DE202006003153U1

DE202006003153U1 - Energierückgewinnungsmodul

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Publication number: DE202006003153U1
Application number: DE202006003153U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2016-03-02

Abstract

Energierückgewinnungsmodul für den Einsatz in mit Gas- oder Ölbrennern betriebenen Anlagen, insbesondere an Backöfen, bestehend aus einer geeigneten Anordnung von wärmetauschenden Einrichtungen sowie einem im rauchgasführenden Bereich angeordneten Ventilator, wobei das Energierückgewinnungsmodul am Ausgang des Brennerraumes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Energierückgewinnungsmodul aus einem extrem flachen Gehäuse (3) besteht, in dem eine Trennwand (13) den Innenraum in einen wärmetauschenden Bereich und in einen Ausgangskanalbereich (11), in dem der Ventilator (10) angeordnet ist, unterteilt, und im oberen Bereich des Innenraumes zwischen dem wärmetauschenden Bereich und dem Ausgangskanalbereich (11) eine Pendelklappe angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energierückgewinnungsmodul für den Einsatz in mit Gas- oder Ölbrennern betriebenen Anlagen, wie zum Beispiel Backöfen, ausgebildet als Beistellgerät oder als in einem Backofen integrierbares Gerät.
Mit dem Einsatz dieses Moduls kann, insbesondere bei Backöfen konventioneller Bauart, mittels Wärmeenergierückgewinnung der Energiebedarf erheblich reduziert werden.
Die bekannten Backöfen, die unter Verwendung von Wärmetauschern mit der Rückgewinnung von Abwärmeenergie arbeiten, weisen stets dieselbe Problematik auf. Es entstehen hohe Kondensatanteile, welche nicht vollständig entsorgt werden. Die Rauchgase werden extrem abgekühlt, so daß die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufbringt.
Energierückgewinnungsanlagen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere bei Bäckereiöfen ist es vorteilhaft, die in der erhitzten Abluft (Rauchgase) gespeicherte Energie zurückzugewinnen. Durch die hohen Backtemperaturen ergeben sich an gas- oder ölbefeuerten Anlagen Ablufttemperaturen von ca. 280 bis 320 °C, die für die Wärmerückgewinnung genutzt werden können.
Eine solche Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme von Backöfen ist aus der DE 31 39 183 A1 bekannt. In einem Gehäuse ist ein wasserbefüllter Wärmetauscher angeordnet. Die heiße Abluft verläßt den Ofen in Richtung des Gehäuses, passiert auf ihrem Weg den Wärmetauscher und verläßt diesen in Richtung Schornstein.
Ein mit einem Warmwasserbereiter zusammengeschlossener Bäckerei-Backofen ist aus der DE-AS 20 40 797 bekannt, bei dem unmittelbar an dem Backofen ein Wärmetauscher angebracht ist, welcher primärseitig von den Abgasen einer Backofen-Beheizung durchströmt ist und sekundärseitig an einem Warmwasserkessel angeschlossen ist.
Die Nutzung der Abwärme der bekannten technischen Lösungen ist mit wesentlichen Nachteilen behaftet.
Durch das starke Kühlen der Abgase kommt es zum Kondensieren eines Teils des enthaltenen Wasserdampfes. Dabei fallen aus dem Rauchgas aggressive Bestandteile aus, welche die Lebensdauer der Anlagen zur Rückgewinnung von Sekundärenergie verringern.
Um Korrosion zu vermeiden, müssen diese Anlagen aus korrosionsbeständigem Material gefertigt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei zu starker Abkühlung der Rauchgase die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufbringt. Aus diesem Grund werden meist kleinere Wärmetauscher verwendet, bei denen der größte Teil der Wärmeenergie ungenutzt bleibt.
Eine diese Nachteile verbessernde Einrichtung ist aus der DE 296 02 748 U1 bekannt, bei der der Rauchgasabzug des Backofenbrennraumes über einen Rauchgaswäscher mit einem Abluftsystem verbunden und in diesem ein Abluftventilator derart angeordnet ist, daß ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt wird, der es ermöglicht, im Kanalsystem gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem und eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen.
Aus dem DE 296 09 786 U1 ist eine wärmetauschende Einrichtung bekannt, die aus einem oder mehreren wasserbefüllten Zylindern, wobei im Inneren der Zylinder von Rauchgasen durchströmte Rohre und unterhalb dieser Zylinder der in einer oder mehrere Kassetten unterteilte drehbar gelagerte Rauchgaswäscher angeordnet ist.
In den einzelnen Kassetten des Rauchgaswäschers sind horizontal oder vertikal Schnecken oder Spiralen zur Granulatumwälzung angeordnet. Der Mantel des Rauchgaswäschers ist siebförmig ausgebildet und weist verschließbare Öffnungen zum Nachfüllen des Katalysatorgranulates auf.
Am Umfang des Rauchgaswäschers sowie an den Stirnseiten sind die Dichtungen angeordnet, so daß das vom Ventilator angesaugte Rauchgas den Rauchgaswäscher durchströmt.
Durch eine Sprüheinrichtung wird das Ganze mit Wasser beaufschlagt. Die Schadstoffe werden ausgewaschen und neutralisiert. Schmutz- und Schlammanteile sammeln sich im Absetzbecken der wasserbefüllten Wanne ab und können bei Bedarf abgelassen werden.
Über eine Pumpe wird das Wasser aus der Wanne unterhalb des Rauchgaswäschers entnommen und zur Sprüheinrichtung gefördert.
Aufgrund des Rauchgaswäschers ist diese Anlage konstruktiv sehr aufwendig.
Insgesamt benötigen die bisher bekannten Anlagen zur Energierückgewinnung einen relativ großen Platzbedarf. Eine Integration in bestehende Backöfen bzw. Heizungsanlagen ist oft nur unter großem baulichem Aufwand möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Energierückgewinnungsmodul unter Berücksichtigung der bekannten Nachteile zu schaffen, mit dessen Hilfe gas- oder ölbefeuerte Anlagen mit deutlich weniger Energieverlusten und damit unter erhöhter Wirtschaftlichkeit betrieben werden können. Das Modul soll dabei in einfachster Ausführung eine entsprechende Wärmerückgewinnung gewährleisten und sowohl als Beistellgerät bei bestehenden Backöfen oder als Einschub- oder Anbaumodul bei extrem flacher Bauweise Verwendung finden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Energierückgewinnungsmodul gelöst, das mit dem Rauchgasabzug des Brennraumes zu verbinden ist. Das erfindungsgemäße Energierückgewinnungsmodul ist so ausgebildet, daß es als Beistellgerät in extrem flacher Bauweise verwendet werden kann. Aufgrund der flachen Bauweise kann es auch in einem herkömmlichen Backofen verbaut werden, ohne daß sich die Abmessungen des Backofens groß verändern.
Das Energierückgewinnungsmodul besteht aus einem in einem flachen Gehäuse angeordneten mit einer Flüssigkeit durchströmten Wärmetauscher. Das Gehäuse weist einerseits einen Rauchgasabgang und andererseits einen Rauchgaseingang auf. Über den Rauchgaseingang werden die Abgase der Gas- oder Ölbrenner sowie der aus dem Backraum geleitete Schwaden in das Energierückgewinnungsmodul geleitet. Der Ausgang des Gehäuses ist direkt mit der Kaminanlage verbunden.
Der Vorlauf und der Rücklauf des Wärmetauschers ist mit einer die Abwärme verwertenden Anordnung verbunden. Diese kann beispielsweise eine Warmwasseranlage oder eine Heizungsanlage sein. Durch die Kühlung des Rauchgases bzw. des Rauchgas-/Schwadengemisches bildet sich ein Kondensat, das aufgefangen und neutralisiert wird.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die erfindungsgemäße Einrichtung näher beschrieben werden.
Es zeigen
1 – Schnitt durch das Energierückgewinnungsmodul
2 – Wärmetauscherblock
3 – Wärmetauscherblock
Das Energierückgewinnungsmodul gemäß 1 besteht aus einem extrem flachen Gehäuse 3 mit einem in diesem angeordneten Wärmetauscher, bestehend aus einem Wärmetauschrohr, welches von einer Flüssigkeit durchströmt wird und die aufgenommene Wärme abtransportiert, und den darauf angeordneten Lamellen 4. Die Lamellen 4 dienen zur Vergrößerung der wärmeaufnehmenden Flächen des Wärmetauscherohres. Vor- und Rücklauf 5; 2 sind mit einer nicht näher dargestellten Warmwasseranlage verbunden. Innerhalb des Gehäuses ist eine Trennwand 13 angeordnet, die den Ausgangskanal 11 vom Wärmetauscherbereich abgrenzt.
Der untere Bereich des Gehäuses 3 ist wannenförmig ausgebildet und dient der Aufnahme des Kondensats und des Neutralisierungsgranulats 15. Das neutralisierte Konzentrat kann über den Überlauf 16 abgeführt werden. Oberhalb der Wanne ist eine Reinigungstüre 14 vorgesehen, die der Kontrolle der Reinigung und zum Nachfüllen des Granulats dient. Weitere Reinigungsöffnungen 14 befinden sich auf der Oberseite des Gehäuses 3 und dienen der Kontrolle und Reinigung des Wärmetauschers.
Im Ausgangskanal 11 des Energierückgewinnungsmoduls sind ein Ventilator 10, eine Zugregelklappe 12 sowie eine Pendelklappe angeordnet.
Bei abgeschalteter Anlage befindet sich die Pendelklappe in der Ruhestellung 8. Dabei kann das Rauchgas bzw. das Rauchgas-/Schwadengemisch über den Rauchgas- und Schwadeneingang 1 direkt über den Rauchgasausgang 6 des Energierückgewinnungsmoduls in den Kamin geleitet werden.
Beim Einschalten des Ventilators 10 wird auf der Ausblasseite 9 ein Druck erzeugt und die Pendelklappe geht in ihre aktive Stellung 7 über. Dadurch wird der direkte Abzug des Rauchgases bzw. des Rauchgas-/Schwadengemisches in den Kamin unterbrochen. Das Rauchgas bzw. Rauchgas-/Schwadengemisch wird durch den im Ausgangskanal 11 angeordneten Ventilator 10 durch den Wärmetauscherbereich gesaugt.
Die Lamellen 4 und die Oberfläche des Wärmetauscherrohres nehmen die im Rauchgas bzw. Rauchgas-/Schwadengemisch enthaltene Wärme auf und geben sie an das innerhalb des Wärmetauscherrohres fließende Medium ab. Durch den ständigen Umlauf wird die aufgenommene Wärme aus dem Wärmetauscherbereich ab- und beispielsweise einer Warmwasseranlage zugeführt.
Durch den Wärmeentzug bildet sich innerhalb des Gehäuses 3 eine Kondensat, das in den wannenförmigen Bereich des Gehäuses 3 aufgefangen wird und mittels des Granulats neutralisiert wird. Vorzugsweise findet hier eine Entschwefelung statt. Es ist aber auch möglich, durch Einsatz eines weiteren speziell behandelten Granulats Stickoxide zu binden.
Um im genannten System immer ein gleichbleibendes Druck- bzw. Zugverhältnis während des Betriebes des Energierückgewinnungsmoduls zu gewährleisten, ist im Ausgangskanal 11 eine Zugregelklappe 12 angeordnet. Im Ausgangskanal 11 werden ständig die Druckverhältnisse gemessen, aus denen dann ein Stellsignal für den Öffnungsgrad der Zugregelklappe gebildet wird.
Im Havariefall, beispielsweise Überhitzung des Wärmetauscherbereiches, wird der Ventilator 10 abgeschaltet. Durch den fehlenden Druck auf der Ausblasseite 9 des Ventilators 10 fällt die Pendelklappe in ihre Ruhestellung 8. Das Rauchgas bzw. Rauchgas-/Schwadengemisch kann dann über den Eingang 1 und den Ausgang 6 des Energierückgewinnungsmoduls direkt in den Kamin geleitet werden.
Neben dem Lamellenwärmetauscher können auch Rohrbündelwärmetauscher (2) oder Plattenwärmetauscher (3) eingesetzt werden.
Beim Rohrbündelwärmetauscher – 2 – werden die Rauchgase bzw. das Rauchgas-/Schwadengemisch durch die Rohre 17 geleitet. Die Rohre 17 sind in einem quaderförmigen Block angeordnet, der mit einem Vorlauf 5 und einem Rücklauf 2 versehen ist.
Das flüssige Medium umströmt die im inneren des Blockes angeordneten Rohre 17 und nimmt dabei Wärme auf, die dann über den Rücklauf 2 zu einer die Wärme verwertenden Einrichtung geführt wird.
Eine weitere Ausführung des Wärmetauschers zeigt die 3. Der Wärmetauscher ist als Plattenwärmetauscher ausgebildet. Das Rauchgas bzw. Rauchgas-/Schwadengemisch durchströmt die zwischen den Platten 18 befindlichen Räume und gibt dabei seine Wärme an die Oberfläche der Platten 18 ab. Das innerhalb der Platten 18 fließende Medium nimmt die Wärme auf und transportiert diese zu einer die Wärme verwertenden Anlage, beispielsweise einer Warmwasseranlage.

1: Rauchgas- und Schwadeneingang
2: Rücklauf
3: Gehäuse
4: Lamellen
5: Vorlauf
6: Rauchgas Ausgang
7: Pendelklappe in aktiver Stellung
8: Pendelklappe in Ruhestellung
9: Ausblasseite Ventilator
10: Ventilator
11: Ausgangskanal
12: Zugregelklappe
13: Trennwand
14: Reinigungstüre
15: Neutralisationsgranulat
16: Überlauf Kondenswasser
17: Rohre
18: Platten (Plattentauscher)

Claims

Energierückgewinnungsmodul für den Einsatz in mit Gas- oder Ölbrennern betriebenen Anlagen, insbesondere an Backöfen, bestehend aus einer geeigneten Anordnung von wärmetauschenden Einrichtungen sowie einem im rauchgasführenden Bereich angeordneten Ventilator, wobei das Energierückgewinnungsmodul am Ausgang des Brennerraumes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Energierückgewinnungsmodul aus einem extrem flachen Gehäuse (3) besteht, in dem eine Trennwand (13) den Innenraum in einen wärmetauschenden Bereich und in einen Ausgangskanalbereich (11), in dem der Ventilator (10) angeordnet ist, unterteilt, und im oberen Bereich des Innenraumes zwischen dem wärmetauschenden Bereich und dem Ausgangskanalbereich (11) eine Pendelklappe angeordnet ist.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wärmetauschenden Bereich des Innenraumes des Gehäuses (3) ein Lamellenrohrwärmetauscher angeordnet ist, dessen Vorlauf (5) und Rücklauf (7) mit einer wärmeverwertenden Einrichtung verbunden sind.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wärmetauschenden Bereich des Innenraumes des Gehäuses (3) ein Plattenwärmetauscher angeordnet ist, dessen Vorlauf (5) und Rücklauf (7) mit einer wärmeverwertenden Einrichtung verbunden sind.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wärmetauschenden Bereich des Innenraumes des Gehäuses (3) ein Rohrbündelwärmetauscher angeordnet ist, dessen Vorlauf (5) und Rücklauf (7) mit einer wärmeverwertenden Einrichtung verbunden sind.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme und Neutralisation des sich im Innenraum des Gehäuses (3) bildenden Kondensats der untere Bereich des Gehäuses (3) wannenförmig ausgebildet und mit einem Granulat befüllt ist.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskanal (11) des Gehäuses (3) ein Ventilator (10), eine Zugregelklappe (12) und eine Pendelklappe angeordnet ist.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelklappe durch den auf der Ausblasseite (9) des Ventilators (10) entstehende Druck in ihre aktive Stellung (7) bringbar ist.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelklappe bei abgeschalteter Anlage automatisch in ihre Ruhestellung (8) fällt und den Durchgang des Rauchgases bzw. des Rauchgas-/Schwadengemisches in den Rauchgasausgang (6), der mit dem Kamin verbunden ist, freigibt.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die Zugregeklappe (12) während des Betriebes des Energierückgewinnungsmoduls gleichbleibende Druck- und Zugverhältnisse einstellbar sind.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Energierückgewinnungsmodul als Beistellgerät zu bestehende Anlagen ausgebildet ist.
Energierückgewinnungsmodul nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Energierückgewinnungsmodul als Einschubteil ausgebildet ist.