DE2427886A1 - Verfahren zur verhinderung von waermeverlusten an mit fluessigen und gasfoermigen brennstoffen betriebenen heizungsanlagen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verhinderung von Wärmeverlusten an mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen betriebenen Heizungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung von Wärmeverlusten an mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen unter selbsttätiger Steuerung betriebenen Heizungsanlagen, insbesondere solchen in Wohn- und Geschäftsgebäuden.
• Heizungsanlagen für die Beheizung mit Heizöl oder Gas werden im Gegensatz zu Anlagen für die Beheizung mit festen Brennstoffen regelmäßig mit selbstotätiger neuerung in diskontinuierlicher Arbeitsweise betrieben. Ihr Betriebszustand wechselt zwischen Stillstandszeiten und eigentlichen Betriebszeiten bei jeweils voller Heizungsleistung. Eine kontinuierliche Betriebsweise würde eine Beheizung mit gedrosselter Brennstoffzufuhr erfordern, was eine bedeutend kompliziertere und kosten aufwendigere Regeleinrichtung erförderlich machen würde, als die gemeinhin verwendeten Regeleinrichtungen für Auf-Zu-Betriebsweise.
• Während der Stillstandszeit des Ölbrenners oder Gasbrenners, die je nach Außentemperatur verschieden lang ist, strömt kalte Luft durch die Luftregulierklappe des Ölbrenners oder Gasbrenners, die immer eine bestimmte Öffnungsstellung haben muß, bzw. durch die Einlaßöffnungen des Luftgebläses ein und durch den erhitzten Feuerungsraum im Heizkessel und über das Rauchrohr und den Schornstein ins Freie. Der Schornsteinzug bewirkt eine recht erhebliche und stetige Strömung von Luftmassen, die ihrerseits die Heizkesselwandungen und den Schornstein ganz erheblich abkühlen. Diese Abkühlung kann nach durchgeführten Messungen Wärmeverluste von 8 - 15% der theoretisch erzeugbaren Wärme betragen. Maßnahmen, diesem Mißstand bei nicht industriellen Heizungsanlagen zu begegnen, sind bisher nicht bekannt geworden.
• Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verhinderung solcher Wärmeverluste an mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen unter selbsttätiger Steuerung betriebenen Heizungsanlagen vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Stillstandszeiten des Brenners die Abführung der Kessel abgase unterbunden bzw.
• mindestens stark gedrosselt wird.
• Vorzugsweise sollte die Unterbindung bzw. Drosselung der Abgas abführung mit ausreichender Verzögerung gegenüber der Stillsetzung des Brenners erfolgen, um die in Feuerungsraum und Rauchgasführung bei Eintritt des Brennerstillstandes noch vorhandenen brennbaren Anteile durch Frischluft zu verdrängen. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird verhütet, daß im Feuerungsraum bzw. im unteren Teil des Schornsteins zurückbleibende Wolken brennbarer Gase sich an etwaigen hocherhitzten Stellen der Wandungen durch Glühzündung entzünden und möglicherweise Verpuffungen bzw. gar Explosionen herbeiführen können.
• Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drosselung bzw. Unterbindung der Abführung der Kesselabgase sowohl unmittelbar durch Verhinderung ihres Eintritts in den Schornstein als auch mittelbar durch Unterbindung der Frischluftzufuhr zur Feuerungsanlage erfolgen kann.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus einer in der Luftzuführung zur Kesselfeuerung oder in der Rauchgasabführung zum Schornstein angeordneten, für Auf-, Zu-Betrieb vorgesehenen Schließklappe und mechanischen, hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Einrichtungen zur Steuerung ihrer Öffnungs- bzw. Schließbewegung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Brenners besteht.
• Diese Schließklappe kann beispielsweise eine der regelbaren Luftklappe für die Primärluft zum Kessel zugeordnete zweite Schließklappe sein, die durch einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellmotor betätigbar ist. An Stelle einer solchen Luftklappe oder zusätzlich zu dieser kann in der-Rauchgasabführung zum Schornstein eine Rauchgasklappe für analoge Betätigungsweise vorgesehen sein.
• Bei Heizungsanlagen mit Heizölfeuerung erscheint es zweckmässig, die Steuerungseinrichtung für hydraulische Betriebsweise auszulegen und beispielsweise das als Brennstoff aienende Heizöl gleichzeitig als B iebsöl für die hydraulischen Einrichtungen zu benutzen. Zweckmäßig ist in solchem Fall deshalb der Stellmotor als Hydraulikzylinder ausgebildet und über einen in die von der Ölpumpe zum Ölbrenner führende Leitung eingebauten Rohrverteiler und ein Einweg-Rückschlagventil an die Heizölversorgungsleitung der Heizungsanlage angeschlossen, unter deren Betriebsdruck sie steht.
• Zweckmäßig ist ferner eine besondere, die Eingangsseite des Hydraulikzylinders mit der Heizölversorgungsleitung verbindende Druckentlastungsleitung zur Rückführung des Hydrauliköls in die Ölansaugleitung vor der Eingangsseite der Heizölpumpe vorgesehen, in der eine einstellbare Querschnittsverengung z.B. ein Nadelventil zur wahlweisen Verlangsamung der Druckentlastung im Hydraulikzylinder nach eingetretenem Entlastungsimpuls angeordnet ist. Diese Druckentlastungsleitung mit einstellbarer Querschnittsverengung dient einerseitsdazu, die Steuerunqsvorqänqe elastisch stoßfrei auszuführen, auch andererseits dazu, beim Beginn der jeweiligen St1llstandsperioden zu verhindern, daß der Druck im Hydraulikzylinder sofort abgebaut und die Schließklappe sofort geschlossen wird; durch das Nadelventil od.dgl. in der Druckentlastungsleitung wird bewirkt, daß der Druck im Hydraulikzylinder nur allmählich abgebaut und übereinstimmend damit die vorgesehene Schließklappe nur langsam geschlossen wird, so daß das bei Stilllegung des Brenners im Feuerungsraum noch vorhandene brennbare Gasgemisch vor dem Schließen der Schließklappe durch Frischluft verdrängt wird. Bei Heizungsanlagen mit Gasfeuerung ist der die Schließklappe betätigende Stellmotor zweckmäßig als pneumatischer Zylinder ausgebildet, der mit dem Betriebs-Heizgas als Medium betrieben wird und über einen in die Versorgungsleitung des Gasbrenners eingebauten Rohrverteiler mit Einwegventil an die Gasversorgungsleitung angeschlossen ist, unter deren Betriebsdruck er steht. Bei einer pneumatischen Steuerungseinrichtung dieser Art ist die Druckentlastungsleitung - abweichend von der Ausbildung beim Betrieb mit Heizöl - von der Eingangsseite des pneumatischen Zylinders zum Feuerungsraum oder aber ins Freie geführt; sie besitzt ebenfalls eine feste oder einstellbare Drossel, bei-- - ein - - -. - -- - - - - - - -spielsweise adelventil zur Verlangsamung der Druckentlastung.
• Aus der folgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen ergeben sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge des Erfindungsgegenstandes. In den Zeichnungen eigen jeweils in streng schematisierter Darstellung: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in den Abzugskanal zum Schornstein eingebauter Schließklappe; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit in den Zuluftkanal zum Brennraum eingebauter Schließklappe.
• Bei beiden in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ist angenommen, daß die Heizungsanlage mit Heizöl befeuert wird, weshalb also auch die Vorrichtung mit hydraulischer Steuerung unter Verwendung des Betriebsheizöls als hydraulisches Medium ausgerüs-tet ist.
• Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist daher ein Hydraulikzylinder 1, der über einen Rohrverteiler 2, ein Einweg-Rückschlagventil 3 und ein weiteres Zweigstück 4, dessen Abzweigung 4a mit dem Brenner (nicht dargestellt) verbunden ist, mit der Druckseite der Heizölpumpe 5 in Leitungsverbindung steht. An den Rohrverteiler 2 ist einerseits ein geschlossenes Ausgleichsgefäß 6 mit Luftpolster, andererseits eine Druckentlastungsleitung 7 angeschlossen, die über ein fein einstellbares Drosselventil, z.B. ein Nadelventil 8 zur Saugseite der Heizölpumpe 5 geführt ist. Am Endpunkt des Weges der Kolbenstange 9 des Hydraulikzylinders 1 ist ein Endschalter 10 angeordnet, der die Zündung des Clbrenners schaltet.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist eine den Querschnitt des Abzugrohres 11 zum Schornstein verschließende Schließklappe 12 vorgesehen, auf deren Welle ein Kettenrad 13 sitzt, über welches eine Kette 14 geführt ist, an deren einem Ende das Ende der Kolbens tange 9 angreift, deren anderes Ende unter Last einer als Rückzugfeder 15 wirkenden Schraubfeder steht.
• Die Zeichnung Fig. 1 zeigt die Kolbenstange 9 und die Schließklappe 12 in Stillstandslage (ausgezogen) und in Betriebslage (gestrichelt).
• Abweichend hiervon ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der regelbaren bzw. einstellbaren Frischluftklappe 20 am Brennergehäuse 21 eine Schließklappe 22 für Auf-Zu-Betrieb vorgeordnet, deren eines Ende am rennergehQuse angelenkt ist, an deren anderem Ende 23 die Kolbenstange 9 und eine Rückzugsfeder 25 angreifen. Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Betriebslage bei geöffneter Schließklappe 22. Die Funktion der Vorrichtung ist - zunächst mit Bezug auf Fig. 1 - folgende: Die Abzugs-Schließklappe 12 ist geschlossen, der Brenner in Stillstandsphase. Nach Abfallen der Kesseltemperatur auf den unteren Sollwert schaltet der Kesselthermostat den Ölbrennermotor ein, durch den gleichzeitig die Heizölpumpe 5 in Betrieb gesetzt wird, welche einen Öldruck von 8 - 12 atü erzeugt. Über den Abzweig zia des Zweigstücks 4 wird der Ö1-brenner mit Heizöl versorgt, während gleichzeitig über das Einweg-Rückschlagventil 3 das Ausgleichsgefäß 6 und der Hydraulikzylinder 1 unter Öldruck kommen und der Kolben nebst Kolbenstange 9 in Vorschublage (Betriebslage) gelangen. Während der Dauer dieses Vorgangs und insgesamt während der Brennerlaufzeit fließt zwar ein geringer eil des von der Pumpe 5 zum Hydraulikzylinder geförderten Heizöls, dessen Menge von der Einstellung des Drosselventils 8 abhängig ist, im Kreislauf über die Druckentlastungsleitung 7 und das Nadelventil 8 zur Eintrittsseite der Pumpe zurück, was jedoch durchaus nicht unerwünscht, sondern im Sinne einer stoßfreien, elastischen Arbeitsweise von Vorteil ist. Durch den Vorschub des Kolbens und der Kolbenstande 9 wird zunächst mittels der Kette 14 und des Kettenrades 13 die Rauchgas-Schließklappe 12 in Offenstellung (gestrichelt dargestellt) gebracht. Die Kolbenstange 9 stößt am Ende ihres Weges den Endschalter 10 an, der in Einschaltstellung gelangt und die Zündung des Ölbrenners und durch ein Magnetventil in der Leitung zum Ölbrenner den Ölzufluß freigibt, wo mit die Brenneranlage ihren Betriebszustand erreicht.
• Nach Erreichen der Solltemperatur schaltet der Kesselthermostat die Öl zufuhr zum Brenner über das Magnetventil, die Zündung, die Ölpumpe und die gesamte Stromzuführung mit allen Funktionsteilen ab. Der Öldruck im Hydraulikzylinder 1 und im Ausgleichsgefäß 6 wird über das eingestellte Drosselventil langsam abgebaut, das Öl fließt zur Pumpeneingangsleitung zurück, der Kolben des Hydraulikzylinders kehrt unter Last der Feder 15 bei gleichtzeitig langsamem Schließen der Schließklappe 12 in seine Ausgangslage zurück. Bei nun insgesamt ruhender Kesselanlage ist die Schließklappe 12 im Rauchgasrohr geschlossen und verhindert die Abkühlung des Feuerungsraumes und des Schornsteins durch stetig durchgesaugie Luft.
• Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 arbeitet durchaus analog, wobei der einzige wesentliche Unterschied der ist, daß die Kolbenstange 9 des Hydraulikzylinders 1 nicht auf eine Rauchgas-Schließklappe 12, sondern auf eine Frischluft-Schließklappe 22 wirkt und dessen Öffnung bzw. Schließung vermittelt. Das Endergebnis ist dasselbe, indem die Schließklappe 22 in Ruhelage den Luftzutritt zum Kessel und damit das Durchstreichen der Luft zum Schornstein verhindert.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verhinderung von Wärmeverlusten an mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen unter selbsttätiger Steuerung betriebenen Heizungsanlagen, insbesondere solchen in Wohn- und Geschäftsgebäuden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stillstandszeiten des Brenners die Abführung der Kesselgase stark gedrosselt bzw. unterbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung bzw. Unterbindung der Abgasführung mit ausreichender Verzögerung gegenüber der Still setzung des Brenners erfolgt, um die in Feuerungsraum und Rauchgasführung bei Eintritt des Brennerstillstandes noch vorhandenen brennbaren Anteile durch Frischluft zu verdrängen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung bzw. Unterbindung der Abführung der Kessel abgase unmittelbar durch Drosselung der Abgasabführung zum Schornstein und bzw.oder mittelbar durch Drosselung der Frischluft zum Kessel erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 3, gekennzeichnet durch eine wahlweise in der Luftzuführung (20) zur Kesselfeuerung oder in der Rauchgasabführung (11) zum Schornstein angeordnete für Auf-, Zu-Betrieb vorgesehene Schließklappe (12, 22) und durch mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Einrichtungen zur Steuerung ihrer Öffnungs- bzw. Schließbewegung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Brenners.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbaren Luftklappe (20) für die Primärluft zum Kessel eine zweite Schließklappe (22) zugeordnet ist, die durch einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellmotor (1) betätigbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rauchgasabfill-ng (11) zum Schornstein eine Rauchgasiclappe (12) eingebaut ist, die durch einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellmotor (1) betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen o - 6, für Heizungsanlagen mit Ölfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor als mit dem Betriebs-Heizöl mit Hydraulikflüssigkeit betriebener Hydraulikzylinder (1) ausgebildet und über einen in die von der Ölpumpe (5) zum Brenner führende Leitung eingebauten Rohrverteiler (4) und ein Einweg-Rückschlagventil (3) an die Heizölversorgungsleitung der Heizungsanlage angeschlossen ist, unter deren Betriebsdruck sie steht.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 - 7, gekennzeichnet durch eine die Eingangsseite des Hydraulikzylinders (1) mit der Heizölversorgungsleitung verbindende Druckentlastungsleitung (7) zur Rückführung des Hydrauliköls in die Ölansaugleitung vor der Eingangsseite der Heizölpumpe (5), in der eine einstellbare Querschnitts-Verengung, z.B. ein Nadelventil (8) zur wahlweisen Verlangsamung der Druckentlastung im Hydraulikzylinder (1) nach eingetretenem Entlastungsimpuls vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 - 6 für Heizungsanlagen mit Gasfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor als mit dem Betriebs-Heizgas als Medium betriebener pneumatischer Zylinder ausgebildet ist, der über einen in die Versorgungsleitung des Gasbrenners eingebauten Rohrverteiler (2) mit Einweg-Rückschlagventil (3) an die Gasversorgungsleitung angeschlossen und unter deren Betriebsdruck betreibbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine von der Eingangsseite des pneumatischen Zylinders zum Feuerungsraum bzw. ins Freie führende Druckentlastungsleitung mit einstellbarem Nadelventil zur Verlangsamung der Druckentlastung.