-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, insbesondere einen Durchlauferhitzer, umfassend einen Brenner und zumindest einen Strömungspfad, welcher dazu vorgesehen ist ein Fluid zu einer Brenneroberfläche des Brenners zu leiten, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Heizvorrichtung.
-
Stand der Technik
-
Es sind Heizvorrichtungen, wie Durchlauferhitzer, bekannt, die einen Brenner aufweisen. Solche Brenner weisen in der Regel eine Brenneroberfläche auf, welcher über einen Strömungspfad ein Brennstoff, wie beispielsweise Erdgas, zusammen mit einem Oxidationsmittel, wie beispielsweise Luft, zugeführt wird. Auf der Brenneroberfläche wird der Brennstoff zusammen mit dem Oxidationsmittel verbrannt. Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird in der Regel zur Erwärmung von Brauchwasser oder Heizwasser verwendet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass in und/oder an dem Strömungspfad ein Bimetall angeordnet ist, welches dazu vorgesehen ist eine Menge des zur Brenneroberfläche zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur anzupassen. Dadurch kann der Zufluss des zur Brenneroberfläche zu leitenden Fluids automatisch geregelt und der Modulationsbereich der Heizvorrichtung erweitert werden.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So ist es von Vorteil, wenn es sich bei dem Fluid um Sekundärluft handelt. Dadurch kann der Modulationsbereich der Heizvorrichtung besonders vorteilhaft erweitert werden.
-
In einer vorteilhaften Ausführung ist das Bimetall dazu vorgesehen die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur der Brenneroberfläche anzupassen, wodurch eine verhältnismäßig schnelle Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bimetall dabei an der Brenneroberfläche angeordnet ist, wodurch eine besonders gute Anpassung in Abhängigkeit einer Temperatur der Brenneroberfläche erfolgen kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Bimetall dazu vorgesehen die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur einer Brennerflamme anzupassen, wodurch eine leicht zeitverzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung weniger beeinflussen lässt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bimetall beabstandet zu der Brenneroberfläche, insbesondere an einer Haltevorrichtung, angeordnet ist, wodurch eine besonders gute Anpassung in Abhängigkeit der Temperatur der Brennerflamme erfolgen kann.
-
In einer weiteren Vorteilhaften Ausführung ist das Bimetall dazu vorgesehen die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur einer Brennerkammer wodurch eine besonders verzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung besonders wenig beeinflussen lässt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bimetall an einer Wandung einer Brennerkammer angeordnet ist, wodurch eine besonders gute Anpassung in Abhängigkeit der Temperatur der Brennerkammer erfolgen kann.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung, insbesondere einer Heizvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung. Das Verfahren hat den Vorteil, dass mittels eines Bimetalls eine Menge des zur Brenneroberfläche zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur angepasst wird.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn mittels das Bimetalls die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur der Brenneroberfläche angepasst wird, wodurch eine verhältnismäßig schnelle Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn mittels das Bimetalls die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur einer Brennerflamme angepasst wird, wodurch eine leicht zeitverzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung weniger beeinflussen lässt.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn mittels des Bimetalls die Menge des zur Brennerflamme zu leitenden Fluids in Abhängigkeit einer Temperatur einer Brennerkammer, insbesondere einer Wandung der Brennerkammer, angepasst wird, wodurch eine besonders verzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung besonders wenig beeinflussen lässt.
-
Figurenliste
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizvorrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Heizvorrichtung, und
- 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Heizvorrichtung, und
- 4 einen schematischen Verlauf einer Temperatur einer Verbrennung in Abhängigkeit des Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnisses λ.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 10 gezeigt. Bei der Heizvorrichtung 10 handelt es sich in den gezeigten Fällen um einen Durchlauferhitzer 12. Die Heizvorrichtung 10 umfasst einen Brenner 14 und zumindest einen Strömungspfad 16, in den vorliegenden Fällen einen ersten Strömungspfad 18 und einen zweiten Strömungspfad 20.
-
Der erste Strömungspfad 18 und der zweite Strömungspfad 20 sind dazu vorgesehen zumindest ein Fluid zu einer Brenneroberfläche 22 des Brenners 14 zu leiten. Über den ersten Strömungspfad 18 wird dem Brenner 14 für eine Verbrennung an der Brenneroberfläche 22 Brennstoff, in den vorliegenden Fällen Erdgas, zusammen mit einem ersten Oxidationsmittel, in den vorliegenden Fällen Primärluft, zugeführt. In den gezeigten Fällen bilden eine Vielzahl an Strömungswegen, die durch Mischkammern 26 zur Brenneroberfläche 22 führen, den ersten Strömungspfad 18. Die Mischkammern 26 sind für eine bessere Vermischung des Brennstoffs mit dem ersten Oxidationsmittel, zu einem homogenen Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch, vorgesehen.
-
Über den zweiten Strömungspfad 20 wiederum wird dem Brenner 14 ein zweites Oxidationsmittel, in den vorliegenden Fällen Sekundärluft, zugeführt. In gezeigten Fällen führt der zweite Strömungspfad 20 beidseitig des Brenners 14 vorbei, bis zur Brenneroberfläche 22.
-
Der Brennstoff, bzw. das Erdgas, wird der Heizvorrichtung 10 über ein Brennstoffventil 28 zugeführt, während das erste und zweite Oxidationsmittel, bzw. die Primärluft und die Sekundärluft, aus der Umgebung angesaugt werden.
-
An der Brenneroberfläche 22 wird der Brennstoff mit dem ersten Oxidationsmittel, bzw. der Primärluft, verbrannt. Die bei der Verbrennung sich bildende Brennerflamme befindet sich dabei in einer Brennerkammer 24. Die Brennerkammer 24 wird von einer Wandung 30 begrenzt.
-
Über der Brenneroberfläche 22, bzw. der Brennerflamme, ist ein Wärmeübertrager 32 angeordnet. Bei dem Wärmeübertrager 32 handelt es sich um einen Lamellenwärmeübertrager 34. Dieser ist derart ausgebildet, dass ihn ein bei der Verbrennung in der Brennerkammer 24 entstehendes Abgas passieren kann, während dabei Wärme von dem Abgas auf ein zu erwärmendes Medium, wie beispielsweise Brauchwasser oder Heizwasser, übertragen wird. Daraufhin wird das Abgas über eine Abgasleitung 36 zu einem Kamin abgeführt.
-
Das Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch, bzw. das Erdgas-Primärluft-Gemisch, wird dabei gekennzeichnet durch das Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnis A, welches für die gezeigten Ausführungsbeispiele das Massenverhältnis von erstem Oxidationsmittel (bzw. Primärluft) zu Brennstoff (bzw. Erdgas) angibt. Die bei einer Verbrennung vorherrschende Temperatur hängt u.a. von diesem Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnis λ ab. Entsprechend ist in 4 ein schematischer Verlauf der Temperatur T einer Verbrennung in Abhängigkeit des Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnisses λ gezeigt. Der Punkt I in 4 kennzeichnet dabei einen Betrieb bei maximaler Temperatur.
-
Die Heizvorrichtung 10 zeichnet sich nun dadurch aus, dass in und/oder an zumindest einem Strömungspfad 16, in den vorliegenden Fällen an dem zweiten Strömungspfad 20, beidseitig des Brenners 14 jeweils ein Bimetall 38 angeordnet ist, welches dazu vorgesehen ist eine Menge eines zur Brenneroberfläche 22 zu leitenden Fluids, in den vorliegenden Fällen der Sekundärluft, in Abhängigkeit einer Temperatur anzupassen. So wird die Zufuhr der Sekundärluft zur Brenneroberfläche 22 automatisch geregelt und der Modulationsbereich der Heizvorrichtung 10 erweitert.
-
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Bimetalle 38 stets derart angeordnet, dass der Querschnitt des zweiten Strömungspfades 20 sich mit steigender Temperatur verringert. So kann weniger Sekundärluft über den zweiten Strömungspfad 20, in den gezeigten Fällen zwischen dem Brenner 14 und der Wandung 30 der Brennerkammer 24, zur Brenneroberfläche 22 gelangen, wodurch wiederum der Zufluss von Primärluft über den ersten Strömungsweg 18 erhöht wird. Dadurch erhöht sich das Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnis λ, wodurch sich wiederum die Temperatur der Verbrennung ändert. Geht man davon aus, dass die Heizvorrichtung 10 ohne Anpassung bei einer maximalen Temperatur betrieben werden würde (Punkt I in 4), so würde mit steigendem Brennstoff-Oxidationsmittel-Verhältnis λ die Temperatur sinken (Punkt II in 4). Dies wiederum führt dazu, dass der Heizvorrichtung 10 wieder mehr Brennstoff zugeführt werden kann, um die maximale Temperatur zu erreichen. Somit wird der Modulationsbereich der Heizvorrichtung 10 erweitert.
-
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bimetalle 38 direkt an der Brenneroberfläche 22 angeordnet. Dadurch kann eine direkte Wärmeübertragung von der Brenneroberfläche 22 auf die Bimetalle 38 erfolgen und somit auch eine direkte Reaktion der Bimetalle 38 auf eine Temperaturänderung an der Brenneroberfläche 22.
-
Entsprechend sind die Bimetalle 38 in dem Ausführungsbeispiel aus 1 dazu vorgesehen die Menge der zur Brennerflamme zu leitenden Sekundärluft, in Abhängigkeit der Temperatur der Brenneroberfläche 22 anzupassen, wodurch eine schnelle Anpassung an die Verbrennung erfolgen kann.
-
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bimetalle 38 beabstandet zu der Brenneroberfläche 22, in dem gezeigten Fall an einer Haltevorrichtung 40, angeordnet. Dadurch reagieren die Bimetalle 38 hauptsächlich nur auf die Wärmestrahlung der Brennerflamme in der Brennkammer 24.
-
Entsprechend sind die Bimetalle 38 dazu vorgesehen die Menge der zur Brennerflamme zu leitenden Sekundärluft in Abhängigkeit der Temperatur der Brennerflamme anzupassen, wodurch eine leicht zeitverzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung weniger beeinflussen lässt.
-
Unregelmäßigkeiten in einer Verbrennung können beispielsweise durch kurzzeitige Schwankungen in der Brennstoffzusammensetzung, bzw. der Erdgaszusammensetzung, verursacht werden und können entsprechend kurzzeitige Temperaturschwankungen verursachen. Durch die zeitverzögerte Anpassung an die Verbrennung lässt sich der Einfluss solcher Unregelmäßigkeiten reduzieren.
-
Die Haltevorrichtung 40 ist in dem gezeigten Fall Außerhalb der Brennerkammer 24 in der Heizvorrichtung 10 befestigt und berührt weder den Brenner 14 und noch die Wandung 30 der Brennerkammer 24, so das ein thermischer Einfluss dieser umliegenden Komponenten durch direkten Materialkontakt zusätzlich reduziert wird.
-
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bimetalle 38 an der Wandung 30 der Brennerkammer 24 angeordnet. Dadurch können die Bimetalle 38 Wärme von der Wandung 30 und/oder auf die Wandung 30 der Brennerkammer 24 übertragen, wodurch sich die Anpassung zusätzlich verzögert.
-
Entsprechend sind die Bimetalle 38 dazu vorgesehen die Menge der zur Brennerflamme zu leitenden Sekundärluft in Abhängigkeit der Temperatur der Brennerkammer 24, in dem gezeigten Fall der Wandung 30 der Brennerkammer 24, anzupassen, wodurch eine besonders verzögerte Anpassung an eine Verbrennung erfolgen kann, die sich durch Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung besonders wenig beeinflussen lässt.
-
Alternativ wäre auch eine Heizvorrichtung 10 mit zumindest einem Bimetall 38 denkbar, welches derart angeordnet ist, dass der Querschnitt eines Strömungspfades 16 sich mit steigender Temperatur vergrößert. So wäre es auch denkbar, dass das zumindest eine Bimetall 38 in dem ersten Strömungspfad 18 angeordnet ist. Darüber hinaus wäre eine Kombination der gezeigten Ausführungsbeispiele möglich.
