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Die Erfindung betrifft eine Abgasvorrichtung einer
Heizungsanlage, die aus mehreren Heizkesseln mit jeweils einer zugeordneten
Abgasleitung pro Heizkessel besteht.
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Bei Heizungsanlagen, die zur Beheizung
und zur Warmwasserversorgung von Gebäuden dienen, werden aus ökonomischen
und ökologischen
Gründen
zunehmend sogenannte Brennwertthermen als Heizkessel verwendet,
bei denen die Austrittstemperatur der Abgase so weit abgesenkt ist,
dass für
die Abführung
des Abgasstromes keine besonderen Isoliermassnahmen erforderlich
sind und als Abgasleitungen preisgünstige Rohre aus Kunststoff,
z.B. aus Polypropylen (PP), verwendet werden können. Da es aufgrund der niedrigen
Abgastemperatur innerhalb der Abgasleitungen zu Kondensation kommen
kann, weisen diese an einer geeigneten Stelle zumeist einen Syphon
auf, an dem das Kondensat bedarfsweise abgelassen und z.B. in einen
Abwasserkanal eingeleitet werden kann.
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Insbesondere bei gasbefeuerten Heizungsanlagen
haben sich Heizkessel in Form von Wandgeräten mit maximal 70 KW Heizleistung
als zweckmässig
erwiesen. Bei grösseren
Gebäudekomplexen
mit zentraler Heizungs- und Warmwasserversorgung, wie z.B. grösseren Wohnblocks
oder Industrie- und Geschäftsbauten,
sind aber grössere
Heizleistungen erforderlich. Eine derart hohe Heizkapazität ist zwar durch
einen entsprechend grossen, auf die speziellen Bedürfnisse
des jeweiligen Gebäudes
ausgelegten Heizkessel realisierbar. Eine derartige Grossanlage
ist jedoch sehr teuer, hat einen grossen Platzbedarf, und weist,
insbesondere im Teillastbetrieb, einen schlechten Wirkungsgrad und
einen entsprechend hohen Energieverbrauch auf. Es hat sich daher
als vorteilhaft erwiesen, grössere
Heizungsanlagen in Form einer Kaskade mehrerer identischer Heizkessel
mit kleinerer Heizleistung zu realisieren. Auf diese Art sind Heizungsanlagen
bestehend aus bis zu 10 bis 15 einzelnen und weitgehend identischen
Brennwertthermen bzw. Heizkesseln, z.B. in Form der schon erwähnten Wandgeräte mit jeweils 70
KW Heizleistung, realisierbar. Diese kleineren Heizkessel sind in
Anschaffung und Installation wesentlich preisgünstiger und platzsparender
als eine massgeschneiderte Grossanlage. Des weiteren kann eine derartige
Heizungsanlage durch bedarfsweises Abschalten einzelner Heizkessel
auf einfache Weise an den jeweils aktuellen Leistungsbedarf angepasst werden.
Darüber
hinaus weist eine Kaskade von kleineren Heizkesseln, insbesondere
bei Verwendung der angesprochenen Wandgeräte, bei einer Anordnung in
vorgegebenen Räumlichkeiten,
z.B. bei einer nachträglichen
Installation in einen Altbaukomplex, den Vorteil einer hohen räumlichen
Flexibilität
auf.
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Die Abgase der einzelnen Heizkessel
können
jeweils über
eine dem jeweiligen Heizkessel zugeordnete Abgasleitung in einen
grösseren
gemeinsamen Kamin eingeleitet werden und über diesen z.B. bis zu einem
Dachaustritt geführt
werden. Zur Vermeidung einer Rückströmung der
Abgase muss deren Abströmung
in jedem der Abgasleitungen durch ein Gebläse unterstützt werden, d.h. die Abgasanlage
muss zwangsläufig
als Überdrucksystem ausgelegt
werden. Dabei können
zu unterschiedlichen Heizkesseln gehörige Abgasleitungen nicht in einen
gemeinsamen Kamin ohne weiteres eingeleitet werden. Vielmehr muss
jeder Kessel einen geschlossenen Abgasweg besitzen, der jeweils
im Überdruck betrieben
wird. Diese Abgasleitungen können
Teil einer Sammelleitung sein.
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Auch muss jede einzelne Abgasleitung
mit einem Rückschlagventil
versehen sein, das bei abgestelltem oder ausgefallenem Brenner geschlossen ist,
wodurch eine Rückströmung von
Verbrennungsgasen, insbesondere von CO und CO
2, über den
jeweiligen Heizkessel in den Umgebungsraum der Heizkessel verhindert
wird. Entsprechende Rückschlagventile
sind in unterschiedlicher Ausbildung und Anordnung bekannt und können, z.B.
als Schwebekörper
oder, wie in der
EP
1 035 376 A1 beschrieben, als Rückströmklappe ausgebildet, selbsttätig wirksam
oder über
eine zugeordnete Steuerung motorisch angetrieben ausgebildet sein.
Da es sich bei einer Anordnung mit einer Einleitung mehrerer Abgasleitungen
in ein gemeinsames Abgasrohr um eine nichtgenormte Abgasanlage handelt,
muss deren Funktionstüchtigkeit
nachteilig jeweils im Rahmen einer technischen Abnahmeprüfung nachgewiesen werden.
Alternativ dazu können
die Abgasleitungen der einzelnen Heizkessel auch jeweils separat
bis an den Dachaustritt geführt
werden. In diesem Fall kann die Abgasanlage abhängig von den verwendeten Querschnitts-
und Längenverhältnisse
der verwendeten Abgasleitungen wahlweise als Unterdrucksystem (ohne
Gebläseunterstützung) oder
als Überdrucksystem
(mit Gebläseunterstützung) ausgelegt
sein. Die Verwendung separater Abgasleitungen ist aber nachteilig
relativ kostenintensiv und mit einem grossen Bauraumbedarf verbunden,
der z.B. bei einem Neubau in Form eines entsprechend grossen Abgasschachtes
berücksichtigt
werden muss. Derartige konstruktive Massnahmen verursachen einen
hohen Kostenaufwand, da insbesondere bei Altbauten Etagendecken
durchdrungen werden müssen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine kostengünstige
und platzsparende Abgasvorrichtung für die Verwendung bei einer
aus mehreren Heizkesseln bestehenden Heizungsanlage vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäss dadurch
gelöst,
dass ein gemeinsames Abgassammelrohr mit mehreren voneinander getrennten
Abgaskanälen
vorgesehen ist, und dass jede der Abgasleitungen jeweils in einen
separaten Abgaskanal des Abgassammelrohres einmündet.
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Durch die Verwendung eines gemeinsamen Abgassammelrohres
werden die Abgase der einzelnen Heizkessel ab der Einleitung über die
von den Heizkesseln kommenden Abgasleitungen innerhalb eines einzigen
Abgastraktes, z.B. bis zu einem Dachaustritt, nach aussen geleitet.
Dadurch wird in dem jeweiligen Gebäude relativ wenig Bauraum in
Anspruch genommen, und die Installation der Abgasvorrichtung ist
einfach und kostengünstig
zu bewerkstelligen. Dabei wird eine gegenseitige Beeinflussung der
Abgasströme
der einzelnen Heizkessel durch deren Einleitung in innerhalb des
Abgassammelrohres getrennten Abgaskanälen sicher verhindert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemässen
Abgasvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.
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Um bei einer Kaskade mehrerer identischer Heizkessel
auch weitgehend identische Abgasinstallationen verwenden zu können, weisen
die in dem Abgassammelrohr befindlichen Abgaskanäle vorteilhaft nahezu gleich
grosse Querschnitte auf. Bei einer Auslegung der Abgasvorrichtung
als Überdruckanlage
mit jeweils einem unterstützenden
Gebläse
pro Abgasleitung können
dann vorteilhaft identische Gebläse
verwendet werden. Bei unterschiedlichen Querschnittsformen der Abgaskanäle werden
zweckmässig
diejenigen Abgaskanäle,
die bezogen auf ihre Querschnittsfläche eine ungünstig grosse
Wandfläche
aufweisen, zur Vermeidung eines grösseren reibungsbedingten Druckverlustes
grösser
als beispielsweise Abgaskanäle
mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet.
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Das Abgassammelrohr ist vorteilhaft
mit einem kreiszylindrischen Abgasrohr als Aussenbegrenzung versehen,
da dann zur Erzeugung der erforderlichen Wand- und Deckendurchbrüche übliche rotierende Bohr- und
Schneidgeräte
eingesetzt werden können.
Insbesondere bei der Installation der Abgasvorrichtung in Altbauten
können
somit passgenaue Durchbrüche
hergestellt werden.
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Die Abgaskanäle werden zweckmässig durch
innerhalb des Abgasrohres angeordnete kreiszylindrische Innenrohre
gebildet, wobei die Innenrohre entweder untereinander identische
Durchmesser aufweisen und radial nebeneinander in dem umfassenden
Abgasrohr angeordnet sein können
oder, alternativ dazu, unterschiedlich grosse Durchmesser aufweisen
und koaxial zueinander in dem Hüllrohr angeordnet
sein können.
Im ersten Fall werden die Abgaskanäle unmittelbar durch die Innenrohre
gebildet, die durch den jeweils kreisrunden Querschnitt aufgrund
der geringstmöglichen
Wandreibungsfläche optimale
Strömungsbedingungen
ergeben. Im zweiten Fall werden die Abgaskanäle durch die jeweils zwischen
zwei Innenrohren eingeschlossenen Ringkanäle gebildet. Lediglich das
Innenrohr umschliesst einen kreisförmigen Abgaskanal. Hierbei
ergibt sich durch die ineinander geschachtelten Innenrohre ein besonders
platzsparendes schlankes Abgassammelrohr.
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Bei entsprechender Ausbildung und
Anordnung der Innenrohre in dem Abgassammelrohr, insbesondere aber
bei einer koaxialen Anordnung der Innenrohre in dem Abgassammelrohr
und der Verwendung eines kreiszylindrischen Hüllrohres, kann das Hüllrohr ebenfalls
als Begrenzung zumindest eines Abgaskanals genutzt werden, d.h.
der zwischen einem oder mehreren der Innenrohre und dem Hüllrohr bestehende
Zwischenraum ist zusätzlich
als Abgaskanal nutzbar.
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Im Fall der koaxialen Anordnung der
Innenrohre in dem Abgassammelrohr werden mit zunehmender Anzahl
der Abgaskanäle
die äusseren
Abgaskanäle
in strömungstechnischer
Hinsicht immer ungünstiger.
Relativ zu dem kreisringförmigen
Querschnitt der äusseren
Abgaskanäle
ist die betreffende reibungsbehaftete Oberfläche dann ungünstig gross, d.h.
bedingt durch Wandreibung ist im Vergleich zu den inneren Abgaskanälen ein
relativ hoher Druckverlust zu verzeichnen, der im Falle eines Überdrucksystems
durch eine erhöhte
Gebläseleistung
und ansonsten mit einer Erweiterung der Querschnittsfläche ausgleichbar
ist. Es ist daher in strömungstechnischer
Hinsicht günstiger,
wenn die äusseren
Ringkanäle
durch Weglassen der trennenden Innenrohre zu einem grösseren Ringkanal
zusammengefasst werden, der dann durch Radialstege in die vorherige
Anzahl von Abgaskanälen
unterteilt ist. Beispielsweise kann der äussere Ringkanal bei entsprechender
radialer Breite durch drei über
den Umfang im Abstand von 120 Grad gleichverteilt angeordnete Radialstege in
drei Abgaskanäle
oder durch vier über
den Umfang im Abstand von 90 Grad gleichverteilt angeordnete Radialstege
in vier Abgaskanäle
unterteilt sein. Die daraus resultierenden Abgaskanäle sind
kompakter und weisen jeweils ein günstigeres Verhältnis aus Querschnittsfläche und
Wandfläche
auf als die alternativen kreisringförmigen Abgaskanäle.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Abgasvorrichtung
beispielhaft veranschaulicht sind.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1:
Eine Ausführung
einer Abgaseinrichtung für
eine Heizungsanlage mit zwei Heizkesseln in einer schematischen
Seitenansicht,
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2:
die Ausführung
der Abgaseinrichtung nach 1 in
einer perspektivischen Ansicht, und
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3a – 3c: drei Varianten eines
Abgassammelrohres einer Abgasvorrichtung für eine Heizungsanlage mit vier
Heizkesseln, jeweils im Querschnitt.
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Eine in 1 und 2 abgebildete
Heizungsanlage 1 besteht aus zwei weitgehend gleichen Heizkesseln 2a, 2b mit
jeweils einer zugeordneten Abgasleitung 3a, 3b,
einem ersten Heizkessel 2a mit einer ersten Abgasleitung 3a und
einem zweiten Heizkessel 2b mit einer zweiten Abgasleitung 3b. Eine
Abgasvorrichtung 4 weist im wesentlichen ein Abgassammelrohr 5 mit
zwei voneinander getrennten Abgaskanälen 6a, 6b auf,
in die jeweils eine der beiden Abgasleitungen 3a, 3b einmündet. Als
Aussenbegrenzung weist das Abgassammelrohr 5 ein kreiszylindrisches
umfassendes Abgasrohr auf. Vorliegend sind von dem Abgassammelrohr 5 beispielhaft
zwei Rohrstücke 8a, 8b abgebildet,
ein gerades Stück 9 und
ein Rohrkrümmer 10 mit
einem Krümmungswinkel
von etwas weniger als 90 Grad, die an einer Muffe 11 ineinander
gesteckt und dicht miteinander verbunden sind. Durch eine Kombination
gerader Stücke 9 unterschiedlicher
Länge und
Rohrkrümmer 10 unterschiedlicher
Krümmungswinkel
ist das Abgassammelrohr 5 weitgehend variabel an alle baulichen
Gegebenheiten anpassbar. Die erste Abgasleitung 3a mündet in
den ersten Abgaskanal 6a, der mittig in dem Abgassammelrohr 4 angeordnet
ist und durch ein kreiszylindrisches Innenrohr 12 begrenzt ist.
Die zweite Abgasleitung 3b mündet in den zweiten Abgaskanal 6b,
der koaxial zu dem ersten Abgaskanal 6a angeordnet ist,
einen kreisringförmigen Querschnitt
aufweist, und einerseits von dem Innenrohr 12 und andererseits
von dem umfassenden Abgasrohr 7 begrenzt ist. Die Querschnittsfläche des zweiten
Abgaskanals 6b entspricht in etwa der Querschnittsfläche des
ersten Abgaskanals 6a.
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Durch die getrennte Abführung der
Abgase der beiden Heizkessel 2a, 2b in dem Abgassammelrohr 5 wird
vorteilhaft eine negative gegenseitige Beeinflussung der beiden
Abgasströme
vermieden. Durch die Zusammenfassung der Abgaskanäle 6a, 6b in
einem gemeinsamen Abgassammelrohr 5 ergeben sich relativ
kompakte Abmessungen der Abgasvorrichtung 4, zu deren Installation
für die
Durchführung
des Abgassammelrohres 5 durch Decken und Wände jeweils
nur eine einzige Öffnung
erzeugt werden muss, die bei Verwendung eines kreiszylindrischen
umfassenden Abgasrohres 7 preisgünstig und schnell mittels rotierender
Bohr- und Schneidwerkzeuge
herstellbar ist.
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In den 3a bis 3c sind alternative Gestaltungsformen
eines Abgassammelrohres 13a, 13b, 13c mit
jeweils vier Abgaskanälen 14a – 17a, 14b – 17b, 14c – 17c im
Querschnitt dargestellt.
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In dem Abgassammelrohr 13a nach 3a werden die Abgaskanäle 14a – 17a unmittelbar
durch kreiszylindrische Innenrohre 18a – 18d mit identischem
Durchmesser DI gebildet, die in einem kreiszylindrischen Hüllrohr 19a symmetrisch
radial nebeneinander angeordnet sind. Zum Beispiel kann bei Verwendung
von Innenrohren 18a – 18d mit
einem Durchmesser von DI = 80 mm sich für das Hüllrohr 19a ein Durchmesser
von circa DH = 193 mm ergeben. Dem Vorteil identischer und strömungsgünstiger Abgaskanäle 14a – 17a steht
somit der Nachteil eines relativ grossen Hüllrohres 19a gegenüber. Die Zwischenräume 20 zwischen
den Innenrohren 18a – 18d und
dem Hüllrohr 19a sind
aufgrund ungünstiger Querschnittsverhältnisse
als Strömungskanäle eingeschränkt nutzbar.
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In dem Abgassammelrohr 13b nach 3b werden die Abgaskanäle 14b – 17b mittelbar
durch drei kreiszylindrische Innenrohre 21a – 21c unterschiedlichen
Durchmessers D11 – D13
und das kreiszylindrische umfassende Abgasrohr 19b mit
dem Durchmesser DH gebildet, die koaxial zueinander angeordnet sind.
Bis auf den inneren Abgaskanal 14b, der von dem inneren
Innenrohr 21a begrenzt wird und somit einen kreisrunden
Querschnitt aufweist, haben die übrigen
Abgaskanäle 15b – 17b einen
kreisringförmigen
Querschnitt. Bei weitgehend gleicher Querschnittsfläche weist
insbesondere der äussere
Abgaskanal 17b, der von dem äusseren Innenrohr 21c und
dem umfassenden Abgasrohr 19b begrenzt ist, aufgrund einer
relativ geringen radialen Breite und grosser Wandflächen, eine
in strömungstechnischer
Hinsicht ungünstige
Querschnittsform auf. Allerdings ergibt sich im Vergleich zu 3a vorliegend ein besonders
schlankes Abgassystem 13b. So beträgt bei einem Durchmesser des
inneren Innerohres 21a von DI1 = 80 mm der Durchmesser
des Hüllrohres 19b nur
DH = 160 mm.
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Eine weitere Möglichkeit des Abgassammelrohres 13b nach 3b sind in dem Abgassammelrohr 13c nach 3c die äusseren Abgaskanäle 15c – 17c anstelle
einer radialen Trennung bei entsprechend grösserem radialen Abstand zwischen
dem Innenrohr 22 und dem Hüllrohr 19c nunmehr
durch drei um 120 Grad versetzt angeordnete Radialstege 23a – 23c in
Umfangsrichtung voneinander getrennt.