DE19719766A1 - Gastherme - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gastherme mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Gasthermen der gattungsgemäßen Art sind bekannt.
Diese weisen eine von einem gasförmigen Energieträger
gespeiste thermische Quelle auf. Als gasförmige Ener
gieträger werden beispielsweise Erdgas oder Flüssig
gas eingesetzt. Die thermische Quelle weist einen
Brenner auf, über den das Gas verbrannt wird. Die
hierdurch entstehende thermische Energie wird einem
Wärmetauscher zugeführt, mittels dem ein Medium, bei
spielsweise Wasser oder Luft, erwärmt wird. Die Gas
thermen, die üblicherweise als Warmwasserthermen zum
Erzeugen von Brauchwarmwasser oder als Kombithermen
zum Erzeugen des Wärmebedarfs (Warmwasser, Heizung)
eines Hauses eingesetzt werden, besitzen elektrisch
betriebene Hilfseinrichtungen. Diese Hilfseinrich
tungen, wie beispielsweise Brennerzünder, Magnetven
tile, Steuerelektronik, Umwälzpumpe usw., dienen dem
Betreiben, Überwachen und Steuern beziehungsweise Re
geln der Gastherme und werden nachfolgend insgesamt
als Hilfseinrichtungen benannt.
Um den elektrischen Energiebedarf der Hilfseinrich
tungen abzudecken, ist es bekannt, die Gasthermen
entweder an ein Energieversorgungsnetz anzuschließen
oder mit einem austauschbaren und/oder wiederauflad
baren elektrischen Speicher auszurüsten. Darüber hin
aus ist der Einsatz von thermisch-elektrischen Wand
lern, nachfolgend Thermo-Elektrik-Generator genannt,
bekannt, die innerhalb der Gasthermen mit einer Wär
mequelle und einer Wärmesenke verbunden sind. Auf
grund des sich hierbei am Thermo-Elektrik-Generator
einstellenden Temperaturgefälles wird eine elektri
sche Spannung generiert, die zum Betreiben der Hilfs
einrichtungen verwendet werden kann.
Beim Einsatz der Thermo-Elektrik-Generatoren ist zu
deren effektivem Einsatz eine große Temperaturdif
ferenz zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke
wünschenswert, da diese Einfluß auf die Bereitstel
lung der erforderlichen elektrischen Leistung durch
den Thermo-Elektrik-Generator besitzt. Als Wärmequel
le für den Thermo-Elektrik-Generator bietet sich bei
der Gastherme der Abgaswärmestrom der thermischen
Quelle an. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß
in dem Abgas Temperaturen erreicht werden, die über
den maximal zulässigen Temperaturen für die Wärme
quelle des Thermo-Elektrik-Generators liegen. An
dererseits soll nach Starten der Gastherme die Wärme
quelle des Thermo-Elektrik-Generators möglichst
schnell auf eine notwendige Betriebstemperatur ge
bracht werden, um die thermische Trägheit, die Ein
fluß auf die Zeitspanne zwischen dem Start der Gas
therme und der Bereitstellung der erforderlichen
elektrischen Leistung durch den Thermo-Elektrik-Gene
rator hat, auf ein Minimum zu reduzieren.
Die erfindungsgemäße Gastherme mit den im Anspruch 1
genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß die in
der Gastherme zur Verfügung stehende Maximaltempera
tur zur Ansteuerung des Thermo-Elektrik-Generators
ausgenutzt werden kann, ohne daß dieser über seine
maximal zulässige Betriebstemperatur erwärmt wird.
Dadurch, daß der Thermo-Elektrik-Generator mit der
thermischen Quelle über einen steuerbaren Wärmeüber
trager verbunden ist, kann die dem Thermo-Elektrik-Generator
zur Verfügung gestellte Wärmemenge den Be
triebsbedingungen der Gastherme angepaßt werden. Ins
besondere beim Starten der Gastherme kann so sehr
schnell die Wärmequelle des Thermo-Elektrik-Genera
tors auf seine Betriebstemperatur gebracht werden.
Ferner können über den steuerbaren Wärmeübertrager
Leistungsschwankungen der Gastherme ausgeglichen wer
den, ohne daß diese einen signifikanten Einfluß auf
die Bereitstellung der erforderlichen elektrischen
Leistung durch den Thermo-Elektrik-Generator besitzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merk
malen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei
spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Anord
nung eines Thermo-Elektrik-Generators
nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 und 3 schematische Draufsichten auf die An
ordnung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Anord
nung eines Thermo-Elektrik-Generators
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
und
Fig. 5 bis 7 schematische Anordnungen eines Thermo-Elektrik-Generators
nach weiteren Aus
führungsbeispielen.
In der Fig. 1 ist in einer Seitenansicht schematisch
eine Gastherme 10 gezeigt. Es sind nur die für die
Erläuterung der Erfindung wesentlichen Bestandteile
dargestellt, da der Aufbau und die Funktion einer
Gastherme allgemein bekannt ist. Die Gastherme 10
weist einen innerhalb eines Brennraums 12 angeordne
ten Brenner 14 auf, der mit einer Gaszufuhrleitung
verbunden ist. Der Brenner 14 ist an einem unteren
Ende des Brennraums 12 angeordnet, so daß bei gezün
detem Brenner 14 die von den hier angedeuteten Brenn
flammen 16 ausgehenden heißen Abgase aufgrund ihrer
Thermik nach oben aufsteigen. Ein Abgaswärmestrom der
heißen Abgase wird durch einen nicht dargestellten
Wärmetauscher geführt, über den durch eine Leitung 18
fließendes Wasser erwärmt wird. Die Leitung 18 ist
hierbei beispielsweise beginnend von einem Kaltwas
sereinlauf 20 spiralförmig um den Wärmetauscher
angeordnet und endet in einem in Fig. 1 nicht darge
stellten Warmwasserauslauf.
Die Gastherme 10 besitzt einen Thermo-Elektrik-Gene
rator 22, der thermische Anschlußkontakte 24 und 26
sowie nicht dargestellte elektrische Anschlußkontakte
aufweist. Der thermische Anschlußkontakt 26 ist mit
einer Wärmesenke der Gastherme 10 verbunden. Hierzu
steht der thermische Anschlußkontakt 26 beispiels
weise thermisch leitend mit der Leitung 18 in Nähe
des Kaltwassereinlaufs 20 in Kontakt. Die Leitung 18
bildet somit die Wärmesenke des Thermo-Elektrik-Gene
rators 22.
Der thermische Anschlußkontakt 24 des Thermo-Elek
trik-Generators 22 ist über einen Wärmeübertrager 28,
der aus einem thermisch gut leitfähigen Material be
steht, mit einer Wärmequelle der Gastherme 10 verbun
den. Als Wärmequelle dient das von dem Brenner 14
ausgehende heiße Abgas, das heißt, die thermische
Quelle der Gastherme 10. Der Wärmeübertrager 28 ist
hierzu beispielsweise stabförmig ausgebildet und ragt
in den Brennraum 12 hinein, so daß das von den Brenn
flammen 16 erzeugte heiße Abgas den Wärmeübertrager
28 passiert. Dem Wärmeübertrager 28 ist eine Wärme
leiteinrichtung 30 zugeordnet, die um einen Festpunkt
32 horizontal verschwenkbar angeordnet ist. Die Wär
meleiteinrichtung 30 kann beispielsweise aus einem
Blech bestehen, das über ein Bimetall 34 mit dem
thermischen Anschlußkontakt 24 des Thermo-Elektrik-Generators
22 verbunden ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung übt folgende, anhand
von Fig. 2 und 3 verdeutlichte Funktion aus. In den
Fig. 2 und 3 sind in einer schematischen Drauf
sicht jeweils der thermische Anschlußkontakt 24, der
Wärmeübertrager 28, die Wärmeleiteinrichtung 30 sowie
das Bimetall 34 dargestellt. Auf die Darstellung der
übrigen, in Fig. 1 gezeigten Teile, wurde aus Grün
den der Übersichtlichkeit verzichtet.
In Fig. 2 ist die Ausgangsstellung der Wärmeleitein
richtung 30 gezeigt. Diese Ausgangsstellung ist bei
spielsweise bei ausgeschalteter Gastherme 10 gegeben.
Nach Zünden des Brenners 14 steigt das heiße Abgas
der Brennflammen 16 nach oben und erwärmt hierdurch
den Wärmeübertrager 28. Aufgrund relativ hoher Tempe
raturen des Abgases, die bis zu 1000°C betragen kön
nen, wird über eine Wärmeleitung des Wärmeübertragers
28 der thermische Anschlußkontakt 24 auf seine Be
triebstemperatur Tx gebracht. Durch die unmittelbare
Wärmeübertragung von den heißen Abgasen auf den ther
mischen Anschlußkontakt 24 über den Wärmeübertrager
28 wird diese Betriebstemperatur Tx sehr schnell er
reicht, so daß die thermische Trägheit des Thermo-
Elektrik-Generators 22 gering ist.
Da der thermische Anschlußkontakt 26 des Thermo-Elek
trik-Generators 22 gleichzeitig mit der Leitung 18
thermisch leitend verbunden ist, die in eingeschal
tetem Zustand der Gastherme 10 von Kaltwasser durch
flossen wird, stellt sich zwischen den thermischen
Anschlußkontakten 24 und 26 in relativ kurzer Zeit
eine genügend große Temperaturdifferenz ein, die für
eine Zurverfügungstellung einer erforderlichen elek
trischen Leistung durch den Thermo-Elektrik-Genera
tor 22 in dieser kurzen Zeitspanne ausreichend ist.
Bei Weiterbetrieb der Gastherme 10 würde der elek
trische Anschlußkontakt 24, durch eine über den Wär
meübertrager 28 erfolgende Wärmeleitung, über seine
maximal zulässige Betriebstemperatur Tmax erwärmt
werden. Um dies zu verhindern, wird die momentane Be
triebstemperatur Tx des thermischen Anschlußkontaktes
24 über das Bimetall 34 abgegriffen und in eine
Schwenkbewegung der mit dem Bimetall 34 verbundenen
Wärmeleiteinrichtung 30 um den Festpunkt 32 umge
setzt. Mit Ansteigen der Betriebstemperatur Tx
schwenkt die Wärmeleiteinrichtung 30 um den Festpunkt
32 horizontal unterhalb des Wärmeübertragers 28, so
daß eine direkte Berührung der Brennflammen 16 be
ziehungsweise der von diesen ausgehenden heißen Ab
gase mit dem Wärmeübertrager 28 minimiert wird. Der
in Draufsicht gesehene Überdeckungsgrad des Wärme
übertragers 28 mit dem Brenner 14 beziehungsweise
dessen Brennflammen 16 wird somit mit steigender Be
triebstemperatur Tx verringert. Hierdurch erfolgt
eine Drosselung der Wärmezufuhr von den Brennflammen
16 beziehungsweise den von diesen ausgehenden heißen
Abgasen auf den Wärmeübertrager 28, so daß eine ge
drosselte Wärmezufuhr zu dem thermischen Anschluß
kontakt 24 erfolgt. Über die verschwenkbare Wärme
leiteinrichtung 30 erfolgt somit eine Steuerung des
Wärmeübertragers 28 in Abhängigkeit der Betriebs
temperatur Tx des thermischen Anschlußkontaktes 24
des Thermo-Elektrik-Generators 22, indem diese einen
mehr oder weniger großen Abgaswärmestrom auf den Wär
meübertrager 28 gelangen läßt.
Während des bestimmungsgemäßen Einsatzes der Gas
therme 10 kann es, insbesondere bei Thermen mit einer
Leistungsregelung zu einer sich ändernden thermischen
Leistung des Brenners 14 und somit des von diesem
ausgehenden Abgaswärmestroms kommen. Verringert sich
die thermische Leistung des Brenners 14, erfolgt eine
Senkung des Abgaswärmestroms und somit eine geringere
Wärmeabgabe an den Wärmeübertrager 28, so daß die
Betriebstemperatur Tx des thermischen Anschlußkontak
tes 24 sinkt. Infolgedessen kühlt das mit dem An
schlußkontakt 24 gekoppelte Bimetall 34 ab und die
Wärmeleiteinrichtung 30 wird in Richtung seiner Aus
gangsstellung verschwenkt, so daß der - in Draufsicht
gesehen - Überdeckungsgrad des Wärmeübertragers 28 mit
dem Brenner 14 wieder zunimmt und mit entsprechend
größerer Fläche dem Abgaswärmestrom ausgesetzt ist.
Somit kann aufgrund der größeren Fläche und geringe
rer Temperatur des Abgaswärmestroms die Wärmeleitung
über den Wärmeübertrager 28 aufrechterhalten werden,
die notwendig ist, um die optimale Betriebstemperatur
Tx des Anschlußkontaktes 24 einzuhalten. Es erfolgt
eine Steuerung des Wärmeübertragers 28 in Abhängig
keit der thermischen Leistung des Brenners 14 über
die Betriebstemperatur Tx des thermischen Anschluß
kontaktes 24.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante der
Anordnung eines steuerbaren Wärmeübertragers 28 ge
zeigt. Gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figu
ren sind, trotz eines teilweise abweichenden Aufbaus,
zum besseren Verständnis mit gleichen Bezugszeichen
versehen und nicht nochmals erläutert.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
der Wärmeübertrager 28 selbst als Bimetall 36 ausge
bildet und um den Festpunkt 32 in vertikaler Richtung
verschwenkbar gelagert. Im Ausgangszustand, das heißt
bei ausgeschalteter Gastherme 10, nimmt der Wärme
übertrager 28 seine in Fig. 4 in waagerechter Stel
lung gezeigte Ausgangsposition ein. Hierdurch befin
det sich der Wärmeübertrager 28 in relativer Nähe zu
dem Brenner 14. Bei Einschalten der Gastherme 10 ist
der Wärmeübertrager 28 unmittelbar dem Abgaswärme
strom ausgesetzt, so daß eine relativ schnelle Er
wärmung des Wärmeübertragers 28 erfolgt, und dieser
aufgrund des großen Wärmegradienten zwischen dem
Wärmeübertrager 28 und dem thermischen Anschlußkon
takt 24 in relativ kurzer Zeit den Anschlußkontakt 24
auf seine Betriebstemperatur Tx bringt. Mit steigen
der Betriebstemperatur Tx wird der als Bimetall 36
ausgebildete Wärmeübertrager 28 um den Festpunkt 32
nach oben verschwenkt, so daß der Abstand zu dem
Brenner 14 sich vergrößert. Hierdurch ist der Wärme
übertrager 28 in einem Bereich innerhalb des Brenn
raumes 12 angeordnet, in dem die Temperatur des Ab
gaswärmestromes verringert ist, so daß der Wärme
gradient zwischen dem Wärmeübertrager 28 und dem
thermischen Anschlußkontakt 24 verringert ist und
sich die Wärmezufuhr zu dem Anschlußkontakt 24 ver
ringert. Somit wird hier ebenfalls sichergestellt,
daß der thermische Anschlußkontakt 24 nicht über eine
maximale Betriebstemperatur Tmax des Thermo-Elektrik-Generators
22 erwärmt wird.
Der thermische Anschlußkontakt 26 ist wiederum ther
misch leitend mit der Leitung 18 in Nähe des Kalt
wassereinlaufes 20 verbunden. Ein durch die Leitung
18 strömendes Medium, insbesondere Wasser, wird über
einen Wärmetauscher 38 erwärmt und tritt an einem
Warmwasserauslauf 40 als Brauchwarmwasser aus.
Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs
beispiel, kann der in Fig. 4 gezeigte, als Bimetall
36 ausgebildete Wärmeübertrager 28 anstelle einer
vertikalen Schwenkbewegung auch eine horizontale
Schwenkbewegung um den Festpunkt 32 erfahren, so daß
dieser aus dem Abgaswärmestrom des Brenners 14 her
ausbewegt wird und somit einer unzulässigen Erwärmung
des Thermo-Elektrik-Generators 22 entgegengewirkt
wird.
Insgesamt ist es mit relativ einfachen Maßnahmen mög
lich, eine schnelle Erwärmung des thermischen An
schlußkontaktes 24 auf eine Betriebstemperatur Tx zu
erreichen und diese Betriebstemperatur Tx unterhalb
einer maximal zulässigen Betriebstemperatur Tmax des
Thermo-Elektrik-Generators 22 zu halten. Entsprechend
der Anordnung beziehungsweise Ausbildung der Bimetal
le 34 oder 36 erfolgt eine Steuerung des Wärme
übertragers 28 in Abhängigkeit der Betriebstemperatur
Tx beziehungsweise der thermischen Leistung des Bren
ners 14. Die thermische Trägheit einer derartigen An
ordnung ist gering, da die Masse des Wärmeübertragers
28 sehr gering ist und dieser durch seine Steuer
barkeit einer dem Betriebszustand der Gastherme 10
beziehungsweise des Thermo-Elektrik-Generators 22 an
gepaßten Temperatur ausgesetzt werden kann. Der Wär
megradient zwischen der Wärmequelle für den Thermo-Elektrik-Generator
und dem thermischen Anschlußkon
takt 24 kann somit optimal eingestellt werden, damit
sich eine schnelle Erwärmung auf die Betriebstempe
ratur Tx ergibt.
In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsvariante
gezeigt, bei der wiederum gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Der thermische Anschluß
kontakt 24 ist hier über einen Wärmeübertrager 42,
der einen Wärmetauscher 44 bildet, mit der Leitung 18
in der Nähe des Warmwasserauslaufes 40 gekoppelt. Der
Wärmeübertrager 42 ist innerhalb des Brennraums 12
dem Abgaswärmestrom des Brenners 14 ausgesetzt. Durch
die Ankopplung des Wärmeübertragers 42 an den ther
mischen Anschlußkontakt 24 und über den Wärmetauscher
44 an die Leitung 18 erfolgt eine Abgabe der über den
Abgaswärmestrom aufgenommenen Wärmemenge sowohl an
den thermischen Anschlußkontakt 24 als auch an die
Leitung 18. Die von dem Abgaswärmestrom abgegebene
Wärmemenge ist abhängig vom Betriebszustand des Bren
ners 14. Dieser wiederum wird durch eine Durchfluß
menge durch die Leitung 18 bestimmt, das heißt, je
größer die Durchflußmenge ist, um so höher ist die
thermische Leistung des Brenners 14. Mit einer Änderung
der thermischen Leistung des Brenners 14 ändert
sich die Temperatur des Abgaswärmestroms und somit
die an den Wärmeübertrager abgegebene Wärmemenge.
Über die Ankopplung des Wärmeübertragers 42 an die
Leitung 18 durch den Wärmetauscher 44 wird gewähr
leistet, daß die maximale Betriebstemperatur Tmax des
Thermo-Elektrik-Generators 22 nicht überschritten
werden kann. Übersteigt die von dem Abgaswärmestrom
an den Wärmeübertrager 42 abgegebene Wärmemenge die
für den Anschlußkontakt 24 zulässige Höchstmaß, wird
die überschüssige Wärmemenge über den Wärmetauscher
44 selbsttätig an die Leitung 18 abgegeben. Der Wär
meübertrager 42 ist hierbei in Abhängigkeit der
konstruktiven Gegebenheiten der Gastherme 10 so ange
ordnet, daß eine Überschreitung der maximalen Be
triebstemperatur Tmax des Thermo-Elektrik-Generators
22 bei maximaler Leistung der Gastherme 10 nicht
möglich ist und bei minimaler thermischer Leistung
der Gastherme 10 die notwendige Betriebstemperatur Tx
des Thermo-Elektrik-Generators 22 erreicht wird.
In den Fig. 6 und 7 sind weitere Ausführungsvari
anten von Gasthermen 10 mit einem gesteuerten Wärme
übertrager 28 gezeigt. Der Aufbau und die Wirkungs
weise sind mit der bereits zu Fig. 1 erläuterten
Gastherme 10 vergleichbar, so daß insofern auf die
dortige Beschreibung verwiesen wird.
Anstelle der Wärmeleiteinrichtung 30 (Fig. 1) ist
der Wärmeübertrager 28 mit einer Wärmeableiteinrich
tung 46 versehen. Die Wärmeableiteinrichtung 46 wird
von einem Wärmeleitblech 48 gebildet, das einerseits
in Berührungskontakt mit dem Wärmeübertrager 28 und
andererseits mit einer Wärmesenke steht. Das Wärme
leitblech 48 kann beispielsweise einstückig mit dem
Wärmeübertrager 28 ausgebildet sein oder an diesen
mittels geeigneter Maßnahmen thermisch leitend be
festigt sein. Das Wärmeleitblech 48 greift an einer
Stelle an dem Wärmeübertrager 28 an, die - in Wärme
flußrichtung betrachtet - von dem Brenner 14 nach dem
thermischen Anschlußkontakt 24 liegt. Die Wärmesenke
wird gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbei
spiel von einem Mantel 50 der Brennkammer 12 gebil
det, mit dem das Wärmeleitblech 48 thermisch leitend
verbunden ist. Nach der in Fig. 7 gezeigten Ausfüh
rungsvariante wird die Wärmesenke von der Leitung 18
gebildet, die von einem zu erwärmenden Medium oder
einem die Brennkammer 12 kühlenden Medium durchflos
sen wird.
Während des Betriebes der in den Fig. 6 und 7 ge
zeigten Gastherme 10 wird der Wärmeübertrager 28 über
die Brennflammen 16 beziehungsweise der von diesen
ausgehenden heißen Abgase sehr rasch erwärmt. Da der
Wärmeübertrager 28 aus einem thermisch gut leitenden
Material geringer Masse besteht, wird der thermische
Anschlußkontakt 24 des Thermo-Elektrik-Generators 22
in relativ kurzer Zeit auf seine Betriebstemperatur
Tx gebracht. Erreicht die Betriebstemperatur Tx die
maximale Betriebstemperatur Tmax des Thermo-Elektrik-Generators
22, erfolgt eine Abführung einer über
schüssigen Wärmemenge über die Wärmeableiteinrichtung
46. Da zwischen dem Wärmeübertrager 28 im Bereich des
thermischen Anschlußkontaktes 24 und der Wärmesenke,
in Fig. 1 dem Mantel 50 und in Fig. 2 der Leitung
18, eine Temperaturdifferenz besteht, erfolgt über
das Wärmeleitblech 48 eine Wärmeableitung vom Wärme
übertrager 28 weg.
Der Wärmeübertrager 28 erfährt über den Brenner 14
eine Wärmeaufnahme durch die Temperaturdifferenz zwi
schen dem thermischen Anschlußkontakt 24 und den
Brennerflammen 16 beziehungsweise den heißen Abgasen,
und eine Wärmeentnahme in Form einer Wärmeabgabe an
den Thermo-Elektrik-Generator 22 und einer Wärmeab
leitung über das Wärmeleitblech 48. Durch eine Wahl
der Geometrie des Wärmeübertragers 28 und des Wärme
leitbleches 48, insbesondere durch angepaßte Wärme
leitquerschnitte des Wärmeübertragers 28 beziehungs
weise des Wärmeleitbleches 48, kann das Temperatur
regime am thermischen Anschlußkontakt 24 so ausgelegt
werden, daß bei einem Start der Gastherme 10 der
thermische Anschlußkontakt 24 sehr schnell auf seine
Betriebstemperatur Tx kommt und bei einem Dauerbe
trieb der Gastherme die maximale Betriebstemperatur
Tmax des Thermo-Elektrik-Generators 22 nicht über
schritten wird. Über eine Auslegung der Wärmeleitwege
und der Wärmeleitquerschnitte kann erreicht werden,
daß an dem thermischen Anschlußkontakt 24 die einge
leitete Wärmemenge über den Wärmeübertrager 28 gleich
der abgeleiteten Wärmemenge über den Thermo-Elektrik-Generator
22 und das Wärmeleitblech 48 ist, wobei die
Wärmeableitung über das Wärmeleitblech 48 erst dann
einsetzt, wenn der Thermo-Elektrik-Generator 22 seine
Betriebstemperatur Tx erreicht hat beziehungsweise
sich die Betriebstemperatur Tx der maximalen Be
triebstemperatur Tmax nähert. Wie bereits bei den an
deren Ausführungsvarianten wird hier ein schnelles
Erreichen der Betriebstemperatur Tx sichergestellt
und ein Überschreiten der maximalen Betriebstempera
tur Tmax verhindert.
Claims (17)
1. Gastherme mit einer von Gas gespeisten thermischen
Quelle (Brenner), mit Einrichtungen zum Umwandeln der
von der thermischen Quelle gelieferten thermischen
Energie zum Erwärmen eines Mediums, insbesondere Was
ser, mit elektrisch betriebenen Hilfseinrichtungen
zum Betreiben der Gastherme und einem Thermo-Elek
trik-Generator zum Bereitstellen der elektrischen
Energie für die Hilfseinrichtungen, dessen Wärme
quelle von der thermischen Quelle gebildet wird und
der mit einer Wärmesenke der Gastherme in Wirkverbin
dung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme
quelle des Thermo-Elektrik-Generators (22) mit der
thermischen Quelle über einen steuerbaren Wärme
übertrager (28, 42) zur Temperaturbegrenzung in Ver
bindung steht.
2. Gastherme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeübertrager (28, 42) einerseits mit einem
thermischen Anschlußkontakt (24) des Thermo-Elektrik-Generators
(22) verbunden ist und andererseits einem
von dem Brenner (14) ausgehenden Abgaswärmestrom aus
gesetzt ist.
3. Gastherme nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (28)
aus einem thermisch gut leitfähigen Material geringer
Masse besteht.
4. Gastherme nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeübertrager (28)
eine Wärmeleiteinrichtung (30) zugeordnet ist, über
die ein Überdeckungsgrad des dem Abgaswärmestrom aus
besetzten Ende des Wärmeübertragers (28) mit dem
Brenner (14) veränderbar ist.
5. Gastherme nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleiteinrichtung
(30) horizontal zwischen dem Wärmeübertrager (28) und
dem Brenner (14) verschwenkbar ist.
6. Gastherme nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleiteinrichtung
(30) mit einem Bimetall (34) gekoppelt ist, dessen
Temperaturbasis der Anschlußkontakt (24) ist.
7. Gastherme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (28,
42) selber eine Temperaturbegrenzungseinrichtung bil
det.
8. Gastherme nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (28)
aus dem Abgaswärmestrom verschwenkbar ist.
9. Gastherme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeübertrager (28) vertikal verschwenkbar
ist, so daß sich sein Abstand zum Brenner (14) ver
größert.
10. Gastherme nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da
durch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (28)
als Bimetall (36) ausgebildet ist.
11. Gastherme nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Temperaturbasis des Bimetalls (36) von
dem Anschlußkontakt (24) gebildet ist.
12. Gastherme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (42)
ein Wärmetauscher (44) ist, der einerseits mit dem
Anschlußkontakt (24) und andererseits mit einer vom
zu erwärmenden Medium durchflossenen Leitung (18) ge
koppelt ist und der vom Abgaswärmestrom beaufschlagt
wird.
13. Gastherme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß dem Wärmeübertrager (28)
eine Wärmeableiteinrichtung (46) zugeordnet ist,
mittels der eine vom Thermo-Elektrik-Generator (22)
nicht benötigte Wärmemenge von dem Wärmeübertrager
(28) einer Wärmesenke zugeführt wird.
14. Gastherme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Wärmesenke ein Mantel (50) der Brenn
kammer (12) ist.
15. Gastherme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Wärmesenke die Leitung (18) ist.
16. Gastherme nach Anspruch 13 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wärmeableiteinrichtung (46) ein
Wärmeleitblech (48) ist, das einerseits thermisch
leitend mit dem Wärmeübertrager (28) und andererseits
thermisch leitend mit der Wärmesenke verbunden ist.
17. Gastherme nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß die Verbindungsstelle zwischen dem Wärme
leitblech (48) und dem Wärmeübertrager (28) - in Wär
meleitrichtung gesehen - nach dem thermischen An
schlußkontakt (24) des Thermo-Elektrik-Generators
(22) liegt.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
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BR9709119A BR9709119A (pt) | 1997-02-10 | 1997-12-03 | Aquecedora a gás |
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