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Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, einen Schalldämpfer für ein Heizgerät und eine Verwendung einer Gaszuführung.
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Heizgeräte werden häufig eingesetzt, um einen Gasstrom eines Brennstoffes und Umgebungsluft zu verbrennen und über einen Wärmetauscher auf einen Wärmeträger zu übertragen. Nachteilig ist, dass der häufig im Abgaskanal angeordnete Wärmetauscher nicht die gesamte beim Verbrennungsprozess entstehende Wärme aufnehmen kann, wodurch die Energieeffizienz des Heizgerätes sinkt. Zudem können im Gehäuse eines Heizgerätes durch die Abwärme hohe Temperaturen entstehen, die Komponenten des Heizgerätes beschädigen können.
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In der
EP 1 371 903 A2 wird zur Lösung der genannten Probleme vorgeschlagen, einen Motor und sonstige Bauteile eines Heizgerätes in dessen Frischluftzuführung anzuordnen und so vor den hohen Temperaturen im Gehäuse des Heizgerätes zu schützen. Nachteilig können jedoch nicht alle Bauteile eines Heizgerätes in der Frischluftzufuhr angeordnet werden und auch kann die vorgeschlagene Lösung die Energieeffizienz nicht steigern.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Heizgerät vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll die thermische Belastung für Komponenten des Heizgerätes innerhalb des Gehäuses reduziert werden und eine Energieeffizienz des Heizgerätes gesteigert werden.
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Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen und nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird ein Heizgerät vorgeschlagen, das ein Gehäuse aufweist, in dem eine Brennkammer angeordnet ist, in der ein Gemisch aus Verbrennungsluft und einem Brennstoff verbrannt und danach einem Abgaskanal zugeführt wird. Eine Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff hin zu der Brennkammer kann derart angeordnet und ausgeformt sein, dass Abwärme (entstehend aus der Verbrennung) innerhalb des Gehäuses auf die zuzuführende Verbrennungsluft und/oder einen zuzuführenden Brennstoff übertragen wird.
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Das Heizgerät kann dazu eingerichtet sein, einen Brennstoff, insbesondere ein Brenngas wie Erdgas und/oder Wasserstoff oder einen anderen Brennstoff wie z.B. Heizöl, unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie bereitzustellen, beispielsweise zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erwärmen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel eine Brennkammer und eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch von Brennstoff bzw. -gas und Verbrennungsluft in eine Brennkammer fördern kann. Die Verbrennungsprodukte können danach bzw. anschließend durch einen Abgaskanal einer Abgasanlage zugeführt werden. Das Heizgerät kann ein Gehäuse aufweisen, in dem alle wesentlichen bzw. hier genannten Komponenten des Heizgerätes geschützt angeordnet sind.
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Eine Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann mindestens ein Bauteil umfassen, mit dem die Verbrennungsluft und/oder Brennstoff zu einer Brennkammer transportiert werden kann, insbesondere eine Leitung und/oder einen Schalldämpfer. Ein Einleiten von Brennstoff kann vor der Zuführung oder auch innerhalb der Zuführung erfolgen, beispielsweise durch ein Gasventil. Durch die vorgeschlagene Übertragung der Abwärme, die insbesondere bei der Verbrennung bzw. in der Brennkammer entsteht, innerhalb des Gehäuses des Heizgerätes auf die der Brennkammer zuzuführende Verbrennungsluft und/oder den zuzuführenden Brennstoff kann vorteilhaft eine Nutzung der Abwärme und damit eine Steigerung des Wirkungsgrades des Heizgerätes erreicht werden. Bevorzugt ist, dass ein signifikanter Anteil der erzeugten Abwärme auf die Zuführung bzw. die die zuzuführende Verbrennungsluft und/oder den zuzuführenden Brennstoff (gerichtet bzw. gezielt) übertragen wird, so dass beispielsweise eine signifikante Temperaturerhöhung der zuzuführenden Strömung erreicht wird. Hierbei kann die Temperaturerhöhung im Normalbetrieb beispielsweise 30 °C [Grad Celsius] bis 60 °C betragen.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann eine Zuführung eines Gemisches von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff sein, oder auch einzelne bzw. separate Zuführungen von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff umfassen.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann derart angeordnet und/oder ausgeformt sein, dass die Abwärme auf die zuzuführende Verbrennungsluft und/oder einen zuzuführenden Brennstoff übertragen wird. Dies kann durch verschiedenste Maßnahmen erreicht werden. Beispielsweise können Leitungen als Teil der Zuführung von Verbrennungsluft und Brennstoff unmittelbar benachbart zu Wärmequellen, insbesondere einer Brennkammer oder eines Abgaskanals, innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, um eine Übertragung des von den Wärmequellen des Heizgerätes ausgehenden Wärmestromes auf einen Massestrom von Verbrennungsluft und/ oder Brennstoff zu unterstützen. Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff (insbesondere eine Leitung und/oder ein Schalldämpfer) kann flächig bzw. flach (mit einer großen Oberfläche) ausgeformt sein, um einen möglichst großen Teil der Wärmequellen, insbesondere der Brennkammer und/oder den Abgaskanal möglichst überwiegend oder sogar (nahezu) vollständig abzudecken.
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Auch kann die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff mäanderförmig oder schneckenförmig ausgebildet sein, um den Massestrom von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff mehrmals an den Wärmequellen innerhalb des Gehäuses vorbeizuführen und so einen wesentlichen Anteil des Abwärmestromes aufzunehmen.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann zumindest in den einem Abwärmestrom zugewandten Bereichen aus einem gut wärmeleitfähigen Material bestehen. Beispielsweise Metalle, insbesondere Kupfer, weisen eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und sind geeignete Materialien. Das Material wird hier insbesondere als „gut wärmeleitend“ angesehen, wenn die Wärmeleitfähigkeit im Bereich oberhalb von 50 W/(mK) liegt.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann mit mindestens einer Wärmequelle, insbesondere einer mit Abgas be- bzw. durchströmten Komponente wie z.B. der Brennkammer und/oder der Abgasleitung, mechanisch bzw. wärmeleitend verbunden sein, um eine gute Wärmeübertragung des Abwärmestromes auf die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff zu ermöglichen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise mit einer stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung, wie Kleben oder Verschrauben, hergestellt sein.
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Eine äußere Wandung einer Wärmequelle, insbesondere einer Brennkammer oder eines Abgaskanals, kann (integraler) Teil einer Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff sein. In vorteilhafter Weise kann so ein direkter Übergang des Abwärmestromes auf den Massestrom von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff durch einen Wegfall von mindestens einem Wandungs- oder Grenzübergang erreicht werden. Da auch ein äußerer Kontakt mit der heißen Wandung durch Personen vermieden wird, kann diese ggf. dünner oder wärmeleitender ausgeführt sein.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann einen Schalldämpfer umfassen, der benachbart zu einer Wärmequelle, insbesondere der Brennkammer und/oder einem Teil des Abgaskanals angeordnet sein kann. Der Schalldämpfer umfasst insbesondere einen Gaseingang und einen Gasausgang für einen Massestrom von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff. Der Schalldämpfer kann eine Erweiterung des Strömungsquerschnitts und/oder Strömungseinbauten zur Verwirbelung der Strömung umfassen.
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Der Schalldämpfer kann zylinderförmig ausgebildet sein und eine innere Gasführungswand aufweisen. Die innere Gasführungswand kann derart angeordnet sein, dass ein durch den Schalldämpfer strömender Massestrom von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff den Schalldämpfer möglichst auf seiner gesamten Grundfläche durchströmen muss. Beispielsweise kann eine innere Gasführungswand derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass eine mäanderförmige oder schneckenförmige Strömung des Massestromes von Verbrennungsluft und/ oder Brennstoff durch den Schalldämpfer erreicht werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Einbauposition kann der Schalldämpfer mit seiner Grundfläche mindestens einer Wärmequelle (unmittelbar bzw. direkt) zugewandt sein und so eine flächige Ab- bzw. Überdeckung zumindest eines Teils der Wärmequellen, wie Brennkammer und/oder Abgaskanal, des Heizgerätes zu realisieren.
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Ein zylinderförmiger Schalldämpfer kann eine weitestgehend kreisrunde Grundfläche aufweisen. Eine innere Gasführungswand kann radial von einem Bereich des Mittelpunktes der Grundfläche bis zu einer Mantelfläche angeordnet und ausgeformt sein. Ein Eingang und ein Ausgang des Schalldämpfers können bevorzugt benachbart zu der inneren Gasführungswand in einer Mantelfläche oder (einem äußeren Bereich) der Grundfläche des zylinderförmigen Schalldämpfers angeordnet sein. Ein äußerer Bereich der Grundfläche bezeichnet hier insbesondere einen Bereich der Grundfläche des Schalldämpfers nahe der Mantelfläche.
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Die Form und Größe der Grundfläche des zylinderförmigen Schalldämpfers kann derart gewählt werden, dass Wärmequellen innerhalb des Gehäuses des Heizgerätes abgedeckt werden können.
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Die Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff kann zwischen mindestens einer Wärmequelle des Heizgerätes und mindestens einer hitzesensiblen Komponente des Heizgerätes, beispielsweise einer elektronischen Komponente wie einem Steuergerät, angeordnet sein. In vorteilhafter Weise kann so ein Einfluss der Abwärme auf die hitzesensiblen Komponenten des Heizgerätes gemindert werden. „Hitzesensibel“ ist eine Komponente beispielsweise, wenn diese für einen Betrieb im Temperaturbereich bis ca. 100 °C, ggf. sogar nur bis ca. 40 °C, eingerichtet ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Schalldämpfer für ein Heizgerät vorgeschlagen, wobei der Schalldämpfer eine zylinderförmige Form aufweist und derart ausgeformt ist, dass ein den Schalldämpfer durchströmender Massestrom von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff den Schalldämpfer möglichst die gesamte Grundfläche be- bzw. überströmen muss.
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Der Schalldämpfer kann eine kreisförmige Grundfläche und eine innere Gasführungswand aufweisen, wobei letztere von einem Bereich etwa des Mittelpunktes der Grundfläche bis zu einer radial außenliegenden Mantelfläche verlaufen kann. Ein Eingang und ein Ausgang des Schalldämpfers können benachbart zu der inneren Gasführungswand in einer Grundfläche oder besonders vorteilhaft in einer Mantelfläche angeordnet sein.
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Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer Zuführung von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff eines Heizgerätes zum Abführen von Wärme aus einem Gehäuse des Heizgerätes vorgeschlagen. Die abzuführende Wärme kann dabei insbesondere Abwärme sein, insbesondere die einer Brennkammer oder eines Abgaskanals des Heizgerätes.
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Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines Schalldämpfers eines Heizgerätes vorgeschlagen, um einen Abwärmestrom eines Verbrennungsprozesses aus dem Inneren eines Gehäuses eines Heizgerätes abzuführen.
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Hier werden somit ein Heizgerät, ein Schalldämpfer für ein Heizgerät und eine Verwendung angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Heizgerät, der Schalldämpfer sowie die Verwendung jeweils zumindest dazu bei, eine Abwärme aus einem Gehäuse eines Heizgerätes abzuführen und einer Nutzung zuzuführen, wodurch der Wirkungsgrad eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft erhöht werden kann. Weiter vorteilhaft sind in einem hier vorgeschlagenen Heizgerät hitzesensible Komponenten vorteilhaft vor einem Einfluss der Abwärme innerhalb des Gehäuses des Heizgerätes geschützt, wodurch eine Standzeit des Heizgerätes verbessert werden kann. Zudem verursacht ein hier vorgeschlagenes Heizgerät kaum Mehrkosten hinsichtlich Herstellung und Betrieb.
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Die im Zusammenhang mit dem Heizgerät erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgeschlagenen Schalldämpfer und der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1 eine Gaszuführung eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes,
- 2 einen hier vorgeschlagenen Schalldämpfer, und
- 3 ein hier vorgeschlagenes Heizgerät.
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1 zeigt eine Zuführung 11 von Verbrennungsluft und/ oder Brennstoff eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes 1. Die Zuführung 11 kann einen Ansaugkanal 7, eine Fördereinrichtung 6, einen Einlass Verbrennungsluft 18 und einen Schalldämpfer 5 umfassen. Der Ansaugkanal 7 kann mäanderförmig ausgeführt sein, und so eine flächige Form aufweisen um mindestens eine Wärmequelle, beispielsweise eine Brennkammer 2 oder einen Abgaskanal 3 abzudecken. Im Bereich der Fördereinrichtung 6 kann ein Gasventil 15 angeordnet sein, das einem im Ansaugkanal 7 angesaugten Luftstrom Brennstoff, beispielsweise Erdgas, zusetzen kann.
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2 zeigt einen hier vorgeschlagenen Schalldämpfer 5. Der Schalldämpfer 5 kann zylinderförmig ausgebildet sein und eine weitestgehend kreisrunde Grundfläche 16 und eine Mantelfläche 17 aufweisen. Der Schalldämpfer 5 kann einen in der Mantelfläche 17 angeordneten Einlass Verbrennungsluft 18 und eine Auslass Verbrennungsluft 10 und eine innere Gasführungswand 13 aufweisen, die derart angeordnet sind, dass eine Luftströmung 12 vom Einlass Verbrennungsluft 18 zum Auslass Verbrennungsluft 10 weitestgehend den gesamten Schalldämpfer 5 durchströmen kann.
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3 zeigt ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1 in einer Schnittdarstellung. Das Heizgerät 1 kann ein Gehäuse 14 aufweisen. Mittels einer Fördereinrichtung 6 kann über einen Ansaugkanal 7 ein Luftstrom 12 angesaugt und anschließend über die Zuführung 11 dem Schalldämpfer 5 zugeführt werden, dem über ein Gasventil 15 Brenngas zugesetzt werden kann. Nach einem Austreten des Gasstromes 20 (Gemisch aus Umgebungsluft und Brenngas) aus der Fördereinrichtung 6 kann der Gasstrom 20 der Brennkammer 2 zugeführt und verbrannt werden. Die Verbrennungsprodukte können anschließend über einen Abgaskanal 3 aus dem Gehäuse 14 geleitet und einer Abgasanlage 4 zugeführt werden.
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In vorteilhafter Weise ist die Zuführung 11, insbesondere Schalldämpfer 5 und Ansaugkanal 7, flächig ausgebildet, so dass eine wärmeabführende Trennung zwischen Wärmequellen des Heizgerätes 1, insbesondere der Brennkammer 2 und dem Abgaskanal 3, erreicht werden kann. Die Abwärme des Heizgerätes 1 kann so der Brennkammer 2 und damit einer Nutzung zugeführt werden. In vorteilhafter Weise kann die flächig ausgestaltete Zuführung 11 auch hitzesensible Komponenten 8 des Heizgerätes 1 vor einer Erwärmung durch die Brennkammer 2 und/ oder dem Abgaskanal 3 schützen. Hitzesensible Komponenten 8 können beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes 1 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizgerät
- 2
- Brennkammer
- 3
- Abgaskanal
- 4
- Abgasanlage
- 5
- Schalldämpfer
- 6
- Fördereinrichtung
- 7
- Ansaugkanal
- 8
- hitzesensible Komponenten
- 9
- Gaseingang
- 10
- Auslass Verbrennungsluft
- 11
- Zuführung
- 12
- Luftströmung
- 13
- Gasführungswand
- 14
- Gehäuse
- 15
- Gasventil
- 16
- Grundfläche
- 17
- Mantelfläche
- 18
- Einlass Verbrennungsluft
- 19
- Wärmestrom
- 20
- Gasstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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