DE19819411A1 - Wärmemaschine mit integrierter Brennwertnutzung und Abgaswäsche einschließlich Ökomodul - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmemaschine, bei der ein nach dem Tauchrohrprinzip arbeitender Heizkessel so verändert wurde, daß die Abgase, ehe sie in die Neutralisationsflüssigkeit treten, den größten Teil ihrer Wärme an einen vorzugsweise im Gegenstromprinzip arbeitenden Mehrzugwärmetauscher abgeben. Durch den Einsatz einer Wärmepumpe wird gewährleistet, daß die Temperatur in der Neutralisationsflüssigkeit auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, wodurch zu jeder Jahreszeit und unter jeglichen Betriebsbedingungen eine vollständige Nutzung der Kondensationswärme der Abgase gewährleistet wird, bei gleichzeitiger Nutzung der anfallenden Wärme für die Brauchwassererwärmung oder die Anhebung der Rücklauftemperatur. Durch eine Steuerung des Abgasventilators über einen Drucksensor der mit der Brennkammer verbunden ist, werden stets gleichbleibende Drücke in der Brennkammer garantiert. Durch die Gestaltung des Mehrzugwärmetauschers ist es möglich, daß der Flüssigkeitsspiegel des Neutralisationsbades und der Perlator- Abgasverteiler sich im oberen Bereich der Wärmemaschine befinden, und der Brauchwasserwärmer im unteren Bereich untergebracht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmemaschine mit einem oder mehreren eingebauten Gebläsebrennern, der oder die in einen Mehrzugwärmetauscher hineinragen, mit einem in der Wärmemaschine integrierten Wasserbad, welches den Mehrzugwärmetauscher umgibt, mit einem Ökomodul, mit einer eingebauten Anfahrentlastung und integrierter Brauchwassererwärmung und Bauteilen aus Kunststoff.

Wärmemaschinen dieser Art finden vorrangig Anwendung für Zentralheizungen und Warmwasseraufbereitungen kleiner und mittlerer Leistung.

Es sind nach dem Stand der Technik Heizkessel für Heizzwecke und Warmwasserbereitung bekannt. Diese Kessel erwärmen einen Wärmeträger durch das Verbrennen von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen in einer Brennkammer, die aus feuerfestem Material, wie Stahl, Grauguß, Edelstahl, Aluminium oder Keramik besteht. Die Wärme der Flamme bzw. der Abgase wird durch Kontakt mit den Wänden der Brennkammer bzw. der Nachschaltheizflächen an den Wärmeträger übertragen. Die Abgase, die trotz der Wärmeabgabe eine relativ hohe Temperatur haben und deren Schadstoffemission noch hoch ist, verlassen den Heizkessel und werden durch einen Schornstein abgeleitet.

In den letzten 20 Jahren wurden derartige Heizkessel in der Richtung konstruktiv verändert, daß zum einen der Wirkungsgrad derartiger Heizkessel erhöht und zum anderen die Schadstoffemission der Abgase verringert wurde.

Es sind Heizvorrichtungen bekannt, bei denen die Abgase eine Wärmeträgerflüssigkeit durchdringen, um so die Kondensationswärme zu nutzen.

So beschreibt das EP 0 466 748 einen Heizkessel für Heizzwecke, bei dem der Behälter für die Wärmeträgerflüssigkeit aus Kunststoff und die Wandung des Brennraumes aus einem gegen die auftretenden Temperaturen und die Säurebildung resistenten Material besteht, bei dem in der Wärmeflüssigkeit zur Verteilung der unterhalb des Brennraumes austretenden Verbrennungsgase eine Vorrichtung vorgesehen ist und dem seiner Wärmeträgerflüssigkeit ein Mittel zur Neutralisation beigegeben wird.

Dieser dort vorgestellte Heizkessel besteht aus einem Kunststoffbehälter, auf dessen Deckel ein nach unten gerichteter Gebläsebrenner befestigt ist. Unter diesem Deckel ist ein nach unten offenes Edelstahlrohr als Brennkammer fixiert. Im Ruhezustand sind Kessel und Brennkammer zur gleichen Höhe mit Wasser gefüllt. Vor dem Start des Brenners wird ein auf dem Kesseldeckel befindliches Gebläse, welches mit einem Rohr mit der Luftsäule über dem Wasser verbunden ist, in Gang gesetzt. Durch den nun über dem Wasserspiegel entstehenden Unterdruck hebt sich der Wasserspiegel und die Brennkammer wird wasserfrei. Nach dem nun zu erfolgenden Brennerstart werden die Abgase nach Verlassen der Brennkammer in kleine Bläschen verteilt und perlen durch das Wasser. Dabei geben die Abgasbläschen ihre Wärme und ihre Schadstoffe an das Wasser ab. Mit einer Temperatur, die nur etwas über der Wassertemperatur liegt, verlassen die Abgase über den Ventilator durch eine Abgasleitung den Kessel. Die Wärme wird über Wärmetauscher dem Kesselwasser entzogen und für Heizzwecke und/oder für die Warmwasserbereitung nutzbar gemacht. Dem Kesselwasser wird ein Neutralisationsmittel beigegeben, um die sich bildende Schwefelsäure zu neutralisieren.

Diesem beschriebenen einfachen Aufbau des Kessels stehen folgende Nachteile entgegen:

• - der Brennraum hat direkten Kontakt zum Wasser des Kessels. Dadurch herrscht in der Brennkammer stets eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit. Deshalb rosten die Brennerteile sehr stark.
• - Wenn der Brenner startet, verdampft das am Brenner und an der Brennkammerwandung befindliche Kondensat schlagartig, so daß es zu einem plötzlichen Anstieg des Abgasvolumens kommt. Daraus resultiert ein pulsierender Brennerstart, dem nur wenige auf dem Markt befindliche Brenner standhalten können. Ein sicherer Dauerbetrieb kann aus diesem Grunde nicht garantiert werden.
• - Um eine Kühlung der Brennkammer zu gewährleisten, muß während des Betriebes die gesamte Brennkammerlänge vom Kesselwasser umspült sein. Das Gebläse hat daher eine sehr große Wassersäule zu überwinden. Mit den am Markt befindlichen Ventilatoren sind derartig hohe Unterdrücke bei gleichzeitig hoher Volumenleistung nicht zu realisieren. Die benötigte elektrische Leistung wäre derartig hoch, daß es zu einer großen Wirkungsgradverschlechterung kommen würde.
• - Je mehr die Wasserhöhe verringert wird, desto mehr vergrößert sich die ungekühlte Fläche der Brennkammer. Dadurch kommt es durch die Wärmestrahlung zu einer Temperaturerhöhung der Abgase und des Deckels.
• - Für die Beheizung sind an kalten Tagen Vorlauftemperaturen von mindestens 60°C erforderlich. Bei 47°C hört die Kondensation der im Abgas enthaltenen Kondensatwassermenge auf. Bei einer Abgastemperatur von über 60°C sind die Abgase mit der aus der Verbrennungsluftfeuchtigkeit und der aus dem Verbrennungsprozeß stammenden Kondensatmenge noch nicht gesättigt. Die Abgase nehmen daher aus dem Kesselwasser noch erhebliche Mengen Wasser auf und transportieren dieses ins Abgassystem. Hier müßte nun ein Luft/Luft-Wärmetauscher oder ein Luft/Wasser-Wärmetauscher zum Einsatz kommen. Dabei könnte bei einem Luft/Luft-Wärmetauscher nur die dem Brenner zugeführte Verbrennungsluft als Kühlmittel dienen. Da die Verbrennungsluftmenge kleiner ist als die Abgasmenge und Luft ein sehr schlechter Wärmeträger ist, müßte ein solcher Wärmetauscher sehr groß sein. Eine Absenkung der Abgastemperatur auf erforderliche 30°C wäre auch dann nicht möglich. Ähnlich würde es bei einem Luft/Wasser-Wärmetauscher aussehen, bei dem Rücklaufwasser oder Brauchwasser das Kühlmittel wäre. Das zurückgewonnene Kondensat müßte dann zum Kessel zurückfließen und erneut erwärmt werden. Dieses nochmalige Erwärmen stellt einen hohen Wirkungsgradverlust dar.
• - Nach den gültigen DIN-Vorschriften kann es keinen Heizkessel aus Kunststoff geben.

Weiterhin ist ein Heizkessel nach DE 195 09 461 bekannt, der nach dem gleichen Prinzip arbeitet. Dieser Heizkessel soll einige Nachteile des vorher beschriebenen Patentes beheben. So wurde in das Tauchrohr eine Umkehrbrennkammer angeordnet, die einen direkten Kontakt der Brennerflamme mit der Wärmeträgerflüssigkeit verhindert und ein Hineintropfen von unverbranntem Heizöl unterbindet. Weiterhin soll die Abgastemperatur dadurch herabgesetzt werden, daß das Tauchrohr als Wärmetauscher ausgebildet ist und einen großen Teil der Abgaswärme ableiten soll. Da bei dieser Ausführung nur die innere Wandung des als Wärmetauscher ausgebildeten Tauchrohres als Heizfläche dient, ist die Heizflächenbelastung derartig hoch, daß es nur zu einer ungenügenden Abkühlung des Abgases kommen kann. Bei der nachfolgenden Abkühlung der Abgase in der Wärmeträgerflüssigkeit und der Abkühlung der Wärmeträgerflüssigkeit treten die gleichen Probleme auf wie in der oben beschriebenen Erfindung.

Unter Beachtung der Nachteile aus dem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen.

Es wurde eine Wärmemaschine entwickelt mit integrierter Abgaswäsche, die einen hohen Wirkungsgrad besitzt, einfach und kostengünstig herzustellen und zu bedienen ist, die den Latentwärmeanteil der Abgase ausnutzt, die die Schadstoffemissionen der Verbrennungsabgase weitgehend minimiert und diese umweltfreundlich aus dem Heizkessel ableitet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wurde eine Wärmemaschine mit integrierter Abgaswäsche entwickelt, welche in kompakter Bauweise ausgeführt ist, bei der auf dem Deckel der Wärmemaschine ein Brenner angeordnet ist, dessen Brennerrohr in den sich unterhalb des Deckels befindlichen Brennraum eines mehrwandigen Mehrzugwärmetauschers hineinragt, an dessen Ende sich ein Abgasverteiler befindet, wobei die Abgase mit einem Unterdruck erzeugenden Ventilator, der ebenfalls auf dem Deckel angebracht ist, abgesaugt werden. Damit ist gewährleistet, daß die heißen Abgase des Brenners nicht direkt mit der Flüssigkeit der Abgaswäsche in Kontakt treten können.

Durch den Brennraum werden die Abgase nach unten geleitet und treffen auf den Boden des Mehrzugwärmetauschers. Die Abgase werden dort um 180°C umgelenkt und in einem weiteren Zug nach oben geführt. Dort erfolgt eine weitere Umlenkung um 180°C. Die Anzahl der Züge wird durch die Bauweise des Mehrzugwärmetauschers bestimmt. Auf diesem Wege geben die Abgase den größten Teil ihrer Wärme durch die Heizfläche des Brennraumes und die Nachschaltheizflächen an die sich im Mehrzugwärmetauscher befindliche Wärmeträgerflüssigkeit ab. Der Mehrzugwärmetauscher ist mit seinem Vor- und Rücklauf an das Heizungssystem angeschlossen. Eine Verbesserung des Wärmeüberganges im Brennraum wird durch den optimalen Einsatz eines Keramik-Wärmestrahlers erreicht. Am unteren Rand des letzten Zuges befindet sich der Luftverteiler, der nach dem Perlator-Prinzip aufgebaut ist. Hier sammeln sich die Abgase und treten durch die Aufnahme des Perlators in die Flüssigkeit der Abgaswäsche der Brennwertmaschine. Die Abgase, die mit ca. 100 bis 120°C den letzten Abgaszug verlassen, werden dort auf eine Temperatur, die nur wenig über der Temperatur der Flüssigkeit der Abgaswäsche liegt, abgekühlt. Eine Erwärmung der Flüssigkeit der Abgaswäsche durch das Abgas wird durch den kontinuierlichen Abtransport von Wärme durch den Verdampfer einer Wärmepumpe verhindert. Dadurch wird erreicht, daß die Abgase das System mit einer Temperatur zwischen 8 bis max. 30°C bei jeder Jahreszeit und bei beliebiger Betriebsweise verlassen. Ruß, Staub und einige Schadstoffe, wie z. B. SO₂, werden im Wasserbad gebunden. Alle nicht mit den heißen Abgasen in Berührung kommenden Bauteile der Wärmemaschine sollen kostengünstig aus nichtferritischen Werkstoffen gefertigt werden. Unterhalb des Wasserbades zur Abgaswäsche befindet sich, von diesem wasserdicht abgetrennt, eine Kammer, in die der Mehrzugwärmetauscher hineinragt. Diese Kammer ist drucklos mit einer Wärmetauscherflüssigkeit gefüllt. In ihr befindet sich eine Rohrschlange, durch die bei Bedarf heißes Heizungswasser fließt, um die Wärmetauscherflüssigkeit aufzuheizen. Durch eine weitere Rohrschlange fließt Brauchwasser, welches der Wärmetauscherflüssigkeit die gespeicherte Wärme entzieht und zum Verbraucher leitet. In diese Kammer kann auch direkt Brauchwasser eingeleitet werden. Im unteren Teil dieser Kammer befindet sich der Kondensator der Wärmepumpe, der die der Abgaswäsche entzogene Wärme dort wieder abgibt. Dieser Kondensator kann auch dazu dienen, die Rücklauftemperatur des Mehrzugwärmetauschers anzuheben.

Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Gesamtansicht der Wärmemaschine in Schnittdarstellung. Es bedeuten: 1 Mehrzugwärmetauscher, 2 Außenhülle aus nichtferritischen Werkstoffen, 3 Trennwand aus nichtferritischem Werkstoff, 4 Deckel aus nichtferritischem Werkstoff, 5 Regelung, 6 Gebläsebrenner für Öl oder Gas, 7 Abdeckhaube aus nichtferritischem Werkstoff, 8 Abgasventilator, 9 Abgasleitung aus nichtferritischem Werkstoff, 10 Abgasrezirkulation (extern), 11 Verdampfer (Wärmepumpe), 12 äußeres Rohr mit Perlator-Abgasverteiler und Rand aus nichtferritischem Werkstoff, 13 Dosiereinrichtung für Neutralisationsmittel, 14 Keramik-Wärmestrahler als Option, 15 Strömungsrichtung Heizmittel, 16 Strömungsrichtung Abgas, 17 Kondensator (Wärmepumpe), 18 Stützring aus nichtferritischem Werkstoff, 19 Raum für Ökomodul, 20 Neutralisationsflüssigkeit und Kondensataufnahme, 21 Wärmeträgerflüssigkeit, 22 Sammler, 23 Abgashülse, 24 Rohr, HV Heizungsverlauf, HR Heizungsrücklauf, KW Kaltwasser, WW Warmwasser, XXX Wärmedämmung.

Weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Bauteile: Kondensatorüberlauf, Temperatursensoren, Drucksensoren, Verdichter (Wärmepumpe), Drossel (Wärmepumpe), Umwälzpumpe, Rohrleitungen, Brennstoffleitungen, Verbindungselemente, ein im Deckel angebrachtes Rohr, welches bis zur Höhe der unteren Kante des Randes des Perlator- Abgasverteilers des äußeren Rohres reicht.

Im Behälter 2 ist der Mehrzugwärmetauscher 1 angeordnet. Dieser Mehrzugwärmetauscher 1 wird über einen Stützring 18 zum Boden des Behälters 2 abgestützt. Im oberen Teil ist der Mehrzugwärmetauscher 1 am Deckel 4 befestigt. Die konstruktive Ausbildung des Mehrzugwärmetauschers 1 ergibt sich aus der Darstellung nach der Fig. 1. Der Mehrzugwärmetauscher 1 ist im wesentlichen als Röhrenwärmetauscher aufgebaut. Die senkrecht stehenden Rohre 24 sind vorzugsweise kreisförmig angeordnet, können aber auch andere geometrische Formen annehmen. Je nach Anzahl der Züge können auf einem oder mehreren Kreisumfängen Rohre 24 angeordnet sein. Diese Rohre 24 müssen einen bestimmten Abstand voneinander haben. Die Rohrkreise enden unten und oben paarweise versetzt in Sammlern 22, die voneinander getrennt sind. Der innerste Rohrkreis hat oben einen eigenen Sammler 22. Dieser hat in der Mitte eine kreisrunde Öffnung, die so groß gewählt ist, daß der Keramik-Wärmestrahler 14 durchgeschoben werden kann. Auf diesem Sammler 22 befindet sich ein Zwischenflansch, auf dem der Brenner 6 befestigt wird. Außerdem ist auf dem inneren Sammler 22 der Anschluß für den Heizungsvorlauf HV angebracht. Bei einer geraden Anzahl von Rohrreihen ist am oberen Rand des äußeren oberen Sammlers 22 der Heizungsrücklauf HR angeordnet. Besteht jedoch der Wärmetauscher 1 aus einer ungeraden Anzahl von Rohrreihen, hat der äußerste Rohrkreis unten einen eigenen Sammler 22, an dem der Rücklauf HR angebracht ist. Die unteren Sammler 22 sind untereinander abgasdicht verbunden und als Doppelböden ausgeführt. Die Brennkammer des Wärmetauschers 1 wird durch eine Abgashülse 23 gebildet, die sich an die inneren Rohre anschmiegt. Die Abgashülse 23 endet in einem gewissen Abstand zum oberen oder zum unteren Sammler 22. Am jeweils entgegengesetzten Sammler 22 schließt die Abgashülse 23 gasdicht oder fast gasdicht ab. An der äußeren Rohrreihe schließt eine Abgashülse 23 gasdicht mit dem unteren Sammler 22 ab und endet in einem gewissen Abstand zum oberen Sammler 22. Bei mehreren Rohrreihen befinden sich zwischen den Rohrreihen weitere Abgashülsen 23. Bei jeder dieser Abgashülsen 23 befindet sich der Abstand zum Sammler 22 am entgegengesetzten Ende zur vorherigen Abgashülse 23. Dadurch wird gewährleistet, daß sich Abgas und Wärmeträgerflüssigkeit im Gegenstrom befinden. Um den oberen Bereich der äußeren Rohrreihe ist ein Rohr 12, in einem gewissen Abstand zur äußeren Rohrreihe, am Deckel 4 angebracht, wobei zwischen diesem Rohr 12 und dem Deckel 4 eine Wärmedämmung befestigt ist. Am unteren Rand des Rohres 12 ist der Perlator-Abgasverteiler 12 angebracht, an dessen äußerem Ende sich ein nach unten gezogener Rand befindet. Da das Rohr 12 wesentlich kürzer ist als die Brennkammer, befindet sich der Abgasverteiler 12 im oberen Bereich der Wärmemaschine. Daraus resultiert eine optimale Raumausnutzung innerhalb der Wärmemaschine, und der Abgasventilator 8 hat nur eine geringe Wassersäule zu überwinden. Unter dem Rand des Abgasverteilers 12 ist in einem bestimmten Abstand die Trennwand 3 angebracht, die den oberen Bereich, in dem sich die Flüssigkeit für die Abgaswäsche 20 befindet, vom unteren Bereich trennt, welcher von der Wärmeträgerflüssigkeit 21 für die Warmwasserbereitung drucklos ausgefüllt wird. Innerhalb der Neutralisationsflüssigkeit 20 befindet sich der Verdampfer 11 der Wärmepumpe. In diese Flüssigkeit 20 mündet auch das Auslaufröhrchen der Dosiereinrichtung 13 für ein Neutralisationsmittel. Außerdem ist dort eine Vorrichtung zum Ablassen des Kondensates angebracht. In der Wärmeträgerflüssigkeit 21 für die Brauchwassererwärmung befinden sich die Rohrregister für die Heizschlange die vom Heizungsvorlauf HV des Mehrzugwärmetauschers 1 gespeist wird, und das Rohrregister für die Warmwasserbereitung KW, WW. Um die Wärmeträgerflüssigkeit 21 vor Wärmeverlust zu schützen, ist an der Außenhülle 2 und an der Trennwand zur Neutralisationsflüssigkeit eine Wärmedämmung angebracht. Unter der Abdeckhaube 7 befinden sich der Brenner 6, der Ventilator 8, die Abgasleitung 9, die Abgasrezirkulation 10 sowie die Regelung 5.

Weg der Verbrennungs- bzw. der Abgase

Bei Stillstand des Kessels liegt die Neutralisationsflüssigkeit 20 in gleicher Höhe an der Innen- und Außenwand des äußeren Rohres 12 an, jedoch nicht höher als einen Zentimeter unter dem oberen Rand der äußeren Rauchgashülse des Mehrzugwärmetauschers, um ein Hineinlaufen von Neutralisationsflüssigkeit in die Brennkammer auszuschließen. Dadurch ist der Zwischenraum zwischen Mehrzugwärmetauscher 1 und äußerem Rohr 12 mit Neutralisationsflüssigkeit 20 gefüllt. Vor dem Brennerstart wird der Abgasventilator 8 eingeschaltet. Dadurch entsteht ein Differenzdruck zwischen der Luftsäule über der Neutralisationsflüssigkeit 20 und der Luftsäule im Brennraum des Mehrzugwärmetauschers 1. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß die Neutralisationsflüssigkeit 20 außen am äußeren Rohr 12 steigt, wodurch der Raum zwischen äußerem Rohr 12 und dem Mehrzugwärmetauscher 1 frei wird und sich ein zweiter Flüssigkeitsspiegel unter dem Perlator-Abgasverteiler 12 bildet. Die Druckdifferenz muß so groß sein, daß die Luft zwischen Abgasverteiler und unterem Flüssigkeitsspiegel durch die Löcher im Perlator-Abgasverteiler 12 entweichen kann. Der dabei entstehende Druckverlust muß ständig über den Abgasventilator 8 ausgeglichen werden, der in seiner Drehzahl durch einen Drucksensor, der im Brennraum untergebracht ist, gesteuert wird. Sobald auf diese Art und Weise der Abgasweg frei ist, startet der Brenner 6. Der Brennerstart wird durch ein im Deckel 4 eingeschobenes Rohr erleichtert, in dem die sich in diesem Rohr befindende Wassersäule den Startstoß des Brenners 6 abdämpft. In der Brennkammer bildet sich die Flamme aus. Bei Einsatz eines Wärmestrahlers 14 breitet sich die Flamme hauptsächlich im Wärmestrahler 14 aus. Neben der mit dem Wärmestrahler erreichten Rezirkulation der Flamme und den dabei erreichten Effekten wie Absenkung der Flammenparameter mit einer damit verbundenen Senkung der NOx- und CO-Werte, bewirkt dieser Wärmestrahler eine zusätzliche Wärmeübertragung durch kurzwellige Strahlung auf die Heizfläche. Die Heizgase treffen nun auf den Boden der Brennkammer des Mehrzugwärmetauschers 1. Wie bereits erwähnt, endet über dem Boden des Brennraumes die innere Abgashülse 23, die die Brennkammer bildet. In einem bestimmten Abstand ist eine weitere Abgashülse 23 angeordnet, die entgegengesetzt zur vorherigen endet. Durch die Zwischenräume, die sich durch den Abstand zwischen den Abgashülsen 23 und den Abständen zwischen den Rohren 24 bilden, gelangt das Abgas nach oben und von dort aus, je nach Anzahl der Züge, in den letzten oder in den nächsten Zug. Der obere Rand der äußeren Abgashülse 23 des Mehrzugwärmetauschers 1 hat einen bestimmten Abstand zur Wärmedämmung des Deckels 4, der so groß ist, daß die Abgase dort problemlos um 180°C umgelenkt werden können. Die auf ca. 100 bis 120°C abgekühlten Abgase werden nun in den letzten Zug, der von der äußeren Fläche der äußeren Abgashülse 23 des Mehrzugwärmetauschers 1 und diesen im oberen Bereich in einem bestimmten Abstand umschließenden äußeren Rohres 12 gebildet wird, gelöst. Durch den Perlator-Abgasverteiler am unteren Rand des äußeren Rohres 12 wird das Abgas in kleine Bläschen verteilt, die auf ihrem Weg nach oben durch die Wasch- oder Neutralisationsflüssigkeit 20 ihre letzte Restwärme und ihre Schadstoffe abgeben und nun auf Temperaturen unter 30°C abgekühlt und ohne Schadstoffe über den Abgasventilator 8 in die Abgasleitung 9 geleitet werden. Ein Teil der Abgase wird über die Leitung der Abgasrezirkulation 10 der Verbrennungsluft des Brenners 3 beigemischt, woraus sich unter anderem eine nochmalige NOx- Reduzierung ergibt.

Weg des Heizkreiswärmeträgers

Das durch den Deckel 4 geführte Rohr des Heizungsrücklaufes HR mündet je nach Ausführung auf dem äußeren oberen oder unteren Sammler 22 des Mehrzugwärmetauschers 1. Von dort fließt die Wärmeträgerflüssigkeit durch die Rohre 24 zum entgegengesetzten Sammler 22. Dort befinden sich je nach Ausführung eine weitere Rohrreihe oder der Heizungsvorlauf HV. Von dort gelangt die Wärmeträgerflüssigkeit über ein Dreiwegeventil entweder in den Heizungskreislauf, oder sie wird in den unteren Teil der Wärmemaschine geleitet, wo sich der Raum mit der Wärmeträgerflüssigkeit 21 für die Warmwasserbereitung befindet, und gibt die im Mehrzugwärmetauscher 1 aufgenommene Wärme wieder ab. Bevor die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit durch den Heizungsrücklauf HR in den Mehrzugwärmetauscher 1 zurückkehrt, wird die Wärmeträgerflüssigkeit vom Kondensator der Wärmepumpe vorgewärmt. Der Kondensator der Wärmepumpe bezieht seine Wärme vom Verdampfer der Wärmepumpe, der in der Neutralisationsflüssigkeit 20 untergebracht ist, und die Temperatur in der Neutralisationsflüssigkeit 20 auf einem niedrigen Niveau hält.

Steuerung des Abgasventilators

Durch einen externen Drucksensor, der über eine luftdichte Leitung mit dem Brennraum verbunden ist, wird der Abgasventilator 8 in seiner Drehzahl so geregelt, daß die Druckdifferenz zwischen dem Brennraum und dem äußeren atmosphärischen Luftdruck auf einem für die Verbrennung optimalen Wert gehalten wird. Dieser Wert ist in Abhängigkeit vom Brennertyp einstellbar und wird während des gesamten Betriebes unabhängig von den sich durch die Zunahme der Wassermenge und den Temperaturschwankungen ständig ändernden Betriebsparametern konstant gehalten.

Folgende Teile der Wärmemaschine können aus nichtferritischen Werkstoffen hergestellt werden:
die Außenhülle 1, die Trennwand 3, der Deckel 4, die Abdeckhaube 7, die Abgasleitung 9, die Abgasrezirkulationsleitung 10, die Dosiereinrichtung für flüssiges Neutralisationsmittel 13, der Stützring 18, der Kondensatüberlauf und das in den Deckel 4 eingeschobene Rohr zur Anfahrentlastung.

Claims (8)

1. Wärmemaschine für flüssige und gasförmige Brennstoffe, bei der die Erwärmung über einen eingebauten Öl- oder Gasgebläsebrenner durch direkten Kontakt der Verbrennungsphase mit der Heiz- und den Nachschaltheizflächen des Mehrzugwärmetauschers im Gegenstromprinzip erfolgt, wobei die Wärmeübertragung durch einen Wärmestrahler verstärkt werden kann, bei der die Abgase durch ein sich innerhalb der Wärmemaschine befindliches Neutralisationsbad geleitet werden, welches mit Hilfe einer Wärmepumpe auf sehr niedrigem Temperaturniveau gehalten wird, wodurch die Kondensationswärme des Brennstoffes vollständig ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nicht mit heißen Abgasen in Berührung kommende Teile der Wärmemaschine aus nichtferritischen Werkstoffen gefertigt sein können und der Mehrzugwärmetauscher aus einem gegen die auftretenden Temperaturen resistenten Material besteht, daß sich in der Neutralisationsflüssigkeit (20) ein am unteren Ende des äußeren Rohres (12) befestigter Perlator-Abgasverteiler befindet, der außen mit einem Rand versehen ist und daß der Neutralisationsflüssigkeit (20) ein Neutralisationsmittel beigegeben wird.

2. Wärmemaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der Neutralisationsflüssigkeit (20), von dieser wasserdicht durch eine Zwischenwand (3) getrennt, ein Raum befindet, der drucklos mit einer Wärmeträgerflüssigkeit (21) gefüllt ist, in der sich eine Rohrschlange befindet, die vom Mehrzugwärmetauscher (1) gespeist wird, in der weiterhin eine Rohrschlange für die der Warmwasserbereitung untergebracht ist und in der sich ein Ökomodul zur Nutzung alternativer Energien befindet.

3. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Deckel (4) geschobenes Rohr, welches bis zur unteren Kante des Randes des Perlator-Abgasverteilers des äußeren Rohres (12) reicht, als Anfahrentlastung des Brenners, als Revisionsöffnung und als Durchführungsmöglichkeit für Leitungen der Temperatur- und Drucksensoren dient.

4. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmepumpe die Neutralisationsflüssigkeit (20) mit seinem Verdampfer (11) kühlt, und mit der so gewonnenen Wärme den Rücklauf oder das Brauchwasser vorwärmt.

5. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz einer Wärmepumpe die Abgase zu jeder Jahreszeit und unter allen Betriebsbedingungen auf Temperaturen von weit unter 30°C abgekühlt werden.

6. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich unter anderem zwischen der Neutralisationsflüssigkeit (20) und der Wärmeträgerflüssigkeit (21) und unter dem Deckel (4) eine Wärmedämmung befindet.

7. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrzugwärmetauscher (1) aus Rohren (24) und Sammlern (22) besteht und durch Rauchgashülsen (23) eine Zwangsführung des Rauchgases im Gegenstromprinzip erreicht wird.

8. Wärmemaschinen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein luftdicht mit der Brennkammer verbundener Drucksensor und eine dazugehörige entsprechende Elektronik einen Abgasventilator (8) derart steuern, daß im Brennraum unabhängig von den Betriebsbedingungen konstante einstellbare Druckverhältnisse herrschen.