DE19620373A1 - Brennwertkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennwertkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Brennwertkessel werden zur Brauchwassererwärmung in einem separaten Brauchwasserspeicher und zur Raumbeheizung eingesetzt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Feuerraum sowie Heizgaszügen als Nachschaltheizfläche mit umgebendem Wasserraum. Dabei gibt es direkt an den Feuerraum des Kessels angebaute Heizflächen sowie separate, nur über Stutzen mit dem Kessel verbundene Nachschaltwärmetauscher. Die Funktion ist immer gleich und besteht darin, mit großen Wärmetauscher­ flächen die Heizgase möglichst soweit abzukühlen, daß sie an den Heiz­ flächen kondensieren. Dadurch wird auch die latente Brennstoffwärme genutzt. Somit ist ein niedriges Temperaturniveau im Brennwertkessel wichtig, um einen hohen Nutzungsgrad zu erreichen.

Bei bekannten Brennwertkesseln wirkt sich die Brauchwassererwärmung ungünstig auf den Nutzungsgrad aus. Das Kesselwasser wird mit einer Pumpe durch den Wärmetauscher eine separaten Brauchwasserspeichers gefördert und tritt als Rücklaufwasser aus dem Brauchwasserspeicher wieder in den Wasserraum des Kessels ein. Normalerweise liegt das Tempe­ raturniveau dieses Rücklaufwassers über der Kondensationstemperatur der Heizgase, das heißt, eine Brennwertnutzung ist nicht möglich. Be­ sonders im Sommer, bei geringem Heizbetrieb und überwiegender Brauch­ wassererwärmung, ist dies von Bedeutung.

Um zu verhindern, daß das warme Rücklaufwasser aus dem Brauch­ wasserspeicher nicht unnötigerweise die Temperatur von Rücklaufwasser aus Heizkreisen anhebt und somit die Brennwertnutzung einschränkt, kennt man Brennwertkessel mit mehreren Rücklaufstutzen. Dadurch läßt sich Rücklaufwasser mit unterschiedlichen Temperaturen optimal in den Wärmeerzeuger einspeisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Nutzungsgrad eines Brenn­ wertkessels, insbesondere bei der Brauchwassererwarmung, zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dies mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Brennwertkessel besteht aus einem Feuerraum sowie Heizgaszügen als Nachschaltheizfläche mit umgebendem Wasserraum. Im Bereich der Nach­ schaltheizfläche ist im Wasserraum ein Wasser/Wasser-Wärmetauscher zur Senkung des Heizwasser-Temperaturniveaus und zur Vorwärmung des in den Speicher eintretenden kalten Brauchwassers angeordnet.

Der Wasser/Wasser-Wärmetauscher ist in der Zone mit Brennwertnutzung in der Nachschaltheizfläche eingebaut. Er ist als Rohrschlange, vorzugs­ weise Rippenrohr, ausgeführt oder wird durch eine umgebende, zweischalig ausgeführte äußere Begrenzungswand für den Wasserraum um die Nach­ schaltheizfläche gebildet.

Auf einfache Weise wird das rund 10°C kalte Brauchwasser zur Verbesse­ rung der Brennwertnutzung durch den Wasser/Wasser-Wärmetauscher geleitet. Dieser ist so im Wasserraum angebracht, daß bei Nulldurch­ strömung des Brennwertkessels jederzeit durch freie Konvektion ein größeres Heizwasservolumen durch das kalte Brauchwasser abgekühlt werden kann und bei Durchströmung die für die Brennwertnutzung be­ nötigten Wassermengen ebenfalls genügend beaufschlagt werden. Das zu­ geführte kalte Brauchwasser dient zu jeder Jahreszeit als Wärmesenke und ein Teil des Brennwertkessels wirkt als Speicher für Heizwasser mit niedriger Temperatur, so daß die Brennwertnutzung während des Brennerbetriebes von dem Zeitpunkt der Brauchwasserentnahme entkoppelt ist.

Im Gegensatz zu bekannten Ausführungsbeispielen findet der Wärme­ tausch hier auf der Heizwasserseite statt, und nicht, wie in der DE-OS 44 06 141 offenbart, heizgasseitig.

Bei überwiegendem Brauchwasserbedarf wird der brennwertrelevante Teil des Wasserraumes unabhängig von einer Speicherladepumpe durch den Brauchwasserverbrauch abgekühlt und beim Aufladen des Speichers mit entsprechender Rückführung des Speicherladewassers ist während der gesamten Brennerlaufzeit ein Brennwertbetrieb mit günstigen Nutzungs­ graden möglich. Das zugeführte, vorgewärmte Brauchwasser verkürzt die Ladezeit des Speichers und verringert damit den Verbrauch von Hilfs­ energie für die Ladepumpe.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1 Einen Schnitt durch einen Brennwertkessel mit einem als Rohr­ schlange ausgeführten Wasser/Wasser-Wärmetauscher im Bereich der Nachschaltheizfläche und entsprechend angeschlos­ senem Brauchwasserspeicher.

Fig. 2 Einen Schnitt durch einen Brennwertkessel mit einem nachge­ schalteten Wärmetauscher, bei dem der Wasser/Wasser-Wärme­ tauscher durch eine zweischalig ausgeführte äußere Be­ grenzungswand gebildet wird.

Der Brennwertkessel 1 besteht aus einem Feuerraum 2 sowie Heizgaszügen als Nachschaltheizfläche 3 mit umgebendem Wasserraum 4, 4′, welcher einen Vorlaufanschluß 5 und einen Rücklaufanschluß 6 als Verbindung zu den Wärmeverbrauchern aufweist. Zur Brauchwasserbereitung fördert die Ladepumpe 7 Wasser aus dem Vorlaufanschluß 5 durch den Wärme­ tauscher 8 im Brauchwasserspeicher 9. Es wird anschließend wieder dem Rücklaufanschluß 6 zugeführt. Je nach Ausführungsform besitzt der Brennwertkessel 1 eine integrierte Nachschaltheizfläche entsprechend Fig. 1 oder einen separaten nachgeschalteten Wärmetauscher 10 entsprechend Fig. 2.

Dieser eignet sich besonders für die effektive Brennwertnutzung bei An­ lagen mit unterschiedlichen Rücklauftemperaturen aus mehreren Heiz­ kreisen. Dann wird das Rücklaufwasser mit der niedrigsten Temperatur durch den Anschluß 11 in den nachgeschalteten Wärmetauscher einge­ speist, vorgewärmt und dem Rücklaufanschluß 6 zugeführt. Dieselbe Ein­ speisemöglichkeit ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 am Anschluß 12 gegeben. Die Brennwertnutzung funktioniert nur, wenn die Heizgase bis unter den Taupunkt abgekühlt werden. Dazu muß auf der Kesselwasser­ seite ein zugeordnetes niedriges Temperaturniveau vorhanden sein, welches sich im Brauchwasserbetrieb meist wegen der zu hohen Rücklauf­ temperatur nicht erreichen läßt.

Mit der Erfindung wird der Einbau eines Wasser/Wasser-Wärmetauschers 13, 13′ im Bereich der Nachschaltheizfläche 3 vorgeschlagen. Dieser ist entweder als Rohrschlange 13, vorzugsweise Rippenrohr, oder als zwei­ schalige, umlaufende äußere Begrenzungswand 13′ ausgebildet. Er ist in der Nachschaltheizfläche 3 in der Zone mit Brennwertnutzung eingebaut und kann auch aus einer Kombination der beiden vorgenannten Elemente bestehen. Ebenfalls kann die Verwendung der Elemente zusätzlich zur Darstellung in Fig. 1 und 2 auf die jeweils andere Ausführungsform bzw. Zeichnung übertragen werden.

Der Wasser/Wasser-Wärmetauscher 13, 13′ ist dem Brauchwasserspeicher 9 brauchwasserseitig vorgeschaltet. Am Anschluß 14 tritt das kalte Wasser ein, senkt die Temperatur im Heizwasserraum 4, 4′ ab und strömt vorge­ wärmt in den Zulauf 15 des Brauchwasserspeichers 9. Sobald am Ablauf 16 warmes Brauchwasser entnommen wird, entstehen somit in der Nach­ schaltheizfläche die erforderlichen Temperaturbedingungen für die Brenn­ wertnutzung.

Claims (4)

1. Brennwertkessel zur Brauchwassererwärmung in einem separaten Brauchwasserspeicher und zur Raumbeheizung, bestehend aus einem Feuerraum sowie Heizgaszügen als Nachschaltheizfläche mit umgebendem Wasserraum, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserraum (4, 4′) im Bereich der Nach­ schaltheizfläche (3) ein Wasser/Wasser-Wärmetauscher (13, 13′) zur Senkung des Heizwasser-Temperaturniveaus und zur Vorwärmung des in den Brauchwasserspeicher (9) eintretenden kalten Brauchwassers ange­ ordnet ist.

2. Brennwertkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser/Wasser-Wärmetauscher (13, 13′) in der Zone mit Brennwertnutzung in der Nachschaltheizfläche (3) einge­ baut ist.

3. Brennwertkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser/Wasser-Wärmetauscher (13, 13′) als Rohrschlange, vorzugsweise als Rippenrohr, ausgeführt ist.

4. Brennwertkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser/Wasser-Wärmtauscher (13, 13′) durch eine umgebende, zweischalig ausgeführte äußere Begrenzungswand für den Wasserraum (4, 4′) um die Nachschaltheizfläche (3) gebildet wird.