DE10326349B4

DE10326349B4 - heater

Info

Publication number: DE10326349B4
Application number: DE10326349.7A
Authority: DE
Inventors: Norbert Gaisbauer; Matthias Hopf; Jürgen Luka; Wolfgang Rohde; Michael Schumacher; Jörg Selck; Dr. Hocker Thomas
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: EP1371903B1; DE10326349A1; EP1371903A3; ATE549580T1; EP1371903A2

Abstract

Heizgerät (8) mit brennstoffbeheiztem Brenner (1), Wärmeaustauscher (2) zur Übertragung von thermischer Energie der Abgase des Brenners (1) auf einen Wasserkreislauf (3), einem Lüfterrad (4) eines Gebläses und einer Frischluftzuführung (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) und / oder die sonstigen elektrischen und / oder elektronischen Bauteile (7, 14) des Gebläses in der Frischluftzuführung (5) oder am Eintritt der Frischluftzuführung (5) in das Heizgerät (8) im Strömungsweg der Frischluft angeordnet sind.Heater (8) with fuel-heated burner (1), heat exchanger (2) for transferring thermal energy from the exhaust gases from the burner (1) to a water circuit (3), a fan wheel (4) of a blower and a fresh air supply (5), characterized that the motor (6) and / or the other electrical and / or electronic components (7, 14) of the fan are arranged in the fresh air supply (5) or at the inlet of the fresh air supply (5) in the heater (8) in the flow path of the fresh air are.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizgerät mit hitzeempfindlichen Bauelementen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a heater with heat-sensitive components according to the preamble of the independent claims.

Bei gasbetriebenen Heizgeräten wird ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrannt, die heißen Verbrennungsabgase werden in einem Abgaswärmeaustauscher abgekühlt und anschließend durch eine Abgasleitung ins Freie geleitet. Häufig wird ein koaxiales Abgassystem verwendet, bei dem die Frischluftleitung konzentrisch um die Abgasleitung geführt wird. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme geht somit auf die Frischluft über die gemeinsame Wand des koaxialen Abgassystems über.In the case of gas-powered heating devices, a fuel gas-air mixture is burned, the hot combustion exhaust gases are cooled in an exhaust gas heat exchanger and then led outside through an exhaust pipe. A coaxial exhaust system is often used in which the fresh air line is routed concentrically around the exhaust line. Part of the heat contained in the exhaust gas is thus transferred to the fresh air via the common wall of the coaxial exhaust system.

Heizgeräte verfügen häufig über eine geschlossene Kammer, die sogenannte Unterdruckkammer, in welche die Verbrennungsluft einströmt und welche die Brennkammer des Heizgerätes umströmt. Die Unterdruckkammer hat zwei Aufgaben: Einerseits können keine Abgase aus der Brennkammer in die Umgebung gelangen, da Leckströme in die Unterdruckkammer gelangen würden und dort mit der Frischluft über den Brenner gezielt in das Abgassystem geleitet würden. Andererseits nimmt die Frischluft Wärmeverluste der Brennkammer auf, so dass die Wärme im System bleibt.Heating devices often have a closed chamber, the so-called negative pressure chamber, into which the combustion air flows and which flows around the combustion chamber of the heating device. The vacuum chamber has two tasks: On the one hand, no exhaust gases from the combustion chamber can get into the environment, since leakage currents would get into the vacuum chamber and there would be directed into the exhaust system with the fresh air via the burner. On the other hand, the fresh air absorbs heat losses from the combustion chamber, so that the heat remains in the system.

Manche Heizgeräte verfügen über eine abgasseitige Gebläseunterstützung. Bei diesen Geräten wird ein Brenngas-Luft-Gemisch in einer Brennkammer verbrannt, die heißen Verbrennungsabgase werden in einem Abgaswärmeaustauscher abgekühlt und anschließend von einem Abgasgebläse durch eine Abgasleitung ins Freie gedrückt. Das Abgasgebläse sorgt für einen Unterdruck im Heizgerät auf der Saugseite des Gebläses, wodurch Frischluft aus dem Freien in das Gerät strömt. Häufig werden koaxiale Abgassysteme verwendet, bei denen koaxial im Inneren eine Abgasleitung liegt und darum eine Frischluftleitung angeordnet ist. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme geht somit auf die Frischluft über die gemeinsame Wand des koaxialen Abgassystems über. Die Heizgeräte verfügen typischerweise über eine geschlossene Kammer, die sogenannte Unterdruckkammer, in welche die Verbrennungsluft einströmt und welche die Brennkammer des Heizgerätes umströmt.Some heaters have a fan support on the exhaust gas side. In these devices, a fuel gas-air mixture is burned in a combustion chamber, the hot combustion exhaust gases are cooled in an exhaust gas heat exchanger and then pushed into the open by an exhaust gas fan through an exhaust pipe. The exhaust fan creates a vacuum in the heater on the suction side of the fan, which means that fresh air flows into the device from the open air. Often coaxial exhaust systems are used in which an exhaust pipe is located coaxially inside and a fresh air pipe is arranged around it. Part of the heat contained in the exhaust gas is thus transferred to the fresh air via the common wall of the coaxial exhaust system. The heating devices typically have a closed chamber, the so-called negative pressure chamber, into which the combustion air flows and which flows around the combustion chamber of the heating device.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 201 09 903 U1 ist ein brennstoffbeheiztes Heizgerät bekannt, das mit einem Sauggebläse Verbrennungsluft zwangsweise ansaugt und mit einem Gasaustrittsgebläse Abgas nach außen führt.From the utility model DE 201 09 903 U1 a fuel-heated heater is known which forcibly draws in combustion air with a suction fan and leads exhaust gas to the outside with a gas outlet fan.

Die Nutzung der Wärmeverluste durch das koaxiale Abgassystem und die Unterdruckkammer haben jedoch zur Folge, dass die Luft in der Unterdruckkammer stark erwärmt wird und somit manche Bauteile im Heizgerät nur ungenügend Abwärme abgeben können. Da in solchen Heizgeräten Temperaturen über 120°C auftreten können, sind Fehlfunktionen von hitzeempfindlichen Bauelementen nicht ausgeschlossen.However, the use of the heat losses through the coaxial exhaust system and the negative pressure chamber have the consequence that the air in the negative pressure chamber is strongly heated and therefore some components in the heater can only give off insufficient waste heat. Since temperatures above 120 ° C can occur in such heating devices, malfunctions of heat-sensitive components cannot be ruled out.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Heizgerät mit Gebläse, insbesondere - jedoch nicht nur - Abgasgebläse und Frischluftzuführung zu schaffen, bei dem hitzeempfindliche Bauteile ausreichend gekühlt werden können.The object of the invention is therefore to create a heater with a fan, in particular - but not only - exhaust gas fan and fresh air supply, in which heat-sensitive components can be adequately cooled.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Heizgerät der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.According to the invention, this is achieved in a heating device of the type mentioned at the beginning by the characterizing features of the independent claims.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen des Anspruchs 1 kann sichergestellt werden, dass Frischluft, welche sich noch nicht im Heizgerät erwärmt hat, zur Kühlung des Gebläsemotors, der Gebläseelektronik und anderer elektrischen und elektronischen Bauteile verwendet werden kann. Hierbei ist einerseits vorteilhaft, dass die Frischluft noch relativ kühl ist, das heißt die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und zu kühlendem Medium ist relativ hoch, andererseits bewirkt die Platzierung im Strömungsweg einen guten Wärmeübergang; durch die relativ hohe Reynoldszahl ist der Wärmeübergangskoeffizient ebenfalls hoch.The proposed measures of claim 1 can ensure that fresh air, which has not yet warmed up in the heater, can be used to cool the fan motor, the fan electronics and other electrical and electronic components. On the one hand, it is advantageous that the fresh air is still relatively cool, that is, the temperature difference between the cooling medium and the medium to be cooled is relatively high; on the other hand, the placement in the flow path results in good heat transfer; Due to the relatively high Reynolds number, the heat transfer coefficient is also high.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird eine vorteilhafte Bauform geschützt, die vor allem bei nichtkondensierenden Heizgeräten Verwendung findet.The features of claim 2 protect an advantageous design that is used primarily in non-condensing heaters.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 wird der Fall geschützt, in dem Frischluft- und Abgasleitung in einem koaxialen Abgassystem geführt werden.The features of claim 3 protect the case in which the fresh air and exhaust gas line are guided in a coaxial exhaust system.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass Abstrahlungsverluste und Abgasleckagen in der Heizungsanlage verbleiben.The features of claim 4 have the advantage that radiation losses and exhaust gas leaks remain in the heating system.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, dass die Wärme besonders wärmeproduzierender Bauteile abgeführt werden kann.The features of claim 5 have the advantage that the heat from particularly heat-producing components can be dissipated.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen des unabhängigen Anspruchs 6 kann sichergestellt werden, dass die Bauteile ausreichend gekühlt werden, da als Kühlmedium der Wasserkreislauf genutzt wird. Niedertemperaturheizungen weisen eine Vorlauftemperatur von etwa 40°C und eine Rücklauftemperatur von etwa 30°C auf; selbst bei Altbauheizungen ist die Vorlauftemperatur nicht höher als 80°C, was zur Kühlung der Bauelemente ausreicht. Zudem geht die Abwärme auf den Heizkreislauf über und ist somit nicht verloren.The proposed measures of independent claim 6 ensure that the components are adequately cooled, since the water circuit is used as the cooling medium. Low-temperature heating systems have a flow temperature of around 40 ° C and a return temperature of around 30 ° C; Even with old building heating systems, the flow temperature is not higher than 80 ° C, which is sufficient to cool the components. In addition, the waste heat is transferred to the heating circuit and is therefore not lost.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, dass die besonders niedrige Temperatur des Heizungsrücklaufs zur Kühlung genutzt wird.The features of claim 7 have the advantage that the particularly low temperature of the heating return is used for cooling.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

- 1 ein erfindungsgemäßes Heizgerät und
- 2 ein alternatives erfindungsgemäßes Heizgerät.

The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. Here shows

- 1 a heater according to the invention and
- 2 an alternative heater according to the invention.

Ein Heizgerät 8 gemäß 1 verfügt über einen Brenner 1, der ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrennt. Die Abgase durchströmen den Brennraum 11, der sich in einer gekapselten Brennkammer 12 befindet. Die Abgase werden in einem Wärmeaustauscher 2 abgekühlt und somit das Wasser eines Wasserkreislaufs 3, der von einer Pumpe 13 angetrieben wird, erhitzt. Das abgekühlte Abgas gelangt zu einem Lüfterrad 4 eines Gebläses und wird dann mit Überdruck durch eine Abgasleitung 9 ins Freie gedrückt. Der Motor 6, das Netzteil 7 und die Elektronik 14 des Gebläses befinden sich außerhalb des Abgasrohres 9 im Bereich des Frischlufteintritts. Die Frischluft gelangt durch eine Frischluftzuführung 5, die konzentrisch um die Abgasleitung 9 angeordnet ist, in das Heizgerät 8. Frischluftzuführung 5 und Abgasleitung 9 bilden somit ein koaxiales Abgassystem. Im Heizgerät 8 durchströmt die Frischluft eine Unterdruckkammer 10, welche die Brennkammer 12 umschließt zum Brenner 1. Hierbei kühlt die Frischluft den Motor 6, das Netzteil 7 und die Elektronik 14 des Gebläses, nimmt Abwärme der Brennkammer 12 auf und gibt diese Energie später an den Wärmeaustauscher 2 ab.A heater 8th according to 1 has a burner 1 that burns a fuel gas-air mixture. The exhaust gases flow through the combustion chamber 11 located in an encapsulated combustion chamber 12th is located. The exhaust gases are in a heat exchanger 2 cooled and thus the water of a water cycle 3 by a pump 13th is driven, heated. The cooled exhaust gas reaches a fan wheel 4th a blower and is then pressurized through an exhaust pipe 9 pressed into the open. The motor 6th , the power supply 7th and the electronics 14th of the fan are located outside the exhaust pipe 9 in the area of the fresh air inlet. The fresh air arrives through a fresh air supply 5 concentric around the exhaust pipe 9 is arranged in the heater 8th . Fresh air supply 5 and exhaust pipe 9 thus form a coaxial exhaust system. In the heater 8th The fresh air flows through a vacuum chamber 10 showing the combustion chamber 12th encloses to the burner 1 . The fresh air cools the engine 6th , the power supply 7th and the electronics 14th of the fan, takes waste heat from the combustion chamber 12th and gives this energy to the heat exchanger later 2 from.

Es ist auch möglich, Frischluft und Abgas durch zwei getrennte Leitungen zu führen. In diesem Falle sollten die zu kühlenden Bauteile in die Frischluftleitung oder an den Eintritt der Frischluftleitung in das Heizgerät platziert werden.It is also possible to route fresh air and exhaust gas through two separate lines. In this case, the components to be cooled should be placed in the fresh air line or at the inlet of the fresh air line in the heater.

Während die Drehzahl von Wechselstromgebläsen durch die Netzfrequenz auf 3000 U/min (50 Hz x 60 sec) begrenzt ist, können bei Gleichstromgebläsen deutlich höhere Drehzahlen erreicht werden. Die Drehzahl wird hierbei über ein Pulsweiten-Modulations-Signal vorgegeben. Dies erfordert eine Elektronik, welche das Signal vorgibt. Da in Heizgeräten mit Gebläseunterstützung durch aus in einer Unterdruckkammer Temperaturen über 120°C auftreten können, ist es von besonderer Bedeutung, die Elektronik zu kühlen, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Eine Platzierung der Elektronik im Bereich des Frischlufteintritts garantiert Temperaturen, welche einen sicheren Betrieb der Elektronik gewährleisten und die Lebensdauer der Bauteile erhöht.While the speed of alternating current fans is limited to 3000 rpm (50 Hz x 60 sec) by the mains frequency, significantly higher speeds can be achieved with direct current fans. The speed is specified using a pulse width modulation signal. This requires electronics that provide the signal. Since temperatures above 120 ° C can occur in heating devices with fan assistance from a vacuum chamber, it is of particular importance to cool the electronics in order to avoid malfunctions. Placing the electronics in the area of the fresh air inlet guarantees temperatures that ensure safe operation of the electronics and increase the service life of the components.

Auch bei Heizgeräten mit einem Gebläse stromab des Brenners, bei dem das Brenngas-Luft-Gemisch durch den Brenner und das Abgas durch den Wärmeaustauscher gedrückt werden, ist die erfindungsgemäße Platzierung der wärmeempfindlichen Bauteile vorteilhaft.The positioning of the heat-sensitive components according to the invention is also advantageous in heating devices with a fan downstream of the burner, in which the fuel gas-air mixture is forced through the burner and the exhaust gas through the heat exchanger.

Ein Heizgerät gemäß 2 verfügt über einen Brenner 1, der ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrennt. Der Brenner 1 wird über ein Gebläse 4 mit Verbrennungsluft und eine Gasarmatur 19 mit Brenngas versorgt. Die Abgase des Brenners 1 durchströmen den Brennraum 11, der sich in einer gekapselten Brennkammer 12 befindet. Die Abgase werden in einem Wärmeaustauscher 2 abgekühlt und somit das Wasser eines Wasserkreislaufs 3, der von einer Pumpe 13 angetrieben wird und bei dem Wasser über die Rücklaufleitung 17 in das Heizgerät gelangt und über die Vorlaufleitung 18 das Heizgerät verlässt, erhitzt. Das abgekühlte Abgas gelangt durch eine Abgasleitung 9 ins Freie gedrückt. Das Gebläse 4 verfügt über einen Antriebsmotor 6 und eine Steuerelektronik 14. Ferner besitzt das Heizgerät eine Regelung 15, die unter anderem die Steuerelektronik 14 kontrolliert.A heater according to 2 has a burner 1 that burns a fuel gas-air mixture. The burner 1 is via a fan 4th with combustion air and a gas valve 19th supplied with fuel gas. The exhaust gases from the burner 1 flow through the combustion chamber 11 located in an encapsulated combustion chamber 12th is located. The exhaust gases are in a heat exchanger 2 cooled and thus the water of a water cycle 3 by a pump 13th is driven and with the water via the return line 17th enters the heater and via the flow line 18th the heater leaves, heated. The cooled exhaust gas passes through an exhaust pipe 9 pressed into the open. The blower 4th has a drive motor 6th and control electronics 14th . The heater also has a controller 15th which include the control electronics 14th controlled.

Die Steuerelektronik 14 und die Regelung 15 sind mit der Rücklaufleitung 17 verbunden, um eine Kühlung zu gewährleisten. Eine gute Kühlung wird erreicht, wenn beispielsweise Kühlkörper der Steuerelektronik 14 und der Regelung 15 über eine Wärmeleitpaste mit abgeflachten Rohrteilen der Rücklaufleitung 17 verbunden werden.The control electronics 14th and the scheme 15th are with the return line 17th connected to ensure cooling. Good cooling is achieved if, for example, the control electronics heat sinks 14th and the scheme 15th Via a thermal paste with flattened pipe parts of the return line 17th get connected.

Claims

Heater (8) with fuel-heated burner (1), heat exchanger (2) for transferring thermal energy from the exhaust gases from the burner (1) to a water circuit (3), a fan wheel (4) of a blower and a fresh air supply (5), characterized that the motor (6) and / or the other electrical and / or electronic components (7, 14) of the fan are arranged in the fresh air supply (5) or at the inlet of the fresh air supply (5) in the heater (8) in the flow path of the fresh air are.

Heater (8) Claim 1 , characterized in that the fan wheel (4) of the fan for conveying the exhaust gas is placed downstream of the heat exchanger (2) in the exhaust gas path.

Heater (8) Claim 1 or 2 , characterized in that the exhaust pipe (9) and the fresh air supply (5) are integrated in a coaxial exhaust system.

Heater (8) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the heater (8) has a negative pressure chamber (10).

Heater (8) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the fan is a speed-controlled DC fan.

Heater with fuel-heated burner (1) and heat exchanger (2) for the transfer of thermal energy from the exhaust gases from the burner (1) to a water circuit (3), characterized in that components of the heater to be cooled, in particular electronics, conduct heat to the water circuit (3) are connected.

Heater after Claim 6 , characterized in that the components of the heater to be cooled are connected to the return line (17) of the water circuit (3) in a thermally conductive manner.