and the flue gas pipes ( 101 . 102 ) connected flue gas lines ( 110 - 112 ) a flow circuit counter to the flow direction (S) through the solids bed ( 20 ) and by the gas-water heat exchanger ( 113 ) and the gas-water heat exchanger ( 113 ) on the water side to the heating system ( 6 ) connected. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskreislauf zumindest durch die als Bypass am Ventilator (13) vorbei führende Rauchgasleitung (110) und die in den Wärmespeicher (2) mündende Rauchgasleitung (102) und die aus dem Wärmespeicher (2) führende Rauchgasleitung (101) und die in den Gas-Wasser-Wärmetauscher (113) führende Rauchgasleitung (111) und die den Gasblasser-Wärmetauscher (113) und die Rauchgasleitung (102) verbindende Rauchgasleitung (112) gebildet wird.Plant according to claim 2, characterized in that the flow circuit at least by the bypass on the fan ( 13 ) passing leading flue gas line ( 110 ) and in the heat storage ( 2 ) flue gas line ( 102 ) and from the heat storage ( 2 ) leading flue gas line ( 101 ) and in the gas-water heat exchanger ( 113 ) leading flue gas line ( 111 ) and the gas blower heat exchanger ( 113 ) and the flue gas line ( 102 ) connecting flue gas line ( 112 ) is formed. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmespeicher (2) in Strömungsrichtung (S) vor der Feststoffschüttung (20) ein Sammelraum (22) für das Rauchgas (10) und in Strömungsrichtung (S) nach der Feststoffschüttung (20) ein Reservoir (21) für das Kühlwasser (30) und zwischen der Feststoffschüttung (20) und dem Reservoir (21) ein Hohlraum (23) für das Rauchgas (10) vorgesehen sind.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that in the heat storage ( 2 ) in the flow direction (S) before the solid bed ( 20 ) a collection room ( 22 ) for the flue gas ( 10 ) and in the flow direction (S) after the solid bed ( 20 ) a reservoir ( 21 ) for the cooling water ( 30 ) and between the solids bed ( 20 ) and the reservoir ( 21 ) a cavity ( 23 ) for the flue gas ( 10 ) are provided. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (3) einen ersten Wärmetauscher (31) aufweist und das Kühlwasser (30) über eine Kühlwasserleitung (301) aus dem ersten Reservoir (21) in den ersten Wärmetauscher (31) und über eine Kühlwasserleitung (302) aus dem ersten Wärmetauscher (31) in den Sammelraum (22) in den Wärmespeicher (2) leitbar ist, wobei der erste Wärmetauscher (31) an der Heizanlage (6) angeschlossen ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling system ( 3 ) a first heat exchanger ( 31 ) and the cooling water ( 30 ) via a cooling water line ( 301 ) from the first reservoir ( 21 ) in the first heat exchanger ( 31 ) and via a cooling water line ( 302 ) from the first heat exchanger ( 31 ) into the collection room ( 22 ) in the heat storage ( 2 ) is conductive, wherein the first heat exchanger ( 31 ) at the heating system ( 6 ) connected. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmespeicher (2) in Strömungsrichtung (S) nach dem Sammelraum (22) ein Zwischenboden (24) für die Feststoffschüttung (20) vorgesehen ist, durch den in Strömungsrichtung (S) vor der weiteren Feststoffschüttung (20) eine Kammer (25) gebildet wird, und in der Kammer (25) ein zweiter Verteiler (35) für Kühlwasser (30) vorgesehen ist, der an die Kühlwasserleitung (302) angeschlossen ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that in the heat storage ( 2 ) in the flow direction (S) after the collecting space ( 22 ) an intermediate floor ( 24 ) for the solid packing ( 20 ) is provided, through which in the flow direction (S) before the further solids bed ( 20 ) a chamber ( 25 ) and in the chamber ( 25 ) a second distributor ( 35 ) for cooling water ( 30 ) provided to the cooling water line ( 302 ) connected. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (S) nach dem Wärmespeicher (2) ein Pufferspeicher (32) vorgesehen ist, der als Wärmetauscher für Brauchwasser (5) ausgebildet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that in the flow direction (S) after the heat storage ( 2 ) a buffer memory ( 32 ), which is used as a heat exchanger for process water ( 5 ) is trained. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Pufferspeichers (32) dem Volumen des Kühlwassers (30) im Reservoir (21) entspricht und am Pufferspeicher (32) zwei in Strömungsrichtung (S) beabstandet voneinander angeordnete Entnahmeleitungen (321, 322) vorgesehen sind.Installation according to claim 7, characterized in that the volume of the buffer memory ( 32 ) the volume of cooling water ( 30 ) in the reservoir ( 21 ) and at the buffer memory ( 32 ) two in the flow direction (S) spaced from each other arranged removal lines ( 321 . 322 ) are provided. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rauchgasfilter (15) vorgesehen ist, der an die Rauchgasleitung (101) angeschlossen ist, und der Rauchgasfilter (15) einen Filterkörper (150) und eine Reinigungsvorrichtung (151) für den Filterkörper (150) aufweist, wobei die Reinigungsvorrichtung (151) zum Reinigen des Filterkörpers (150) mit Kühlwasser (30) aus dem Kühlsystem (3) versorgt wird.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that a flue gas filter ( 15 ) is provided to the flue gas line ( 101 ), and the flue gas filter ( 15 ) a filter body ( 150 ) and a cleaning device ( 151 ) for the filter body ( 150 ), wherein the cleaning device ( 151 ) for cleaning the filter body ( 150 ) with cooling water ( 30 ) from the cooling system ( 3 ) is supplied. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (3) mindestens einen zweiten Wärmetauscher (33) zum Erwärmen von Verbrennungsluft (62) und/oder Raumluft aufweist und der zweite Wärmetauscher (33) an den Pufferspeicher (32) angeschlossen ist.Installation according to one of claims 7 to 9, characterized in that the cooling system ( 3 ) at least one second heat exchanger ( 33 ) for heating combustion air ( 62 ) and / or room air and the second heat exchanger ( 33 ) to the buffer memory ( 32 ) connected. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (3) eine in der Strömungsrichtung (S) nach dem Pufferspeicher (32) angeordnete Ablassleitung (303) aufweist, die mit einem Abwassersystem verbindbar ist.Installation according to one of claims 7 to 10, characterized in that the cooling system ( 3 ) one in the flow direction (S) after the buffer memory ( 32 ) arranged drain line ( 303 ), which is connectable to a sewer system. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffschüttung (20) chemisch und zumindest teilweise thermisch stabil und überwiegend aus Glas und/oder Keramik und/oder Metall enthaltenden Feststoffteilchen gebildet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the solids bed ( 20 ) is formed chemically and at least partially thermally stable and predominantly of glass and / or ceramic and / or metal-containing solid particles. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffteilchen symmetrisch oder unsymmetrisch mit einem Korndurchmesser zwischen 2 und 10 mm ausgebildet sind und innerhalb einer Schüttung gleiche oder unterschiedliche Korndurchmesser aufweisen.Plant according to claim 12, characterized in that that the solid particles are symmetrical or asymmetrical with a Grain diameters between 2 and 10 mm are formed and within a bed of the same or different grain diameter exhibit. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (60) mit Brennkammer (61) Bestandteil der Anlage ist und die Brennkammer (61) einen Primärwärmetauscher (66) und eine Rauchgaslenkklappe (63) aufweist, wobei über die Rauchgaslenkklappe (63) der Massestrom des Rauchgases (10) indirekt durch den Primärwärmetauscher (66) und direkt in die Rauchgasleitung (101) variiert und geregelt werden kann.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the burner ( 60 ) with combustion chamber ( 61 ) Is part of the plant and the combustion chamber ( 61 ) a primary heat exchanger ( 66 ) and a flue gas flap ( 63 ), wherein via the flue gas steering flap ( 63 ) the mass flow of the flue gas ( 10 ) indirectly through the primary heat exchanger ( 66 ) and directly into the flue gas line ( 101 ) can be varied and regulated. System bestehend aus einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 und einer Heizanlage (6) mit einem Brennersystem (60), mehreren Heizkörpern (67) und einem Brauchwarmwasserbereiter (68).System consisting of a plant according to one of the preceding claims 1 to 13 and a heating system ( 6 ) with a burner system ( 60 ), several radiators ( 67 ) and a domestic water heater ( 68 ). System bestehend aus einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14 und einer Heizanlage (6) mit mehreren Heizkörpern (67) und einem Brauchwarmwasserbereiter (68).System consisting of a system according to one of the preceding claims 1 to 14 and a heating system ( 6 ) with several radiators ( 67 ) and a domestic water heater ( 68 ). Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Feststoffschüttung (20) im Wärmespeicher (2) innerhalb eines Zyklus unmittelbar durch das Rauchgas (10) von einem kalten Temperaturniveau T1 auf ein heißes Temperaturniveau T2 aufgeheizt und danach die Wärmeenergie der Feststoffschüttung (20) bei ausgeschaltetem Brenner (60) in einer ersten Periode durch einen Strömungskreislauf mit Rauchgas (10) und in einer auf die erste Periode folgenden zweiten Periode durch Kühlwasser (30) von dem heißen Temperaturniveau T2 wieder auf das kalte Temperaturniveau T1 abgekühlt wird.Method for operating a plant according to one of claims 1 to 16, characterized in that at least a part of the solid bed ( 20 ) in the heat storage ( 2 ) within a cycle directly through the flue gas ( 10 ) heated from a cold temperature level T1 to a hot temperature level T2 and then the heat energy of the solid bed ( 20 ) with the burner switched off ( 60 ) in a first period by a flow circuit with flue gas ( 10 ) and in a second period following the first period by cooling water ( 30 ) is cooled from the hot temperature level T2 back to the cold temperature level T1. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme der Feststoffschüttung (20) im Strömungskreislauf durch den Gas-Wasser-Wärmetauscher (113) an die Heizanlage (6) und die Wärme des Kühlwassers (30) über mindestens eine erste Prozessstufe an die Heizanlage (6) und eine zeitlich nachgeschaltete zweite Prozessstufe an das Brauchwasser (5) übertragen wird.A method according to claim 17, characterized in that the heat of the solid bed ( 20 ) in the flow circuit through the gas-water heat exchanger ( 113 ) to the heating system ( 6 ) and the heat of the cooling water ( 30 ) to the heating system via at least one first process stage ( 6 ) and a temporally downstream second process stage to the process water ( 5 ) is transmitted. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlwasser (30) nach der ersten Prozessstufe aus dem Reservoir (21) in den Pufferspeicher (32) eingelassen und dabei das im Pufferspeicher (32) befindliche kühlere Kühlwasser (30) über eine Entnahmeleitung (321, 322) dem Pufferspeicher (32) entnommen wird.A method according to claim 17 or 18, characterized in that the cooling water ( 30 ) after the first stage of the process from the reservoir ( 21 ) in the buffer memory ( 32 ) and in the buffer memory ( 32 ) located cooler cooling water ( 30 ) via a sampling line ( 321 . 322 ) the buffer memory ( 32 ) is taken. Verfahren nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme des Kühlwassers (30) im Pufferspeicher (32) über mindestens eine dritte Prozessstufe an die Verbrennungsluft (62) und/oder an die Raumluft übertragen wird.A method according to claim 17 to 19, characterized in that the heat of the cooling water ( 30 ) in the buffer memory ( 32 ) via at least one third process stage to the combustion air ( 62 ) and / or transferred to the room air. Verfahren nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffschüttung (20) über einen oder beide Verteiler (34, 35) mit dem Kühlwasser (30) abgekühlt wird, dem in der zweiten Prozessstufe und/oder in einer weiteren Prozessstufe die Wärme entzogen wurde.Process according to Claims 17 to 19, characterized in that the solids bed ( 20 ) via one or both distributors ( 34 . 35 ) with the cooling water ( 30 ) is cooled, the heat was removed in the second process stage and / or in a further process stage. Verfahren nach Anspruch 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklus in seiner Dauer variabel einstellbar ist und bevorzugt 24 Stunden umfasst.Method according to claims 17 to 20, characterized that the cycle is variably adjustable in duration and preferred Includes 24 hours. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (60) innerhalb eines Zyklus nur einmal so lange durchgehend brennt, wie durch eine vorausberechnete Bedarfsermittlung auf Grundlage der Außentemperatur errechnet wurde.Method according to one of the preceding claims 17 to 20, characterized in that the burner ( 60 ) burns continuously within a cycle only once as long as calculated by a predicted demand determination based on the outside temperature.
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