DE202006020902U1 - Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen - Google Patents

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Abstract

Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) für mobile Anwendungen, mit
– einem Warmwasserspeicher (12) mit einer Ausnehmung (14),
– einem in der Ausnehmung (14) des Warmwasserspeichers (16) angeordneten Brenner (16) für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, wobei der Brenner (16) thermisch mit dem Warmwasserspeicher (12) gekoppelt ist und eine Brennluftzuführeinrichtung (18) aufweist, und
– einer Heizmediumseintrittsöffnung, von der aus ein Heizmedium durch die Ausnehmung des Warmwasserspeichers zu einer Heizmediumsausgangsöffnung strömbar ist, wobei die Brennluftzuführeinrichtung (18) eine Luftleitvorrichtung (28) zur Erzeugung einer Brennluftströmung und einer Kühlluftströmung aufweist, wobei mittels der Brennluftströmung dem Brenner Brennluft zuführbar ist, mittels der Kühlluftströmung die Brennluftzuführeinrichtung (18) kühlbar ist, und die Kühlluft von dem Heizmedium verschieden ist und von dem Heizmedium separat geführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen.
  • Ein solches kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen ist beispielsweise aus der DE 297 22 802 U1 bekannt. Ein Brenner ist in einer Ausnehmung eines Warmwasserspeichers angeordnet, wobei der Warmwasserspeicher im Wesentlichen hohlzylinderförmig und der Brenner im Wesentlichen zylinderförmig ist. Der Brenner und der Warmwasserspeicher sind thermisch miteinander gekoppelt. Damit kann mittels eines Brenners Energie sowohl für das Heizungssystem als auch für das Warmwassersystem bereitgestellt werden.
  • Es ist wünschenswert, derartige kombinierte Heizungs-/Warmwassersysteme weiter zu verbessern, um sie unter den begrenzten Raumverhältnissen, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Wohnmobilen oder anderen Campingfahrzeugen sowie in Wasserfahrzeugen bestehen, einzusetzen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen zu schaffen, das betriebssicher ist, gut an vorgegebene Raumverhältnisse anpassbar ist und kostengünstig herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Das kombinierte Heizungs-/Warmwassersystem für mobile Anwendungen zeichnet sich aus durch einen Warmwasserspeicher mit einer Ausnehmung, und einen in der Ausnehmung des Warmwasserspeichers angeordneten Brenner für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, wobei der Brenner thermisch mit dem Warmwasserspeicher gekoppelt ist und eine Brennluftzuführeinrichtung aufweist, wobei die Brennluftzuführeinrichtung eine Luftleitvorrichtung mit einer Lufteintrittsöffnung, einer ersten Luftaustrittsöffnung und einer zweiten Luftaustrittsöffnung aufweist, und die erste Luftaustrittsöffnung so angeordnet ist, dass die Brennluftzuführeinrichtung kühlbar ist und die zweite Luftaustrittsöffnung so angeordnet ist, dass dem Brenner Brennluft zuführbar ist.
  • Die Luftleitvorrichtung ermöglicht es, mittels einer ersten Luftströmung zwischen der Lufteintrittsöffnung und der ersten Luftaustrittsöffnung Luft so durch die Brennluftzuführeinrichtung zu führen, dass diese gekühlt werden kann. Mittels einer zweiten Luftströmung zwischen der Lufteintrittsöffnung und der zweiten Luftaustrittsöffnung kann dem Brenner Brennluft zugeführt werden.
  • Damit kann sichergestellt werden, dass eine Kühlung der Brennluftzuführeinrichtung auch dann möglich ist, wenn das Heizungs-/Warmwassersystem stillsteht, so lange über die Brennluftzuführeinrichtung Luft von der Lufteintrittsöffnung zur ersten Luftaustrittsöffnung strömen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Brennluftzuführeinrichtung einen Kühlluftventilator auf. Damit ist eine aktive Kühlung der Brennluftzuführeinrichtung auch dann möglich, wenn das Heizungs-/Warmwassersystem stillsteht. Damit kann einer Überhitzung der Brennluftzuführeinrichtung wirkungsvoll entgegengewirkt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Brennluftzuführeinrichtung einen Brennluftventilator und einen Brennluftkanal auf, und der Brennluftkanal ist so angeordnet, dass die Brennluft dem Brenner unter Umgehung des Kühlluftventilators zuführbar ist.
  • Dies erlaubt es, die Brennluft unmittelbar aus der Umgebung über die Lufteintrittsöffnung dem Brenner zuzuführen, ohne dass diese vorher durch Teile der Brennluftzuführeinrichtung erwärmt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Brennluftzuführeinrichtung einen Brennluftventilator auf und der Brennluftventilator und der Kühlluftventilator sind von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung antreibbar.
  • Damit ist es möglich, eine Antriebsvorrichtung für einen der Ventilatoren einzusparen und so den Aufwand für die Bauelemente der Brennluftzuführeinrichtung gering zu halten. Des Weiteren ist es möglich, den Energiebedarf für die Brennluftzuführeinrichtung gering zu halten.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Brennluftzuführeinrichtung ein Abschirmelement auf, das an einer dem Warmwasserspeicher zugewandten Seite der Brennluftzuführeinrichtung angeordnet ist und mit dem die thermische Kopplung zwischen Brennluftzuführeinrichtung und Warmwasserspeicher reduzierbar ist.
  • Damit ist es möglich, den Wärmestrom vom Warmwasserspeicher zur Brennluftzuführeinrichtung durch ein auf passive Weise wirkendes Bauteil zu reduzieren.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Abschirmelement aus Aluminium. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Abschirmelement aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung. Dies hat den Vorteil, dass Aluminium und Magnesium-Aluminium-Legierungen ein geringes Gewicht des Abschirmelements ermöglichen. Des Weiteren kann das Abschirmelement als Gussteil gefertigt werden und in einfacher Weise mit anderen Bauteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen verbunden werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
  • Die Figuren zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des kombinierten Heizungs-/Warmwassersystems für mobile Anwendungen in einem Längsschnitt,
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des kombinierten Heizungs-/Warmwassersystems für mobile Anwendungen in einem Längsschnitt,
  • 3 einen Querschnitt durch das kombinierte Heizungs-/Warmwassersystem entlang der Linie III-III der 1, und
  • 4 einen Querschnitt durch das kombinierte Heizungs-/Warmwassersystem entlang der Linie IV-IV der 1.
  • Die Figuren zeigen ein kombiniertes Heizungs-/Warmwasser-System 10 für mobile Anwendungen mit einem Warmwasserspeicher 12, der eine Ausnehmung 14 aufweist. Der Warmwasserspeicher 12 ist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet, kann jedoch auch eine andere Geometrie aufweisen. In der Ausnehmung 14 des Warmwasserspeichers 12 ist ein Brenner 16 angeordnet. Der Brenner 16 hat in seinem Zentrum eine Brennkammer 42 und koaxial um diese herum ist ein Brenngaskanal 44 angeordnet. Über den Brenngaskanal 44 und eine Brenngasaustrittsöffnung 46 kann das Brenngas an die Umgebung abgeführt werden.
  • In der Ausnehmung 14 des Warmwasserspeichers 12 ist weiter zwischen dem Brenner 16 und dem Warmwasserspeicher 12 koaxial zu diesen ein Wärmeübertrager 17 mit Wärmeübertragerlamellen 17a angeordnet, mittels dem der Brenner 16 thermisch mit dem Warmwasserspeicher 12 gekoppelt ist. Der Wärmeübertrager 17 besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Über eine Heizmediumeintrittsöffnung 48 kann ein Heizmedium in die Ausnehmung 14 des Warmwasserspeichers 12 eintreten und über den Wärmeübertrager 17 mit den Wärmeübertragerlamellen 17a zu einer Heizmediumaustrittsöffnung 50 gelangen. Das Heizmedium ist vorzugsweise Luft, kann jedoch auch Wasser, gegebenenfalls in Kombination mit einem Frostschutzmittel, sein.
  • Der Brenner 16 weist eine Brennluftzuführeinrichtung 18 und eine Brennstoffzuführeinrichtung 19 auf. Die Brennluftzuführeinrichtung 18 weist eine Luftleitvorrichtung 28 auf. Die Luftleitvorrichtung 28 hat eine Lufteintrittsöffnung 20, eine erste Luftaustrittsöffnung 22 und eine zweite Luftaustrittsöffnung 24. In der Luftleitvorrichtung 28 ist nahe wenigstens einiger der Lufteintrittsöffnungen 20 ein Kühlluftventilator 30 angeordnet. Mit dem Kühlluftventilator 30 kann Zuluft 36 von außen in die Luftleitvorrichtung 28 eingebracht werden.
  • Die Brennluftzuführeinrichtung 18 weist weiter einen Brennluftventilator 27 auf, mittels dem Brennluft 37 über einen Brennluftkanal 26 dem Brenner 16 zugeführt werden kann. Die Brennluft 37 kann dabei vorzugsweise entweder direkt über die Lufteintrittsöffnung 20 (1) oder über die Lufteintrittsöffnung 20 und den Kühlluftventilator 30 (2) in die Brennluftzuführeinrichtung 18 eingebracht werden.
  • Ein weiterer Teil des Luftstroms, der durch den Kühlluftventilator 30 in die Luftleitvorrichtung 28 eingebracht wird, umspült als Kühlluft 38 vorzugsweise den Brennluftkanal 26 und gelangt über die erste Luftaustrittsöffnung 22 als Fortluft 39 wieder an die Umgebung.
  • Der Brennluftventilator 27 und der Kühlluftventilator 30 sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse 31 angeordnet, die vorzugsweise durch eine gemeinsame Antriebsvorrichtung 32 antreibbar ist. Brennluftventilator 27 und Kühlluftventilator 30 können jedoch auch durch separate Antriebsvorrichtungen angetrieben werden.
  • Die Brennluftzuführeinrichtung 18 weist weiter ein Abschirmelement 34 auf. Dieses ist auf einer dem Warmwasserspeicher 12 und dem Wärmeübertrager 17 zugewandten Seite der Brennluftzuführeinrichtung 18 angeordnet. Das Abschirmelement 34 besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Magnesium-Aluminium-Legierung. In dem als massives Bauteil ausgeführten Abschirmelement 34 kann insbesondere Wärme, die auf der der Brennluftzuführeinrichtung 18 zugewandten Seite des Warmwasserspeichers 12 und des Wärmeübertragers 17 abgegeben wird, aufgenommen werden. Es ist damit möglich, im Warmwasserspeicher 12 und Wärmeübertrager 17 auftretende Spitzenwärmemengen so abzupuffern, dass die Wärmeenergie nicht unmittelbar zu den übrigen Bereichen der Brennluftzuführeinrichtung 18 gelangen kann.
  • Im Folgenden soll die Funktion des kombinierten Heizungs-/Warmwassersystems 10 im Detail dargestellt werden:
    Zuluft 36 wird über die Lufteintrittsöffnung 20 in die Brennluftzuführeinrichtung 18 eingebracht und verteilt sich dort in Richtung auf die erste Luftaustrittsöffnung 22 und die zweite Luftaustrittsöffnung 24. Die durch die zweite Luftaustrittsöffnung 24 der Brennluftzuführeinrichtung 18 hindurchtretende Brennluft 37 wird mittels des Brennluftventilators 27 der Brennkammer 42 zugeführt. Über die Brennstoffzuführeinrichtung 19 wird vorzugsweise flüssiger Brennstoff, wie er auch zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird, der Brennkammer 42 zugeführt und dort mittels der Brennluft 37 verbrannt. Anstelle des flüssigen Brennstoffs kann jedoch auch gasförmiger Brennstoff eingesetzt werden. Das entstehende Brenngas wird über den Brenngaskanal 44 und die Brenngasaustrittsöffnung 46 als Abgas 40 nach außen geführt.
  • An der Heizmediumeintrittsöffnung 48 tritt ein Heizmedium, vorzugsweise Luft, in die Ausnehmung 14 des Wärmespeichers 12 zwischen dem Wärmespeicher 12 und dem Brenner 14 ein. Das Heizmedium wird in der Ausnehmung 14 des Warmwasserspeichers 12 insbesondere im Bereich des Wärmeübertragers 17 mit den Wärmeübertragerlamellen 17a erwärmt und tritt an der Heizmediumaustrittsöffnung 50 aus der Ausnehmung 14 aus. Das Heizmedium kann dann durch ein nicht weiter dargestelltes Heizmediumleitsystem einem Wärmeverbraucher, vorzugsweise einer Luftheizung bzw. einer Wasserheizung eines Campingfahrzeugs, eines Wohnmobils oder eines Wasserfahrzeugs, zugeführt werden.
  • Der Teil der Zuluft 36, welcher der ersten Luftaustrittsöffnung 22 zugeführt wird, umströmt als Kühlluft 38 insbesondere den Brennluftkanal 26 und das Abschirmelement 34 und kann diese so abkühlen.
  • Ist das kombinierte Heizungs-/Warmwassersystem 10 außer Betrieb, und befindet sich das Warmwasser des Warmwasserspeichers 12 auf einer hohen Temperatur, so kann Wärme vom Warmwasserspeicher 12 auf den Wärmeübertrager 17 mit den Wärmeübertragerlamellen 17a übertragen werden. Wärme kann dann vom Warmwasserspeicher 12 und vom Wärmeübertrager 17 abgegeben werden. Mittels des Abschirmelements 34 ist es möglich, den Wärmefluss von dem Warmwasserspeicher 12 und dem Wärmeübertrager 17 zu der Brennluftzuführeinrichtung 18 zu begrenzen. Insbesondere kann das Abschirmelement 34 als Pufferelement für die vom Wärmeübertrager 17 zur Brennluftzuführeinrichtung 18 fließende Wärmeenergie eingesetzt werden.
  • Sollte die Temperatur im Bereich der Brennluftzuführeinrichtung 18 zu hoch sein, so kann der Kühlluftventilator 30 über eine geeignete Steuereinrichtung in Betrieb genommen werden und Zuluft 36 über die Lufteintrittsöffnung 20 zur ersten Luftaustrittsöffnung 22 geführt werden, wobei die Kühlluft 38 die Brennluftzuführeinrichtung 18 abkühlen kann. Damit ist es möglich, Teile der Brennluftzuführeinrichtung 18, die hohen Temperaturen gegenüber empfindlich sind, mittels des Kühlluftventilators 30 und der Luftleitvorrichtung 28 wirksam vor einer zu hohen Wärmebelastung zu schützen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 29722802 U1 [0002]

Claims (7)

  1. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) für mobile Anwendungen, mit – einem Warmwasserspeicher (12) mit einer Ausnehmung (14), – einem in der Ausnehmung (14) des Warmwasserspeichers (16) angeordneten Brenner (16) für die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, wobei der Brenner (16) thermisch mit dem Warmwasserspeicher (12) gekoppelt ist und eine Brennluftzuführeinrichtung (18) aufweist, und – einer Heizmediumseintrittsöffnung, von der aus ein Heizmedium durch die Ausnehmung des Warmwasserspeichers zu einer Heizmediumsausgangsöffnung strömbar ist, wobei die Brennluftzuführeinrichtung (18) eine Luftleitvorrichtung (28) zur Erzeugung einer Brennluftströmung und einer Kühlluftströmung aufweist, wobei mittels der Brennluftströmung dem Brenner Brennluft zuführbar ist, mittels der Kühlluftströmung die Brennluftzuführeinrichtung (18) kühlbar ist, und die Kühlluft von dem Heizmedium verschieden ist und von dem Heizmedium separat geführt ist.
  2. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennluftzuführeinrichtung (18) einen Kühlluftventilator (30) aufweist.
  3. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennluftzuführeinrichtung (18) einen Brennluftventilator (27) und einen Brennluftkanal (26) aufweist und dass der Brennluftkanal (26) so angeordnet ist, dass die Brennluft dem Brenner (16) unter Umgehung des Kühlluftventilators (30) zuführbar ist.
  4. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennluftzuführeinrichtung (18) einen Brennluftventilator (27) aufweist und dass der Brennluftventilator (27) und der Kühlluftventilator (30) von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung (32) antreibbar sind.
  5. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennluftzuführeinrichtung (18) ein Abschirmelement (34) aufweist, das an einer dem Warmwasserspeicher (12) zugewandten Seite der Brennluftzuführeinrichtung (18) angeordnet ist und mit dem die thermische Kopplung zwischen Brennluftzuführeinrichtung (18) und Warmwasserspeicher (12) reduzierbar ist.
  6. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) aus Aluminium besteht.
  7. Kombiniertes Heizungs-/Warmwassersystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung besteht.
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