DE202014002500U1 - heating system - Google Patents
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Abstract
Heizsystem mit einem Holzgasreaktor zum Vergasen von Scheitholz und einem Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher zwei separate Baueinheiten bilden.Heating system with a wood gas reactor for gasifying logs and a heat exchanger, characterized in that the wood gas reactor and the heat exchanger form two separate structural units.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizsystem mit einem Holzgasreaktor zum Vergasen von Scheitholz und einem Wärmetauscher. Solche Heizsysteme werden auch als Scheitholzkessel bezeichnet.The present invention relates to a heating system with a wood gas reactor for gasifying logs and a heat exchanger. Such heating systems are also referred to as firewood boiler.
Bekannte Scheitholzkessel, insbesondere wenn sie für Scheite mit einem halben Meter Länge ausgelegt sind, sind im Regelfall sehr groß und haben ein hohes Gewicht von üblicherweise mehr als 600 kg. Dies macht die Installation der Scheitholzkessel gerade in kleinen Heizräumen sehr aufwändig, da große Zugangswege benötigt werden und hohe Gewichte bewegt werden müssen. Weiterhin sind bekannte Scheitholzkessel nur schwer an die jeweils gewünschten Einsatzbedingungen anpassbar und aufwändig in der Wartung und Reparatur.Known firewood boilers, in particular when designed for logs half a meter in length, are generally very tall and typically have a heavy weight of more than 600 kg. This makes the installation of log wood boilers very complicated, especially in small heating rooms, since large access paths are required and high weights must be moved. Furthermore, known firewood boilers are difficult to adapt to the respective desired operating conditions and complex in maintenance and repair.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Heizsystem der vorgenannten Art zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide an improved heating system of the aforementioned type.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Heizsystem gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a heating system according to
Das erfindungsgemäße Heizsystem umfasst dabei einen Holzgasreaktor zum Vergasen von Scheitholz und einen Wärmetauscher. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher zwei separate Baueinheiten bilden. Hierdurch ergibt sich eine erheblich leichtere Einbringung in kleine Heizräume, eine Erleichterung der Arbeit des Installateurs durch das geringere Gewicht der beiden Baueinheiten und eine schnellere und einfachere Arbeit. Weiterhin erlaubt die Modularität des Systems eine einfache Anpassung an die jeweilig gewünschte Situation, da beispielsweise bei einer gewünschten Änderung am Wärmetauscher der Holzgasreaktor nicht verändert werden muss und umgekehrt. Weiterhin ergibt sich eine einfachere Wartung und Reparatur, beispielsweise durch Austausch nur einer der beiden Komponenten.The heating system according to the invention comprises a wood gas reactor for gasifying firewood and a heat exchanger. According to the invention it is provided that the wood gas reactor and the heat exchanger form two separate units. This results in a much easier introduction into small boiler rooms, a simplification of the work of the installer by the lower weight of the two units and a faster and easier work. Furthermore, the modularity of the system allows easy adaptation to the respective desired situation, since, for example, when a desired change to the heat exchanger of the wood gas reactor does not have to be changed and vice versa. Furthermore, there is easier maintenance and repair, for example by replacing only one of the two components.
Das erfindungsgemäße System ist dabei vorteilhafterweise vertikal geteilt, sodass Holzgasreaktor und Wärmetauscher seitlich nebeneinander aufgestellt werden können. Vorteilhafterweise weisen der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher dabei jeweils separate Standbereiche auf, sodass sowohl der Holzgasreaktor, als auch der Wärmetauscher jeweils unabhängig voneinander aufgestellt werden können. Beispielsweise können Holzgasreaktor und Wärmetauscher jeweils separate Aufständerungen, beispielsweise über Standfüße, aufweisen.The system according to the invention is advantageously divided vertically, so that wood gas reactor and heat exchanger can be placed side by side. Advantageously, the wood gas reactor and the heat exchanger each have separate stand areas, so that both the wood gas reactor and the heat exchanger can each be set up independently of each other. For example, wood gas reactor and heat exchanger each have separate elevations, for example via feet, have.
Weiterhin vorteilhafterweise weisen der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher jeweils separate Gehäuse auf.Further advantageously, the wood gas reactor and the heat exchanger each have separate housing.
Das erfindungsgemäße Heizsystem weist vorteilhafterweise weiterhin einen Brennraum auf, in welchem eine Verbrennung des Holzgases erfolgt.The heating system according to the invention advantageously also has a combustion chamber in which combustion of the wood gas takes place.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Heizsystems kann der Brennraum dabei im Bereich des Holzgasreaktors angeordnet sein. In diesem Fall wird lediglich das heiße Rauchgas zum Wärmetauscher geführt.In a first possible embodiment of the heating system according to the invention, the combustion chamber can be arranged in the region of the wood gas reactor. In this case, only the hot flue gas is fed to the heat exchanger.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Brennraum dagegen zumindest teilweise in der durch den Wärmetauscher gebildeten Baueinheit angeordnet. Damit erfolgt im Wärmetauscher zumindest eine Nachverbrennung des Holzgases.In a preferred embodiment of the present invention, however, the combustion chamber is at least partially disposed in the structural unit formed by the heat exchanger. This is done in the heat exchanger at least one afterburning of the wood gas.
Durch diese Anordnung ergibt sich eine gleichmäßigere Gewichts- und Größenverteilung zwischen Holzgasreaktor und Wärmetauscher. Der Wärmetauscher bildet damit eine Kombination aus einem Brennraum und einem Wärmetauscher. Vorteilhafterweise weist der Wärmetauscher dabei einen Rohrwärmetauscher auf.This arrangement results in a more uniform weight and size distribution between wood gas reactor and heat exchanger. The heat exchanger thus forms a combination of a combustion chamber and a heat exchanger. Advantageously, the heat exchanger has a tube heat exchanger.
Besonders bevorzugt ist der Brennraum dabei im Bereich des Übergangs zwischen dem Holzgasreaktor und Wärmetauscher geteilt.Particularly preferably, the combustion chamber is divided in the region of the transition between the wood gas reactor and heat exchanger.
Der erfindungsgemäße Holzgasreaktor kann einen Luft- und/oder Gasauslass aufweisen, welcher mit einem Luft- und/oder Gasauslass des Wärmetauschers verbindbar ist. Hierdurch wird die zum Betrieb des Heizsystems notwendige Verbindung zwischen dem Holzgasreaktor und dem Wärmetauscher zur Verfügung gestellt.The wood gas reactor according to the invention can have an air and / or gas outlet, which can be connected to an air and / or gas outlet of the heat exchanger. As a result, the necessary for the operation of the heating system connection between the wood gas reactor and the heat exchanger is provided.
Über die Verbindung zwischen dem Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors und dem Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers wird vorteilhafterweise das im Holzgasreaktor erzeugte Gas und/oder das bei dessen Verbrennung entstehende Rauchgas in den Wärmetauscher überführt.Via the connection between the air and / or gas outlet of the wood gas reactor and the air and / or gas inlet of the heat exchanger, the gas generated in the wood gas reactor and / or the flue gas formed during its combustion is advantageously transferred into the heat exchanger.
Die Zündung des Gases kann dabei bereits im Holzgasreaktor erfolgen, sodass im Wärmetauscher lediglich ein Nachbrand erfolgt oder überhaupt nur das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas zum Wärmetauscher fließt. Alternativ kann die Zündung des Holzgases jedoch auch erst im Wärmetauscher erfolgen.The ignition of the gas can already take place in the wood gas reactor, so that in the heat exchanger only a afterburn takes place or even only the resulting during combustion flue gas flows to the heat exchanger. Alternatively, however, the ignition of the wood gas can only be done in the heat exchanger.
Der Ort der Zündung kann dabei auch von dem konkret eingesetzten Brennmaterial abhängen. Bevorzugt bilden der Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors und der Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers dabei einen Brennkanal.The location of the ignition can also depend on the actual fuel used. Preferably, the air and / or gas outlet of the form Wood gas reactor and the air and / or gas inlet of the heat exchanger while a combustion channel.
Weiterhin vorteilhafterweise wird über den Luft- und/oder Gasauslass auch Sekundärluft zum Wärmetauscher geführt. Die Sekundärluftzuführung zum Gasstrom kann dabei bereits im Bereich des Holzgasreaktors, im Bereich der Verbindung zwischen Holzgasreaktor und Wärmetauscher, oder im Bereich des Wärmetauschers erfolgen.Further advantageously, secondary air is also conducted to the heat exchanger via the air and / or gas outlet. The secondary air supply to the gas stream can already take place in the region of the wood gas reactor, in the region of the connection between wood gas reactor and heat exchanger, or in the region of the heat exchanger.
Vorteilhafterweise ist die Verbindung zwischen dem Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors und dem Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers als Rohr-in-Rohr-Steckverbindung ausgestaltet. Hierdurch kann trotz der separaten Baueinheiten für Holzgasreaktor und Wärmetauscher und den eventuell durch Wärmeausdehnung auftretenden unterschiedlichen Bewegungen dieser Baueinheiten eine langfristig dichte Verbindung hergestellt werden. Gegebenenfalls können dabei Dichtschnüre zur Abdichtung des Rohr-in-Rohr-Stecksystems eingesetzt werden.Advantageously, the connection between the air and / or gas outlet of the wood gas reactor and the air and / or gas inlet of the heat exchanger is designed as a tube-in-tube connector. In this way, despite the separate units for wood gas reactor and heat exchanger and possibly occurring due to thermal expansion different movements of these units a long-term tight connection can be made. If necessary, sealing cords can be used to seal the pipe-in-pipe plug system.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors ein Übergangsstück, welches einen Brennkanal aufweist. Dabei kann das Übergangsstück einen Brennkanal aufweisen, durch welchen das Holzgas vom Holzgasreaktor zum Wärmetauscher strömt, wobei das Holzgas im Bereich des Brennkanals bereits zünden kann.In an advantageous embodiment of the present invention, the air and / or gas outlet of the wood gas reactor comprises a transition piece, which has a combustion channel. In this case, the transition piece may have a combustion channel through which the wood gas flows from the wood gas reactor to the heat exchanger, wherein the wood gas can already ignite in the region of the combustion channel.
Alternativ oder zusätzlich kann das Übergangsstück separate Gas- und Sekundärlufteingänge aufweisen.Alternatively or additionally, the transition piece may have separate gas and secondary air inlets.
In einer ersten Ausführungsform kann das Übergangsstück dabei den Gasstrom und den Sekundärluftstrom separat zum Wärmetauscher führen, sodass die Sekundärluftzuführung zum Gasstrom erst im Bereich des Wärmetauschers erfolgt.In a first embodiment, the transition piece can thereby lead the gas flow and the secondary air flow separately to the heat exchanger, so that the secondary air supply to the gas flow takes place only in the region of the heat exchanger.
In einer zweiten, bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Sekundärluftzuführung zum Gasstrom dagegen im Übergangsstück. Hierdurch wird bereits ein Gemisch aus Holzgas und Sekundärluft zum Wärmetauscher geführt.In a second, preferred embodiment of the present invention, however, the secondary air supply to the gas stream takes place in the transition piece. As a result, a mixture of wood gas and secondary air is already fed to the heat exchanger.
Das Übergangsstück bildet damit ein Düsenelement, in welchem bevorzugt die Sekundärluft in den durch das Übergangsstück gebildeten Brennkanal eingedüst wird.The transition piece thus forms a nozzle element in which preferably the secondary air is injected into the combustion channel formed by the transition piece.
Das Übergangsstück kann dabei zwei separate Luftführungen und/oder Düsen für den Sekundärluftstrom aufweisen.The transition piece can have two separate air ducts and / or nozzles for the secondary air flow.
Das Übergangsstück ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung als ein Schweiß- oder Gussteil ausgeführt.The transition piece is designed in an advantageous embodiment as a welded or cast part.
Das erfindungsgemäße Übergangsstück kann in einer bevorzugten Ausgestaltung über eine Dichtung, insbesondere eine Flachdichtung mit dem Rohr in Verbindung stehen, welches die Verbindung zum Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers herstellt. Dadurch ist auch hier eine sichere Abdichtung gewährleistet. Insbesondere stellt das Rohr, welches die Verbindung zum Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers herstellt, dabei ein mit dem Gehäuse des Holzgasreaktors dicht verbundenes, insbesondere verschweißtes Bauelement dar. Vorteilhafterweise weist das Rohr dabei in seinem Inneren oder an seinem Ende einen flächig ausgebildeten Anschlagbereich auf, an welchem ein ebenfalls flächig ausgebildeter Anschlagbereich des Übergangsstückes dichtend anliegt.In a preferred embodiment, the transition piece according to the invention can communicate with the pipe via a seal, in particular a flat gasket, which establishes the connection to the air and / or gas inlet of the heat exchanger. As a result, a secure seal is guaranteed here. In particular, the tube that makes the connection to the air and / or gas inlet of the heat exchanger, while a tightly connected to the housing of the wood gas reactor, in particular welded component. Advantageously, the tube has in its interior or at its end a flat stop area on, on which a likewise flat design stop area of the transition piece sealingly abuts.
Erfindungsgemäß kann dabei sowohl das Holzgas, als auch die Sekundärluft über den Holzgasreaktor zum Wärmetauscher geführt werden, wobei die Mischung gegebenenfalls bereits im Holzgasreaktor oder im Übergangsbereich erfolgen kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche Luftströme im Bereich des Holzgasreaktors angesteuert werden können. Eine separate Luftsteuerung im Bereich des Wärmetauschers ist hierdurch nicht mehr notwendig.According to the invention, both the wood gas and the secondary air can be conducted via the wood gas reactor to the heat exchanger, wherein the mixture can optionally already take place in the wood gas reactor or in the transition region. This results in the advantage that all air flows in the region of the wood gas reactor can be controlled. A separate air control in the region of the heat exchanger is thereby no longer necessary.
Vorteilhafterweise weist der Holzgasreaktor dabei eine Primärluftsteuerung und eine Sekundärluftsteuerung auf. Insbesondere können dabei Steuerschieber, bevorzugt in Form von Drehschiebern, vorgesehen sein, über welche die Primärluft und die Sekundärluft angesteuert werden können. Vorteilhafterweise werden die Steuerschieber dabei motorisch bewegt, wobei der Holzgasreaktor bevorzugt eine elektronische Steuerung zur Ansteuerung der Luftströme aufweist.Advantageously, the wood gas reactor has a primary air control and a secondary air control. In particular, spool valves, preferably in the form of rotary valves, can be provided, via which the primary air and the secondary air can be controlled. Advantageously, the spool are thereby moved by a motor, wherein the wood gas reactor preferably has an electronic control for controlling the air flows.
Bei dem erfindungsgemäßen Heizsystem weisen der Holzgasreaktor und/oder der Wärmetauscher bevorzugt einen eigenen Wasserkreislauf auf. Durch die Trennung zwischen Holzgasreaktor und Wärmetauscher wird dabei auch eine separate Ausgestaltung der Wasserkreisläufe notwendig. Vorteilhafterweise ist der jeweilige Wasserkreislauf dabei so aufgebaut, dass die Wasserzirkulation allein aufgrund der Wärmekonvektion erfolgt. Hierdurch kann auf eine Pumpe im Heizkreislauf verzichtet werden.In the heating system according to the invention, the wood gas reactor and / or the heat exchanger preferably have their own water cycle. The separation between wood gas reactor and heat exchanger while a separate design of the water circuits is necessary. Advantageously, the respective water cycle is constructed so that the water circulation takes place solely due to the heat convection. This can be dispensed with a pump in the heating circuit.
Dabei können der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher jeweils Anschlüsse aufweisen, welche eine Verbindung der jeweiligen Wasserkreisläufe erlauben. Die Verbindung kann dabei bevorzugt über Rohre und/oder Schläuche erfolgen, beispielsweise über Wellrippenrohre.In this case, the wood gas reactor and the heat exchanger can each have connections which allow a connection of the respective water circuits. The connection can preferably be made via pipes and / or hoses, for example via corrugated pipes.
Erfindungsgemäß können dabei mindestens zwei auf unterschiedlichen Höhen vorgesehene Verbindungen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise erfolgt dabei zumindest eine Verbindung in einem Fußbereich und in einem Kopfbereich der jeweiligen Wasserkreisläufe. Vorteilhafterweise sind jedoch mindestens drei Verbindungen vorgesehen, um eine entsprechende Schichtung in den jeweiligen Wasserkreisläufen zu erleichtern. According to the invention, at least two connections provided at different heights can be used. Advantageously, at least one connection takes place in a foot region and in a head region of the respective water circuits. Advantageously, however, at least three connections are provided to facilitate a corresponding stratification in the respective water circuits.
Vorteilhafterweise sind die beiden Baueinheiten dabei so miteinander verbindbar, dass nach der Verbindung die Kombination aus den beiden Modulen in gleicher Weise an externe Anschlüsse angeschlossen werden kann, wie die aus dem Stand der Technik bekannten ungeteilten Komplettsysteme.Advantageously, the two structural units can be connected to one another in such a way that, after the connection, the combination of the two modules can be connected in the same way to external connections, like the undivided complete systems known from the prior art.
Insbesondere können der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher dabei so miteinander verbindbar sein, dass jeweils nur eine der beiden Komponenten an das zu beheizende Warmwassersystem und/oder eine Abgasabführung angeschlossen werden muss. Insbesondere kann dabei lediglich ein Zufluss für Kaltwasser und ein Abfluss für Warmwasser vorgesehen sein, und/oder nur eine Luftzufuhr und nur eine Abgasabführung.In particular, the wood gas reactor and the heat exchanger can be connected to one another in such a way that in each case only one of the two components has to be connected to the hot water system to be heated and / or an exhaust gas removal system. In particular, only one inflow for cold water and one outflow for hot water can be provided, and / or only one air supply and only one exhaust gas removal.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, die Komponente ohne Anschluss an das zu beheizende externe Warmwassersystem an der höchsten Stelle Ihres Wasserkreislaufs mit dem Wasserkreislauf der Komponente mit dem Anschluss an das zu beheizende externe Warmwassersystem zu verbinden. Hierdurch ergibt sich eine Schwerkraftströmung vom Wasserkreislauf der Komponente ohne externen Anschluss zum Wasserkreislauf der Komponente mit externem Anschluss. Vorteilhafterweise ist der externe Anschluss für das Warmwasser dabei höher gelegen, als die Anschlüsse an den Wasserkreislauf der Komponente ohne externen Anschluss.Advantageously, it is provided to connect the component without connection to the heated external hot water system at the highest point of your water cycle with the water cycle of the component with the connection to the external hot water system to be heated. This results in a gravity flow from the water circuit of the component without external connection to the water circuit of the component with external connection. Advantageously, the external connection for the hot water is located higher than the connections to the water circuit of the component without external connection.
In einem möglichen Ausführungsbeispiel kann der Anschluss an das zu beheizende externe Warmwassersystem dabei beispielsweise über Anschlüsse des Wärmetauschers erfolgen.In one possible embodiment, the connection to the external hot water system to be heated can take place, for example, via connections of the heat exchanger.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist auch die Abgasabführung am Wärmetauscher angeordnet.In one possible embodiment of the invention, the exhaust gas removal is also arranged on the heat exchanger.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist jedoch der Wärmetauscher einen Rauchgasauslass und der Holzgasreaktor eine Rauchgaseinlass auf, welche miteinander verbindbar sind. Insbesondere kann hierdurch die Abgasabführung am Holzreaktor angeordnet werden. Die Verbindung kann als eine Rohr-in-Rohr Verbindung ausgestaltet sein.In a preferred embodiment of the present invention, however, the heat exchanger has a flue gas outlet and the wood gas reactor has a flue gas inlet, which can be connected to one another. In particular, this allows the exhaust gas removal to be arranged on the wood reactor. The connection can be designed as a tube-in-tube connection.
Vorteilhafterweise sind der Rauchgasauslass und der Rauchgaseinlass dabei jeweils an einer Seitenfläche des Gehäuses des Wärmetauschers bzw. des Holzgasreaktors angeordnet, insbesondere in einem oberen Bereich. Insbesondere kann das Rauchgas dabei in einen oberhalb der oberen Wasserhülle des Holzgasreaktors angeordneten Raum geführt werden, von wo aus es über eine bspw. an der Oberseite des Holzgasreaktors angeordnete Abgasabführung abgeführt wird.Advantageously, the flue gas outlet and the flue gas inlet are each arranged on a side surface of the housing of the heat exchanger or the wood gas reactor, in particular in an upper region. In particular, the flue gas can be guided into a space arranged above the upper water jacket of the wood gas reactor, from where it is discharged via an exhaust gas outlet arranged, for example, at the top of the wood gas reactor.
Vorteilhafterweise ist die Frischluftzufuhr am Holzgasreaktor angeordnet.Advantageously, the fresh air supply is arranged on the wood gas reactor.
Die vorliegende Erfindung umfasst neben dem Heizsystem aus Holzgasreaktor und Wärmetauscher weiterhin auch einen Holzgasreaktor bzw. einen Wärmetauscher für ein solches Heizsystem als solchen. Insbesondere kann es sich bei dem Holzgasreaktor bzw. dem Wärmetauscher dabei um Module handeln, welche auch separat eingesetzt bzw. ausgetauscht werden können.In addition to the heating system of wood gas reactor and heat exchanger, the present invention also includes a wood gas reactor or a heat exchanger for such a heating system as such. In particular, the wood gas reactor or the heat exchanger can be modules which can also be used or exchanged separately.
Die im Folgenden im Hinblick auf den Holzgasreaktor und den Wärmetauscher näher beschriebenen Merkmale dieser Komponenten sind selbstverständlich auch bevorzugte Ausgestaltungen der im erfindungsgemäßen Heizsystem zum Einsatz kommenden Komponenten.The features of these components described in more detail below with regard to the wood gas reactor and the heat exchanger are, of course, also preferred embodiments of the components used in the heating system according to the invention.
Die vorliegende Erfindung umfasst damit weiterhin einen Holzgasreaktor für ein Heizsystem, wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere bildet der erfindungsgemäße Holzgasreaktor damit eine separate, vom Wärmetauscher trennbare Baueinheit. Der Holzgasreaktor ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, wie dies oben im Hinblick auf das Heizsystem dargestellt wurde.The present invention thus further comprises a wood gas reactor for a heating system as described above. In particular, the wood gas reactor according to the invention thus forms a separate, separable from the heat exchanger assembly. The wood gas reactor is preferably designed as shown above with regard to the heating system.
Insbesondere kann der erfindungsgemäße Holzgasreaktor dabei einen Luft- und/oder Gasauslass aufweisen, welcher mit einem Luft- und/oder Gaseinlass eines Wärmetauschers verbindbar ist. Bevorzugt ist der Luft- und/oder Gasauslass dabei an einer Seitenfläche des Gehäuses des Holzgasreaktors angeordnet. Wie bereits oben näher beschrieben, kann es sich bei dem Luft- und/oder Gasauslass bevorzugt um ein Rohrelement handeln.In particular, the wood gas reactor according to the invention can have an air and / or gas outlet, which can be connected to an air and / or gas inlet of a heat exchanger. Preferably, the air and / or gas outlet is arranged on a side surface of the housing of the wood gas reactor. As already described in more detail above, the air and / or gas outlet may preferably be a tubular element.
Der erfindungsgemäße Holzgasreaktor weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Schubelement auf, welches eine Primärluftzufuhr für den Scheitholzbereich aufweist. Das Schubelement ist dabei vorteilhafterweise unterhalb einer Tür für den Scheitholzbereich in das Gehäuse des Holzgasreaktors einschiebbar und mit diesem verbindbar. Die Verbindung zwischen dem Schubelement und dem Gehäuse des Holzgasreaktors erfolgt dabei vorteilhafterweise durch Verschrauben.In a preferred embodiment, the wood gas reactor according to the invention has a pusher element which has a primary air supply for the firewood region. The thrust element is advantageously inserted below a door for the firewood area in the housing of the wood gas reactor and connected to this. The connection between the thrust element and the housing of the wood gas reactor is advantageously carried out by screwing.
Das Schubelement kann dabei gleichzeitig als Scheitholzauflage dienen. The thrust element can simultaneously serve as a log seat.
Das Schubelement kann dabei insbesondere kastenförmig ausgestaltet sein und in mindestens einer, bevorzugt mindestens drei Seitenwänden Primärluftleitungen aufweisen, über welche Primärluft in den Scheitholzbereich eingeleitet werden kann. Vorteilhafterweise ist die Primärluftzufuhr dabei steuerbar, insbesondere über mindestens einen Steuerschieber, welcher bevorzugt als Drehschieber ausgestaltet ist.The thrust element can be designed in particular box-shaped and have in at least one, preferably at least three side walls primary air lines, via which primary air can be introduced into the firewood area. Advantageously, the primary air supply is controllable, in particular via at least one spool, which is preferably designed as a rotary valve.
Dabei können in einer möglichen Ausführungsform eine Mehrzahl von Steuerschiebern zur Feinjustierung der Primärluftzufuhr eingesetzt werden. Bevorzugt sind dabei die Primärluftschieber teils manuell, teils elektrisch verstellbar. Die Feinjustierung erfolgt dabei durch die manuelle Verstellung der hierfür vorgesehenen Primärluftschieber, während die Steuerung der Primärluft während des Abbrandes über einen motorisch angetriebenen Steuerschieber erfolgt.In this case, in a possible embodiment, a plurality of spools for fine adjustment of the primary air supply can be used. Preferably, the primary air slide are partly manually, partly electrically adjustable. The fine adjustment is carried out by the manual adjustment of the purpose intended primary air slide, while the control of the primary air takes place during the burnup via a motor-driven spool.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Rückseite des Schubelementes ein Übergangsstück vorgesehen, welches durch das Einschieben des Schubelementes in das Gehäuse des Holzgasreaktors dichtend mit einem Anschlagbereich des am Gehäuse angeordneten Luft- und/oder Gasauslasses in Kontakt kommt. Hierdurch wird durch das Einschieben des Schubelementes in das Gehäuse gleichzeitig eine dichtende Verbindung mit dem Luft- und/oder Gasauslass hergestellt. Insbesondere weist das Übergangsstück dabei, wie bereits oben dargestellt, einen flächigen Anschlagbereich auf, welcher mit einem ebenfalls flächig ausgestalteten Anschlagbereich des Luft- und/oder Gasauslasses anliegt.In an advantageous embodiment, a transition piece is provided at the rear of the thrust element, which comes into contact with the sealing of the thrust element in the housing of the wood gas reactor sealingly with a stop region of the housing arranged on the air and / or gas outlet. As a result, a sealing connection with the air and / or gas outlet is produced by the insertion of the thrust element into the housing at the same time. In particular, the transition piece has, as already shown above, a flat stop area, which rests with a likewise flat designed stop area of the air and / or gas outlet.
Das Schubelement wird dabei bevorzugt seitlich in das Gehäuse des Holzgasreaktors eingeschoben.The thrust element is preferably inserted laterally into the housing of the wood gas reactor.
Das Schubelement kann dabei eine Sekundärluftdurchführung und/oder eine Gasabführung aufweisen, welche vorteilhafterweise mit dem Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors in Verbindung stehen.The thrust element can have a secondary air feedthrough and / or a gas outlet, which are advantageously in communication with the air and / or gas outlet of the wood gas reactor.
Vorteilhafterweise ist dabei die Sekundärluftdurchführung mit einem Sekundärlufteingang eines Übergangsstückes verbunden. Weiterhin vorteilhafterweise ist die Gasabführung mit einem Gaseingang eines Übergangsstückes verbunden. Vorteilhafterweise weist das Schubelement dabei eine Steueröffnung zur Steuerung der Sekundärluftzufuhr auf, insbesondere in Form eines Steuerschiebers, vorteilhafterweise in Form eines Drehschiebers. Dabei können weiterhin mindestens zwei separate Sekundärluftführungen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise sind die Luftströme durch die zwei separaten Sekundärluftführungen separat über Steuerschieber einstellbar. Vorteilhafterweise ist ein elektrisch angetriebener Steuerschieber vorgesehen, welcher den Gesamt-Sekundärluftstrom ansteuert.Advantageously, the secondary air feedthrough is connected to a secondary air inlet of a transition piece. Further advantageously, the gas outlet is connected to a gas inlet of a transition piece. Advantageously, the thrust element has a control opening for controlling the secondary air supply, in particular in the form of a control slide, advantageously in the form of a rotary valve. In this case, at least two separate secondary air ducts can furthermore be provided. Advantageously, the air streams through the two separate secondary air ducts are separately adjustable via spool. Advantageously, an electrically driven spool is provided, which controls the total secondary air flow.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Steueröffnungen und insbesondere die Steuerschieber für die Primärluftzufuhr und/oder die Sekundärluftzufuhr an der Vorderseite des Schubelementes vorgesehen.In a preferred embodiment of the present invention, the control openings and in particular the control slide for the primary air supply and / or the secondary air supply are provided on the front side of the push element.
Der Holzgasreaktor weist, wie bereits oben näher beschrieben, vorteilhafterweise einen Wasserkreislauf auf. Insbesondere kann der Holzgasreaktor dabei in Bereichen seiner Seitenflächen und/oder an seiner Oberseite eine wassergefüllte Hülle aufweisen. Insbesondere umgibt die wassergefüllte Hülle dabei den Scheitraum und/oder das Schubelement des Holzgasreaktors. Vorteilhafterweise weist die wassergefüllte Oberseite des Holzgasreaktors dabei an ihrer höchsten Stelle einen Anschluss auf, über welchen eine Verbindung mit dem Wasserkreislauf des Wärmetauschers erfolgen kann. Weiterhin vorteilhafterweise weist die wassergefüllte Hülle in einem Fußbereich und weiterhin vorteilhafterweise auch in einem mittleren Bereich einen entsprechenden Anschluss auf.The wood gas reactor has, as already described above, advantageously a water cycle. In particular, the wood gas reactor may have a water-filled shell in areas of its side surfaces and / or on its upper side. In particular, the water-filled casing surrounds the chute and / or the thrust element of the wood gas reactor. Advantageously, the water-filled top of the wood gas reactor at its highest point has a connection via which a connection with the water cycle of the heat exchanger can take place. Further advantageously, the water-filled casing has a corresponding connection in a foot region and furthermore advantageously also in a middle region.
Weiterhin vorteilhafterweise weist der Holzgasreaktor eine Scheitholztüre auf, über welche der Scheitholzraum befüllt werden kann. Vorteilhafterweise ist der Holzgasreaktor dabei so ausgestaltet, dass Scheitholz mit einer Scheitholzlänge von 50 cm eingesetzt werden kann.Further advantageously, the wood gas reactor has a Scheitholztüre over which the log wood space can be filled. Advantageously, the wood gas reactor is designed so that logs with a log length of 50 cm can be used.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin einen Wärmetauscher für ein Heizsystem, wie er oben beschrieben wurde. Insbesondere bildet der Wärmetauscher dabei eine separate Baueinheit.The present invention further includes a heat exchanger for a heating system as described above. In particular, the heat exchanger forms a separate structural unit.
Vorteilhafterweise ist der Wärmetauscher dabei so aufgebaut, wie dies bereits oben im Hinblick auf das Heizsystem dargestellt wurde. Insbesondere kann der Wärmetauscher dabei einen Luft- und/oder Gaseinlass aufweisen, welcher mit einem Luft- und/oder Gasauslass des Holzgasreaktors verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist der Luft- und/oder Gaseinlass dabei an einer Seitenfläche des Gehäuses des Wärmetauschers angeordnet. Wie oben ebenfalls näher dargestellt, ist der Luft- und/oder Gaseinlass vorteilhafterweise rohrförmig ausgestaltet.Advantageously, the heat exchanger is constructed as already shown above with regard to the heating system. In particular, the heat exchanger can have an air inlet and / or gas inlet, which can be connected to an air and / or gas outlet of the wood gas reactor. Advantageously, the air and / or gas inlet is arranged on a side surface of the housing of the heat exchanger. As also shown in more detail above, the air and / or gas inlet is advantageously designed tubular.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Brennraum in den Wärmetauscher integriert.In a preferred embodiment, a combustion chamber is integrated in the heat exchanger.
Insbesondere kann der Wärmetauscher dabei ein Brennraumelement mit einem Brennweg aufweisen, dessen Eingang an den Luft- und/oder Gaseinlass des Wärmetauschers anschließt. Bevorzugt ist der Brennweg dabei mäanderförmig ausgestaltet. In diesem Brennweg erfolgt dabei bevorzugt zumindest eine Nachverbrennung.In particular, the heat exchanger can have a combustion chamber element with a combustion path, the input of which connects to the air and / or gas inlet of the heat exchanger. Prefers the combustion path is meander-shaped. At least one afterburning takes place in this combustion path.
Der Wärmetauscher kann in einer möglichen Ausgestaltung eine Wartungstür aufweisen, über welche das Brennraumelement zugänglich ist.In one possible embodiment, the heat exchanger may have a service door, via which the combustion chamber element is accessible.
Oberhalb des Brennraumelementes kann eine Rauchgaskammer vorgesehen sein, in welche das Rauchgas aus dem Brennraumelement einströmt.Above the combustion chamber element may be provided a flue gas chamber into which the flue gas flows from the combustion chamber element.
Wie bereits oben dargestellt, weist der Wärmetauscher bevorzugt einen Wasserkreislauf auf. Insbesondere kann der Wärmetauscher dabei zumindest in Teilbereichen eine wassergefüllte Hülle aufweisen. Insbesondere können dabei ein Seiten- und ein Dachbereich eines Brennraums und/oder einer Rauchgaskammer als wassergefüllte Hülle ausgestaltet sein.As already stated above, the heat exchanger preferably has a water cycle. In particular, the heat exchanger can have a water-filled shell, at least in some areas. In particular, a side area and a roof area of a combustion chamber and / or a flue gas chamber can be designed as a water-filled shell.
Weiterhin vorteilhafterweise weist der Wärmetauscher einen Rohrwärmetauscher auf, in welchem das Abgas seine Wärme abgibt. Insbesondere kann dabei das Abgas über Rohre durch eine wassergefüllte Kammer geführt werden. Der Rohrwärmetauscher ist dabei vorteilhafterweise hinter dem Brennraumelement und/oder der Rauchgaskammer angeordnet.Further advantageously, the heat exchanger has a tube heat exchanger in which the exhaust gas gives off its heat. In particular, the exhaust gas can be passed through pipes through a water-filled chamber. The tube heat exchanger is advantageously arranged behind the combustion chamber element and / or the flue gas chamber.
Vorteilhafterweise weist der Wärmetauscher dabei wie oben beschrieben einen Kaltwasseranschluss und einen Warmwasseranschluss an das zu betreibende Heizsystem auf. Weiterhin weist der Wärmetauscher bevorzugt Anschlüsse zur Verbindung mit dem Wasserkreislauf des Heizgasreaktors auf.As described above, the heat exchanger advantageously has a cold water connection and a hot water connection to the heating system to be operated. Furthermore, the heat exchanger preferably has connections for connection to the water cycle of the heating gas reactor.
Holzgasreaktor und Wärmetauscher sind weiterhin bevorzugt so ausgestaltet, wie dies bereits oben im Hinblick auf das Heizsystem dargestellt wurde.Wood gas reactor and heat exchanger are further preferably designed as already shown above with regard to the heating system.
Alternativ zu den oben dargestellten Ausgestaltungen des Holzgasreaktors und des Wärmetauschers mit einem Wasserkreislauf kann das vorliegende Heizsystem auch mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher betrieben werden. In einer solchen Ausgestaltung weist der Holzgasreaktor bevorzugt anstelle des Wasserkreislaufs eine Isolierung auf, insbesondere eine den Scheitraum umgebende Isolierung. Damit sind Wärmetauscher lediglich im Bereich des Wärmetauschers angeordnet. Der Luft-Luft-Wärmetauscher des Wärmetauschers kann dabei beispielsweise als Rohrwärmetauscher ausgestaltet werden.As an alternative to the above-described embodiments of the wood gas reactor and the heat exchanger with a water cycle, the present heating system can also be operated with an air-to-air heat exchanger. In such an embodiment, the wood gas reactor preferably has insulation instead of the water cycle, in particular insulation surrounding the gap. Thus, heat exchangers are arranged only in the region of the heat exchanger. The air-to-air heat exchanger of the heat exchanger can be configured, for example, as a tube heat exchanger.
Neben dem erfindungsgemäßen Heizsystem und den erfindungsgemäßen Komponenten umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Installation eines erfindungsgemäßen Heizsystems, wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere werden dabei der Holzgasreaktor und der Wärmetauscher als separate Baueinheiten angeliefert und erst am Aufstellort miteinander verbunden. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits oben im Hinblick auf das erfindungsgemäße Heizsystem dargestellt wurden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren den Austausch einer der beiden Komponenten unter Beibehaltung der anderen Komponente umfassen.In addition to the heating system according to the invention and the components according to the invention, the present invention further comprises a method for installing a heating system according to the invention, as described above. In particular, the wood gas reactor and the heat exchanger are delivered as separate units and connected to each other only at the installation. This results in the same advantages, which have already been presented above with regard to the heating system according to the invention. Furthermore, the method according to the invention can comprise the replacement of one of the two components while retaining the other component.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels sowie Zeichnungen näher dargestellt:The present invention will now be described in more detail with reference to an embodiment and drawings:
Dabei zeigen:Showing:
Die Teilung des Heizsystems erfolgt dabei vertikal, sodass die beiden Module
Der Holzgasreaktor
Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems kann der Brennraum dabei komplett im Holzgasreaktor, komplett im Wärmetauscher oder aufgeteilt auf Holzgasreaktor und Wärmetauscher angeordnet werden. Dementsprechend muss dann die Luft- und/oder Gasdurchführung ausgestaltet werden.Depending on the embodiment of the system according to the invention, the combustion chamber can be arranged completely in the wood gas reactor, completely in the heat exchanger or split on wood gas reactor and heat exchanger. Accordingly, then the air and / or gas passage must be designed.
Im Ausführungsbeispiel ist der Brennraum dabei im Bereich der Sekundärluftdüse getrennt, sodass ein Nachbrenner in der Baueinheit des Wärmetauschers integriert ist. Der Nachbrenner weist dabei ein Brennraumelement
Der Holzgasreaktor
Die Gas- und Sekundärluftzufuhr zum Übergangsstück
Der Holzgasreaktor
Der Wärmetauscher
Das Rauchgas wird nach dem Verlassen des Wärmetauscherlementes
Das Rauchgas strömt dann im Deckenbereich
Die beiden Module
Durch die vertikale Teilung des erfindungsgemäßen Heizsystems weisen die beiden Module auch getrennte Wasserkreisläufe auf, welche im Ausführungsbeispiel miteinander verbunden werden. Dabei weist jedoch sowohl der Wasserkreislauf des Holzgasreaktors
Wie in
Auch der Wärmetauscher
Die Kaltwasserzufuhr erfolgt dabei über einen Anschluss
Die untere Verbindungsleitung
In
Das Übergangsstück weist zwei separate Sekundärluftöffnungen
Wo genau die Selbstzündung erfolgt, hängt dabei von der konkreten Brennsituation und dem Brennmaterial ab. Insbesondere kann die Verbrennung dabei bereits vor dem Eintritt des Holzgases in das Übergangsstück erfolgen, oder erst in diesem bzw. bei der Sekundärgaszuführung im Bereich der Düsenöffnungen
Das Übergangsstück
Alternativ wäre auch eine Luft- und/oder Gasdurchführung zwischen dem Holzgasreaktor
Die im Ausführungsbeispiel gewählte Trennung des Brennkammersystems mit der erfindungsgemäßen teilbaren Verjüngung an der Sekundärluftdüse weist jedoch besonders gute Eigenschaften im Hinblick auf Emissionen, Baugröße und Temperatur auf.However, the selected in the embodiment separation of the combustion chamber system with the divisible taper of the invention on the secondary air nozzle has particularly good properties in terms of emissions, size and temperature.
Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt sowohl die Primärluftsteuerung, als auch die Sekundärluftsteuerung im Bereich des Holzgasreaktors
Die erfindungsgemäße Ansteuerung der Primär- und Sekundärluftströme wird nun noch einmal anhand des in
Das Schubelement wird dabei seitlich unterhalb des Scheitholzbereiches
Die Sekundärluftzufuhr erfolgt dabei über links und rechts um den kastenförmigen Innenraum des Schubelementes herumgeführte Luftkanäle
Die Primärluftzufuhr erfolgt über seitlich und an der Frontseite des Kastens des Schubelementes angeordnete Luftkanäle
Die Feinjustierung der Primärluftzufuhr an den Seitenwänden, der Frontwand und am Boden erfolgt jeweils über Steuerschieber
Wie auf der Zeichnung zu erkennen, sind die Steuerschieber dabei als Drehschieber ausgestaltet.As can be seen on the drawing, the spool are designed as a rotary valve.
In das Schubelement
Das erfindungsgemäße Heizsystem weist dabei eine Steuerung auf, über welche die Primärluftzufuhr und die Sekundärluftzufuhr angesteuert wird, insbesondere durch Ansteuerung der Antriebe der jeweiligen Steuerschieber. Die Steuerung ist dabei so ausgelegt, dass der Holzgasreaktor nach einer anfänglichen Anzündphase mit nur sehr wenig Primärluft betrieben wird, sodass das Holz ohne Flammenbildung ausgast. Das so entstehende Holzgas wird dann mit Sekundärluft vermischt und verbrannt. Wo genau die Flamme zündet, hängt dabei insbesondere auch von dem Brennmaterial und insbesondere von dessen Feuchtigkeitsgehalt ab. Die Steuerung des Heizsystems erfolgt bevorzugt automatisch. Hierfür kann insbesondere eine elektronische Steuerung vorgesehen sein.The heating system according to the invention in this case has a control over which the primary air supply and the secondary air supply is controlled, in particular by controlling the drives of the respective spool. The controller is designed so that the wood gas reactor is operated after an initial ignition with very little primary air, so that the wood outgassing without flames. The resulting wood gas is then mixed with secondary air and burned. Where exactly the flame ignites depends in particular on the fuel and in particular on its moisture content. The control of the heating system is preferably carried out automatically. For this purpose, in particular an electronic control can be provided.
Der Abbrand erfolgt dabei wie im Ausführungsbeispiel gezeigt seitlich im Bodenbereich, wobei das modulare Brennkammersystem eine teilbare Verjüngung an der Sekundärluftdüse aufweist und hierdurch eine vertikale Teilung erlaubt.The burn-off takes place laterally in the bottom region, as shown in the exemplary embodiment, wherein the modular combustion chamber system has a divisible taper on the secondary air nozzle and thereby permits vertical division.
Alternativ zu dem im Ausführungsbeispiel gezeigten System, bei welchem sowohl der Holzgasreaktor
Das im Ausführungsbeispiel gezeigte Ausführungsbeispiel eines Heizsystems kann weiterhin dadurch erweitert werden, dass anstelle der Wartungstür
Weiterhin wäre es denkbar, den Wärmetauscher nur mit einem Pelletbrenner zu betreiben, und auf den Holzgasreaktor zu verzichten. Hierzu müssten lediglich die Verbindungsbereiche des Wärmetauschers, welche zum Anschluss an den Holzgasreaktor vorgesehen sind, geschlossen werden.Furthermore, it would be conceivable to operate the heat exchanger only with a pellet burner, and to dispense with the wood gas reactor. For this purpose, only the connection regions of the heat exchanger, which are provided for connection to the wood gas reactor, would have to be closed.
Das erfindungsgemäße Heizsystem ist dabei vorteilhafterweise für Holzscheite von einem halben Meter Länge ausgelegt, und kann dabei insgesamt ein Gewicht von mehr als 600 kg aufweisen. Durch den erfindungsgemäßen modularen Aufbau ergibt sich eine erheblich vereinfachte Montage und die Möglichkeit der Einbringung auch in sehr kleine Heizräume. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Heizsystem ressourcenschonend im Hinblick auf Wartung und Reparatur, und erlaubt zudem eine einfache Verwirklichung von Varianten.The heating system according to the invention is advantageously designed for logs of half a meter in length, and can have a total weight of more than 600 kg. The modular construction according to the invention results in a considerably simplified installation and the possibility of introduction into very small boiler rooms. Furthermore, the heating system according to the invention is resource-saving in terms of maintenance and repair, and also allows a simple realization of variants.
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