DE2362236A1

DE2362236A1 - Verfahren und vorrichtung zur besseren ausnutzung der waermeenergie bei heizungen, insbesondere warmwasserheizungen

Info

Publication number: DE2362236A1
Application number: DE2362236A
Authority: DE
Inventors: Harald Kaiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1975-06-19

Description

PATENTANWÄLTE:

DB. ing. H. NEGENDAISTK dipping. H. HATJCK DiPL-PnYS-W. SCHMITZ DIPI.-ING. E. GEAlIFS · dipi.-ing. W. λ¥ΕΗΝΕΚΤ

HAMBUHG-ilüNCEBN 2 3 62236

ZTJSTEI₁LUNGSANSCHRIFt: nAMBTJRG 36 .JVEgIiRWAIHl

TBI. 80 74 28 UND 36 4115 Harald KaXSeiC TEIBGH. NEGEDAiATEm HAMBUHG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

2557 Bad Bramstedt TEL₅₃₈O₅₈₀

ΚΪΘ18Γ OtTBue ID TEIEGJJ. MEGBDAPATKIfT MÜNCHEN

Hamburg, ^den 13. Dezember 1973

Verfahren und Torrichtung zur "besseren "

Ausnutzung der Wärmeenergie "bei Heizungen,

insbesondere Warmwasserheizungen .."-.-.-■

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und. eine Vorrichtung zur besseren Ausnutzung der Wärmeenergie bei Heizungen, insbesondere Warmwasserheizungen.

Bei den bekannten Heizsystemen wird das die Wärmeenergie tragende Strömungsmittel im kalten Zustand über einen Heizkessel geführt, bei dem es die benötigte Wärmeenergie auf-

Bas ...·■'■. nimmt und diese an Heizkörpern abstrahlt, zurücklaufende erkaltete Strömungsmittel wird wiederum dem Heizkessel zugeführt und von diesem erhitzt. Bei derartigen Heizsystemen werden die Rauchgase des Heizkessels eimern Kamin zugeleitet und von dort in die Atmosphäre abgegeben, obwohl die Temperatur der Rauchgase am Kaminende noch 6O⁰G und mehr beträgt, und die im Rauchrohr zwischen Kessel und Kamin auftretenden Temperaturen weit höhere Werte aufweisen Die in den vom Heizkessel abgegebenen Rauchgasen befindliche Wärmeenergie wird daher bei den bestehenden Anlagen nicht genutzt, so daß beträchtliche Wärmeenergie vergeudet wird.

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Es ist daher Aufgabe der -vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur "besseren Ausnutzung der Wärmeenergie bei Heizungen, insbesondere Warmwasserheizungen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zum Heizkessel zurücklaufende, abgekühlte Strömungsmittel an den zum Kamin abgeführten heißen Rauchgasen des Heizkessels beigeführt wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den Hauchgasen und dem zurücklaufenden Strömungsmittel stattfindet.

Hit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Wirkungsgrad von ein Strömungsmittel als Wärmeträger verwendenden Heizsystemen, insbesondere Warmwasserheizungen, erheblich verbessern, da das zum Heizkessel zurücklaufende, abgekühlte Strömungsmittel von den heißen Rauchgasen des Heizkessels stark aufgewärmt wird, so daß im Heizkessel um eine erkeblich geringere Temperaturspanne aufgeheizt werden muß. Bei einer automatischen Steuerung über einen Thermostat wird daher der Brenner viel früher abgeschaltet, so daß weit weniger Brennstoff verbraucht wird. Durch Anv/endung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich eine wesentliche Brennstoffersparnis erzielen.

Die vorliegende Erfindung" betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des eiigangs genannten erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch einen mit Ein- und Auslaßöffnungen für das zurücklaufende Strömungsmittel und die Bauchgase versehenen Behälter gekennzeichnet ist, der mehrere gegeneinander abgetrennte Bereiche aufweist, durch die das zurücklaufende Strömungsmittel und die Rauchgase den Behälter durch-

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dringen.

Die- erfindüngsgemäße Torrichtung ist konstruktiv einfach ausgebildet, so daß sie relativ billig hergestellt werden kann und für den Käufer einer Heizung nur geringfügig höhere Kosten verursacht.. Sie wird zwischen Heizkessel und Kamin installiert, wobei das vom Kessel zum Kamin führende Rauchrohr

und die zum Heizkessel zurückführende Strömungsmittelleitung an- -.-""""■"-

/geschlossen werden. Diese Arbeiten gehen rasch vonstatten und sind einfach durchzuführen, so daß die erfindungsgemäße Torrichtung ohne größere Umbauten auch in bereits installierte Heizungsanlagen nachträglich eingebaut werden kann. Darüber hinaus bereitet auch die Wartung der erfindungsgemäßen Törrichtung keinerlei Schwierigkeiten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Torrichtung ist der Behälter doppelwandig ausgebildet, und der zwischen Innen- und Außenwand befindliche Bereich nimmt das zurücklaufende Strömungsmittel auf, während der von der Innenwand umschlossene Bereich die Rauchgase aufnimmt,

Torzugsweise weist bei einer derartigen Ausführungsform der von der Innenwand umschlossene Bereich mindestens ein plattenförmiges Element auf, welches sich von einer Seite bis in die Nähe der gegenüberliegenden Seite erstreckt und einen Durchgang für die Rauchgase freiläßt. Durch die Anordnung der plattenförmigen Elemente wird der Durchgangsweg der Rauch-

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gase durch den von der Innenwand umschlossenen Bereich des Behälters verlängert, so daß der Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und dem zwischen Innen- und Außenwand "befindlichen Strömungsmittel, insbesondere Wasser, intensiviert wird.

Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß die von benachbarten plattenförmigen Elementen gebildeten Durchgänge gegeneinander versetzt sind.

Fach einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die von den Rauchgasen durchdrungenen Bereiche des Behälters von einer diesen durchdringenden Rohrschlage vorgesehen. Dabei sind die Krümmer der Rohrschlange vorzugsweise außerhalb des Behälters angeordnet.

hierzu
Erfindungsgemäß werden/zwei Ausführ ungsformen vorgeschlagen, wobei bei der ersten Ausführungsform die Rohrschlage den Behälter in vertikaler Richtung und bei der zweiten Ausführungsform in horizontaler Richtung durchdringt. Die zweite Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß der Einlaß und der Auslaß der Rohrschlange in den mit Strömungsmittel -gefüllten Behälter übereinanderliegt, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise an das Bauch rohr des Heizkessels angeschlossen v/erden kann und keine Veränderung des Kesselstandortes erforderlich ist.

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Natürlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer geeigneten Isolierung versehen. Diese umfaßt sowohl den Behälter als auch die Rohrschlange sowie die Zu- und Ableitung. Auf diese Weise können die. Wärmeverluste auf einem Minimum gehalten werden. ·

Vorzugsweise ist die Zuführleitung der Rauchgase mit einem Filter versehen. Durch diesen, zwischen Heizkessel und der er- -findungsgemäßen Vorrichtung angeordneten Filter kann die auftretende Verschmutzung wesentlich reduziert werden.

Der Durch gang der Rauchgase wird vorteilhafterweise durch eine Absauganlage gesichert.

Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen die "beigefügten Zeichnungen, von denen

Fig. 1 schematisch die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen Heizkessel und Kamin zeigt;

Fig. 2 einen vertikal geführten Schnitt durch eine Aus-, führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt;

Fig. 3 einen vertikal geführten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;

und .'■-■■

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'Fig. 4 einen vertikal geführten Schnitt durch noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.

Wendet man sich nun Fig. 1 zu, so erkennt man eine zwischen einem mit einem Brenner (nicht gezeigt) versehenen Heizkessel 2 und einem Kamin 5 die gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 1, durch die das zum Kamin führende Rauchrohr 4 des Heizkessels geführt ist.

Sämtliche der hier gezeigten Figuren werden am Beispiel einer Warmwasserheizungsanlage erklärt, was jedoch keinerlei Einschränkung für den Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein soll.

Pig.2 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine "besonders "bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 wird im wesentlichen durch einen doppelwandigen Behälter 6 gebildet, zwischen dessen Außenwand 8 und Innenwand 9 ein Bereich gebildet wird, der von dem zum Heizkessel zurückfließenden abgekühlten Wasser durchflossen wird, das über ein Einlaßrohr 13 in diesen Bereich eindringt und ihn über ein Auslaßrohr 14 in Richtung zum Heizkessel verläßt. Die Innenwand 9 des Behälters 6 umschließ* einen Bereich 11, in den die vom Heizkessel kommenden Rauchgase über das Rauchrohr 4 eingeführt werden, diesen Bereich durchdringen und ihn über das zum Kamin führende Auslaßrohr 7 wieder verlassen. In dem von den Rauchgasen durchdrungenen Bereich 11 sind zwei

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plattenförmige Elemente 12 angeordnet, welche sich von einer Seite bis in die Nähe der gegenüberliegenden Seite erstrecken und Durchgänge für die Rauchgase freilassen. Auf diese Weise wird der Bereich kammerformig aufgeteilt. Diese plattenförmagen Elemente 12 dienen dazu, eine Wegverlängerung· der Rauchgase in dem Behälter herbeizuführen, so daß der Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und dem' zwischen Innen- und

des Behälters .
Außenwand "befindlichen Wasser intensiviert wird. Der Weg der Rauchgase durch den Behälter ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nunmehr anhand.der Fig. 2 erläutert werden. Das zum Heizkessel zurückfließende abgekühlte Wasser dringt über das Einlaßrohr 13 in den zwischen Außenwand 8 und Innenwand 9 befindlichen Bereich 10 ein und füllt diesen vollständig aus. Über das Rauchrohr 4 werden die vom Heizkessel abgegebenen Rauchgase durch den Innenraum 11 des Behälters 6 geleitet, so daß ein Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und dem Wasser stattfindet, wobei die in den Rauchgasen enthaltene Färmeenergie zum Teil auf das Wasser übergeht, das den Bereich 10 über ein Auslaßrohr 14 in erwärmten Zustand verläßt. Natürlich erfolgt der Umlauf des Wassers in kontinuierlicher Weise, so daß eine regelmäßige Erwärmung des Wassers gesichert'.ist. Das Wasser wird danach dem Heizkessel wieder zugeführt, braucht jedoch dort nur um

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eine erheblich geringere Temperaturspanne aufgeheizt zu werden. Um einen möglichst intensiven Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen und dem Wasser zu erreichen, kommt es darauf an, "beide Medien möglichst lange in intensivem Kontakt zu halten» Das wird dadurch erreicht, daß der Weg'der Rauchgase durch den Behälter 6 möglichst verlängert wird, "beispielsweise durch die in Jig. 2 gezeigten plattenförmigen Elemente 12, welche gegeneinander versetzt sind.

Ein intensiver Wärmeaustausch wird nicht zuletzt auch durch das für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendete Material begünstigt. Vorzugsweise wird für sämtliche Teile Stahlblech verwendet, jedoch sind durchaus andere geeignete Materialien, wie beispielsweise hochwärmeleitfähige Metalle, denkbar. Durch die Verwendung von Stahlblech lassen sich die Kosten auf einem relativ niedrigen Stand halten.

Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung 20 werden die vom Heizkessel kommenden Rauchgase durch eine Rohrschlange 22 geleitet, welche einen zur Aufnahme des zum Heizkessel zurückfließenden Wassers geeigneten Behälter 21 durchdringt. Die Rohrschlange weist mehrere Krümmer 23 auf, welche bei der hier gezeigten Ausführungsform außerhalb des Behälters 21 angeordnet sind. Das zurücklaufende Wasser wird über die Einlaßöffnung 26 in den Behäl-

durch

ter 21 eingeführt und fließt/die durch den Behälter laufenden Teile der Rohrschlange 22, wobei es die von den Rauchgasen abgestrahlte Wärmeenergie aufnimmt, und verläßt den Be-

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hälter wieder über das Auslaßrohr 27, über das es dem Heizkessel zugeführt wird. Die Rauchgase werden über das vom Heizkessel kommende Rauchrohr 24 e~ingeführt und verlassen den Behälter über das zum Kamin führende Rohr 25. Um die Wärmeverluste möglichst gering zu halten,_ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer geeigneten Isolierung 28:versehen.

Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung gleicht der in Fig. 3 . dargestellten in den wesentlichen Merkmalen* mit dem. einzigen Unterschied, daß die. Rohrschlange 32 .den Behälter 31 in ho- . rizontaler Richtung durchdringt. Auch bei der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung sind die Krümmer 33 der Rohrschlange 32 außerhalb des. Behälters 31 angeordnet. ;Das den Behälter durchfließende Wasser wird über ein Zuführrohr 36 eingeführt und über ein Ablaßrohr 37 abgeleitet. Die Rauchgase werden über das vom Heizkessel kommende Rauchrohr 35 eingeleitet und ~ über das zum Kamin führende Rohr 34 abgezogen. Auch/die in'.;■._■ Fig. 4 gezeigte- Vorrichtung ist mit .einer; geeigneten Isolierung 38 versehen. Diein Fig. 4gezeigte Vorrichtung 3O~ weist den Vorteil auf, daß die in den Behälter führenden . und diesen wieder verlassenden Rohre übereinander.angeordnet sind, so daß die Montage der erfindungsgemäßeη Vorrichtung wesentlich erleichtert wird. .

Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung; kann wesentlich dadurch erhöht werden, daß in das ,vom Kessel zur Vorrichtung führende Rauchrohr ein Filter geschaltet wird,.

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wodurch die Verschmutzung cies Behälterrinneren bzw. der den Behälter durchdringenden Rohrschlange wesentlich reduziert werden kann. Darüber hinaus können bei den in den Fig. 2-4 gezeigten Vorrichtungen geeignete Lüftungs- und Reinigungseinrxchtungen vorgesehen sein, so daß ein kontinuierlicher Betrieb ohne Störungen gewährleistet ist. Bei den in den
Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen sind vorzugsweise Reinigungsklappen in den Krümmern der Rohrschlange (nicht gezeigt) angeordnet.

Der Durchgang .der heißen Rauchgase kann durch eine Absauganlage, beispielsweise einen Ventilator, gesichert v/erden.

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Claims

P a t e η t a. n s ρ r ü Gh e .;

/1 X Verfahren zur besseren Ausnutzung der Wärme energie "bei Heiznn- ^ gen, insbesondere Warmwasserheizungen, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Heizkessel (2) zurücklaufende abgekühlte Strömungsmittel an den' zum Kamin (3) abgeführten heißen Rauchgasen des Heizkessels vorbei geführt wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den Hauchgasen und dem zurücklaufenden Strömungsmittel stattfindet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit Ein- und Auslaßöffnungen für das zurücklaufende;Strömungsmittel und die Rauchgase versehenen Behälter (6, 2.1 , 31) der mehrere gegen--

einander getrennte Bereiche (10, 11) auf v/eist, durch die das zurücklaufende Strömungsmittel und die Rauchgase; den Behälter durchdringen.
3. Vorrichtung_:naeh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) doppelwandig ausgebildet ist und der zwischen Innenwand (9) und Außenv/and (8) befindliche Bereich (10) das zurücklaufende Strömungsmittel aufnimmt, während der von der Innenwand (9) umschlossene Bereich (11) die Rauchgase aufnimmt. λ

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Ton der Innenwand (9) umschlossene Bereich (11) mindestens ein plattenförmiges Element (12) aufweist, welches sich von einer Seite Ms in die Nähe der gegenüberliegenden Seite erstreckt und einen Durchgang für die Rauchgase freiläßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von benachbarten plattenförmigen Elementen (12) gebildeten Durchgänge gegeneinander versetzt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den !Rauchgasen durchdrungenen Bereiche des Behälters (21, 31) von einer diesen durchdringenden Rohrschlange (22, 32) vorgesehen werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmer (23, 33) der Rohrschlange (22, 32) außerhalb des Behälters (21, 31) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (22) den Behälter (21) in vertikaler Richtung durchdringt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (32) den Behälter (31) in horizontaler Richtung durchdringt.

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10. .Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer geeigneten Isolierung (28, 38) versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung der Rauchgase mit .einem Filter versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang der Rauchgase durch eine Absauganlage gesichert wird. .

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