DE19754581A1

DE19754581A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Abgastemperatur in einem Heizgerät

Info

Publication number: DE19754581A1
Application number: DE19754581A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Peter Schricks; Hans-Werner Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: DE19754581C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung der Abgastemperatur in einem Heizgerät nach den Merkmalen der Hauptansprüche. Bei Heizgeräten, welche die Kondensationswärme des im Verbrennungsgas enthaltenen Wasserdampfes nutzen bzw. bei welchem das Abgas auf einen unter der Taupunkttemperatur liegenden Wert abgekühlt wird, muß das Abgas nach dem Verlassen des Wärmeübertragers wieder auf eine Temperatur hinter dem Gerät von mindestens 80°C erwärmt werden, damit die Abgasabführung kondensatfrei bleibt.

In der EP 772 011 A1 wird vorgeschlagen, die Abgastemperatur im Bedarfsfall durch einen geregelten Bypasskanal, der über ein in einem Abgasraum angeordnetes Ventilglied überwacht wird, anzuheben.

Vorteile der Erfindung

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine von der Brennerleistung abhängige Anhebung der Abgastemperatur erreicht, ohne daß zusätzliche Sensoren und Aktoren eingesetzt werden müssen. Die hohe Temperatur- und Staubbelastung in der Abgasabführung kann für die Funktion dieser Bauteile auf Dauer Probleme verursachen, so daß die erfindungsgemäße Lösung einfacher und robuster aufgebaut ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach den Hauptansprüchen möglich.

Mit zunehmender Brennerbelastung erhöht sich auch der Abgasvolumenstrom, wodurch der Staudruck des Abgases zunimmt. Mit zunehmendem Staudruck des Abgases nimmt im gewünschten Sinne der aus der Brennkammer über den Bypasskanal in die Abgasabführung eintretende heiße Verbrennungsgasstrom ab, und umgekehrt.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Bypasskanal so in die Abgasabführung einmündet, daß der Abgasstrom schräg oder gegensinnig auf den aus dem Bypasskanal austretenden Verbrennungsgasstrom trifft.

Der Bypasskanal ist in vorteilhafter Weise mit einer in die Abgasabführung ragenden radialen Öffnung ausgebildet, so daß die aus dem Bypasskanal ausströmenden heißen Verbrennungsgase nicht in direkten Kontakt mit den Wänden der Abgasabführung treten. Damit ist eine geringe thermische Beanspruchung der Abgasabführung gewährleistet.

Weiterhin findet eine vorteilhafte Wärmeableitung vom Bypasskanal zu der wasserführenden Wärmetauschereinheit des Heizgeräts statt, da der Bypasskanal unmittelbar an der Wärmetauschereinheit befestigt ist.

Dadurch, daß der Bypasskanal als gerader zylindrischer Stutzen ausgebildet ist, ist eine einfache Montage der Abgasabführung an die Wärmetauschereinheit möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt die interessierenden Teile eines Heizgeräts nach dem Ausführungsbeispiel und Fig. 2 eine vergrößere Darstellung des Bereiches X in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Heizgerät nach Fig. 1 hat einen Brenner 10, dem ein Brenngas-Luftgemisch durch ein nicht dargestelltes Gebläse zugeführt wird. Der Brenner 10 sitzt am oberen Ende einer Brennkammer 12, die durch eine Wärmetauschereinheit 14 nach unten und seitlich abgeschlossen ist. Stromab der Wärmetauschereinheit 14 ist ein Abgasraum 16 angeordnet, an dessen tiefster Stelle eine nicht dargestellte Kondensatabführung vorgesehen ist. Der Abgasraum 16 ist stromab als Abgasrohr 18 ausgebildet, das nach oben zu einem nicht mehr dargestellten Kamin- bzw. Außenwandanschluß geführt ist.

Die Brennkammer 12 ist mit einem Bypasskanal 20 verbunden, der unter Umgehung der Wärmetauschereinheit 14 unmittelbar in das Abgasrohr 18 einmündet. Wie Fig. 2 verdeutlicht, ist der Bypasskanal als gerader zylindrischer Stutzen 20 ausgebildet, dessen in das Abgasrohr 18 einmündendes Ende mit einer radialen Öffnung 22 versehen ist. Die Öffnung 22 im zylindrischen Stutzen 20 ist so im Abgasrohr 18 angeordnet, daß ein Teil des gestrichelt dargestellten Abgasstromes direkt auf die Öffnung 22 trifft. Am anderen Ende ist der zylindrische Stutzen 20 in eine Öffnung 23 der Wärmetauschereinheit 14 eingesetzt und mittels eines Flansches 24 an dieser befestigt. Die Wärmetauschereinheit 14 weist wasserführende Kanäle 26, 28 auf, so daß das darin strömende Wasser durch die heißen Verbrennungsgase, die entlang von Rippen 30 in Richtung des Abgasraumes 16 strömen, erhitzt wird. Die durch die Wärmetauschereinheit 14 abgekühlten Abgase strömen über den Abgasraum 16 in das Abgasrohr 18, das die Abgase schlußendlich ins Freie führt.

Um Kondensatanfall im Abgasrohr zu verhindern, funktioniert das Verfahren zur Anhebung der Abgastemperatur auf folgende Art und Weise:
Bei der Verbrennung in der Brennkammer 12 gelangt ein Teil der heißen Verbrennungsgase über den Bypasskanal 20 und die Öffnung 22 in das Abgasrohr 18, dadurch wird die Abgastemperatur in gewünschter Weise angehoben. Der Bypasskanal 20 ist dabei so dimensioniert, daß die Abgastemperatur nach der Zumischung von den heißen Verbrennungsgasen den vorgeschriebenen Minimalwert von 80°C nicht nennenswert übersteigt. Mit steigender Wärmeanforderung wird die Brennerleistung erhöht, wodurch auch die Abgastemperatur steigt. In diesem Fall muß nur noch ein kleinerer bzw. gar kein Verbrennungsgasstrom über den Bypasskanal 20 in das Abgasrohr 18 geleitet werden. Die Steuerung des Verbrennungsgasstroms erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Brennerleistung automatisch, da mit höherer Brennerleistung der Abgasvolumenstrom steigt wodurch gleichzeitig der dynamische Druck bzw. der Staudruck des Abgases im Abgasrohr 18 erhöht wird. Der höhere Staudruck im Abgasrohr 18 bewirkt, daß nur ein entsprechend kleinerer Verbrennungsgas-Volumenstrom über den Bypasskanal 20 und die Öffnung 22 in das Abgasrohr 18 treten kann.

Durch dieses Verfahren findet eine adaptive Erhöhung der Abgastemperatur über den Bypasskanal 20 statt, ohne daß zusätzliche Bauteile wie Sensoren und Aktoren eingesetzt werden müssen.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Abgastemperatur in einem Heizgerät mit einem durch ein Brennstoff-Luftgemisch gespeisten Brenner, einer Brennkammer und einer Wärmetauschereinheit, in welchem das Verbrennungsgas mindestens im unteren Leistungsbereich des Geräts unter dem Taupunkt des Wasserdampfes abkühlt, ferner mit einem Bypasskanal, der zur Rückerwärmung des Abgases auf einen für Kamin- bzw. Außenwandanschluß zulässigen Wert durch Wärmezufuhr aus dem Verbrennungsgas die Brennkammer mit einer Abgasabführung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Verbrennungsgases über den Bypasskanal (20) in die Abgasabführung (18) in Abhängigkeit von dem in der Abgasabführung (18) herrschenden Staudruck des Abgases gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmendem Staudruck des Abgases der durch den Bypasskanal (20) gelangende Volumenstrom des Verbrennungsgases abnimmt, und umgekehrt.

3. Heizgerät mit einem durch ein Brennstoff-Luftgemisch gespeisten Brenner, einer Brennkammer, und einer Wärmetauschereinheit, in welchem das Verbrennungsgas mindestens im unteren Leistungsbereich des Geräts unter den Taupunkt des Wasserdampfes abkühlt, ferner mit einem Bypasskanal, der zur Rückerwärmung des Abgases auf einen für Kamin- bzw. Außenwandanschluß zulässigen Wert durch Wärmezufuhr aus dem Verbrennungsgas die Brennkammer mit einer Abgasabführung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (20) so in die Abgasabführung (18) einmündet, daß der Abgasstrom schräg oder gegensinnig auf den aus dem Bypasskanal (20) strömenden Verbrennungsgasstrom trifft, wobei der wirksame Strömungsquerschnitt des Bypasskanals (20) ungesteuert ist.

4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (20) eine in die Abgasabführung (18) ragende radiale Öffnung (22) aufweist.

5. Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (20) an eine Öffnung der wasserführenden Wärmetauschereinheit (14) angeflanscht ist.

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (20) als gerader zylindrischer Stutzen ausgebildet ist.

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (20) einstückig mit der Wärmetauschereinheit (14) verbunden ist.