DE2504257A1

DE2504257A1 - Vorrichtung zur steigerung des wirkungsgrades von zentralheizungsanlagen

Info

Publication number: DE2504257A1
Application number: DE19752504257
Authority: DE
Inventors: Eric Leon Brink
Original assignee: NILSSON JAN KENNETH
Current assignee: BRINK, CARINA, TYRINGE, SE
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1975-02-01
Publication date: 1975-08-28
Also published as: DK59075A; CA1002404A; NO138967B; NO750502L; CH588043A5; DE2504257C2; FI750441A; NO138967C; FI59474B; FR2261487B1; FI59474C; FR2261487A1

Description

Eric Brink, Viaduktsgatan 6, 280 2 3 HAST VEDA, Schweden. Jan Nilsson, F£edsfeldtsgatan 5, 282 00 TYRINGE, Schweden.

Vorrichtung zur Steigerung des Wirkungsgrades von Zentralheiζungsanlagen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Zentralheizungsanlage mit einer Wärmezentrale zur Erwärmung und Verteilung eines Wärmeträgers in einem Wärmeleitungssystem, bei welcher Anlage zumindest ein Teil des Rauchgasabzugs von der Wärmezentrale von einem Mantel umgeben ist, um zusammen mit dem Rauchgasabzug einen Zwischenraum abzugrenzen, welcher eine der Leitungen für die Zirkulation des Wärmeträgers durch das Wärmeleitungssystem und die Wärmezentrale zur Erwärmung des im Zwischenraum strömenden Wärmeträgers durch Wärmeaustausch mit den im Rauchgasabzug nach oben strömenden Rauchgasen bildet.

Die jerfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Rauchgasabzug oberhalb des Mantels eine Drosselklappe vorgesehen ist, mit der der Rauchgasabzug im wesentlichen gedrosselt werden kann, wenn beim Heizen mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird, oder beim Heizen mit festen Brennstoffen das Feuer in Glut übergeht, und dass ein oder mehrere' feuerfeste Körper mit hohem Wärmeaufnahmevermögen im Feuerraum angebracht sind, um v/ährend der Feu- _ erungsperioden mit offener Drosselklappe Wärme aufzunehmen und. während zwischenliegender Perioden mit gedrosselter Klappe diese Wärme an den Wärmeträger der Anlage abzugeben.

Als feuerfeste Körper werden vorzugsweise Körper aus Diabas, einem haltbaren Ergussgestein mit sehr hohem Wärmeaufnahmevermögen benutzt.

Dadurch dass im Rauchgasabzug oberhalb des diesen Abzug umgebenden Wärmeträgermantels e^Lne Drosselklappe vorgesehen wird, gewinnt man den Vorteil, dass man die Wärme daran hindern kann, die Anlage zusammen mit den v/armen Gasströmen durch den Rauchgas-

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abzug während der zwischen den Feuerungsperioden vorkommenden Zwischenperioden zu verlassen, und diese Wärme wird stattdessen dem Wärmeleitungssystem mit dem Wärmeträger zugeführt, wodurch die genannten Zwj.schenperioden verlängert werden können, und Brennstoff eingespart werden kann, was zu einer Steigerung des Wärmewirkungsgrades der Anlage führt.

Die Anordnung einer Drosselklappe oberhalb des Wassermantels zusammen mit dem Anbringen von feuerfesten Körpern mit hohem Wärmeaufnahmevermögen in der Feuerung ist für die Leistung und Wärmewirtschaftlichkeit der Anlage von grosser Bedeutung. Ohne die oberhalb des Mantels angebrachte Klappe würde nur ein Teil der von den feuerfesten Körpern aufgenommenen Wärme zur Erwärmung des Wärmeträgers im Wärmeleitungssystem ausgenutzt werden, während ein grosser Teil der von den Körpern aufgenommenen Wärme mit den heissen Gasströmen durch den Rauchgasabzug verschwinden würde. Durch die Drosselung des Rauchgasabzugs oberhalb des Mantels in der Zeit zwischen den Feuerungsperioden wird die Wärme daran gehindert, mit den Gasströmen durch den Rauchgasabzug an die Aussenluft abzugehen, und wird stattdessen durch Wärmeaustausch an den im Mantel strömenden Wärmeträger übertragen, was die Leistung und Wärmewirtschaftlichkeit der Anlage wesentlich erhöht. Es hat sich erwiesen, dass wenn in der Feuerung Körper mit hohem Wärmeaufnahmevermögen angebracht sind und als Wärmeträger Wasser benutzt wird, der Rauchgasabzug oberhalb des Mantels gedrosselt werden muss, wenn die Zufuhr von Verbrennungsluft zur Feuerung unterbrochen wird, weil das Wasser im Mantel sonst von den im Rauchgasabzug nach oben steigenden, erhitzten Gasen zum Kochen gebracht wird.

Wie aus obigem ersichtlich, führt die Kombination eines Wärmeträgermantels um den Rauchgasabzug, einer Drosselklappe im Rauchgasabzug oberhalb des Wärmeträgermantels und einer Anzahl wärmeaufnehrnender Körper in der Feuerung zu einer wesentlichen Erhöhung der Leistung und Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Praktische Vergleichsversuche sind ausgeführt worden, einerseits mit ölgefeuerten Anlagen gemäss der Erfindung und anderseits mit herkömmlichen, ölgefeuerten.Anlagen ohne den Wärmeträgermantel, die oberhalb dieses Mantels im Rauchgasabzug angebrachte Drosselklappe und die wärmeaufnehmenden Körper. Es zeigte sich, dass der

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Ölverbrauch in den herkömmlichen ölfeuerungsanlagen mehr als doppelt so gross war als in den erfindungsgeraässen Anlagen. Die Zwischenperioden, während welcher der sich bei bestimmten Feuerungstemperaturen automatisch ein- bzw. ausschaltende Ölbrenner abgestellt war, betrugen bei den erfindungsgemässen Anlagen etwa 3 h, " bei den herkömmlichen Anlagen jedoch nur einen Bruchteil dieser Zeit.

Die Erfindung ist nun anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt eines Heisswasserkessels mit dazugehörigem Schornstein, einem im Schornstein montierten V7assermantel zum Wärmeaustausch zwischen Rauchgasen und · Rücklaufwasser zum Kessel und einer oberhalb des Hassermantels vorgesehenen Rauchgasklappe sowie mit im Kessel angebrachten, wärmeaufnehmenden Körpern, und

Fig. 2 schematisch und im Vertikalschnitt eine Ausführungsform der Erfindung, wo der Wärmeträger Luft ist.

Vom Heisswasserkessel 11 in Fig. 1 erstreckt sich das mitten am Kessel angebrachte Rauchgasrohr 12 senkrecht nach oben durch den nicht gemauerten Schornstein 13, der in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel von einer für einstöckige Häuser zweckdienlichen Höhe ist. Ein äusseres Wasserrohr 14 ist in den Schornstein eingebaut und umschliesst das Rauchgasrohr 12 in Form eines Wassermantels längs des grösseren Teils der Ausdehnung des Rohres 12. Der Durchmesser des äusseren Wasserrohres 14 ist um so viel grosser als der Durchmesser des inneren Rauchgasrohres 12, dass zwischen den beiden Rohren ein hinreichend breiter Spalt belassen ist, um das Rücklaufwasser zum Kessel zurückzuführen. Der im Schnitt ringförmige Wasserkanal zwischen den beiden Rohren ist an den oberen und unteren Enden abgeschlossen und dort an die Rücklaufleitung 15 vom Heisswassersystem 16 bzw. an das Rücklauf-Wasserrohr 17 zum Kessel 11 angeschlossen. 'Eine Kreislaufpumpe 33 ist in herkömmlicher Weise in das Wärmeleitungssystem eingebaut. Bei Bedarf, beispielsweise wenn das Gebäude mehrere Stockwerke umfasst, kann das Viasserrohr 14 in Sektionen aufgeteilt werden, so dass jede Sektion in der oben beschriebenen Weise angeschlossen wird, jedoch mit dem Unterschied, dass eine obere Sektion an ihrem

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unteren Ende an das obere Ende der darunter liegenden Sektion anstatt an den Kessel angeschlossen wird.

Bei der als Beispiel veranschaulichten /anlage ist der übliche, gemauerte Schornstein durch einen Zylinder 18 aus galvanisiertem Blech ersetzt worden, wobei der Zwischenraum zwischen dem Zylinder 18 und dem Wasserrohr 14 mit einem Isoliermaterial 19, beispielsweise Mineralwolle, ausgefüllt ist. Die Rücklaufleitung 15, das Rücklaufwasserrohr 17 und die Expansionsleitung 20 zum Expansionsgefäss 21 sind innerhalb des Zylinders 18 angebracht und in das Isoliermaterial 19 eingebettet, so dass von diesen Leitungen keine WärmeVerluste entstehen. Ebenso ist die Ueberlaufleitung 22 vom Expansionsgefäss innerhalb des Zylinders 18 angebracht.

Der sich oberhalb des Daches 23 befindende Teil des Schornsteins ist ein Konus 24 aus galvanisiertem Blech, und der Zwischenraum zwischen diesem Konus und dein oberen Teil des Rauchgasrohres ist mit einem Isoliermaterial 25 ausgefüllt, welches ebenfalls aus Mineralwolle bestehen kann. Ein Entlüftungsrohr 26 für das Wärmeleitungssystem führt in den Konus hoch und durch dessen Wand ins Freie. Oberhalb des oberen Endes des Wasserrohres 14 ist nahe dem Austritt des Rauchgasrohres 12 im Rauchgasrohr eine Drosselklappe 27 angebracht, mit der der Rauchgasabzug im wesentlichen, jedoch nicht vollständig gedrosselt werden kann. Die Klappe ist in einer solchen Weise aufgehängt, dass sie normalerweise danach strebt, sich zu öffnen.

Der in Fig. 1 als Beispiel gezeigte Heisswasserkessel ist ölgefeuert und deshalb in üblicher Weise mit einem Ölbrenner 28 ausgerüstet. Ein Körper 2 9 aus Diabas ist um den Feuerraum 34 angebracht, ist jedoch oben und auf der Einspritzseite für den Brennstoff offen. Ein anderer solcher Körper 35 ist oberhalb des Feuerraumes angebracht und wird von einem Gitter 30 unterstützt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, is kein kompliziertes System von Rauchgaszügen im Kessel erforderlich, wenn das Rauchgasrohr von einem Wassermantel umgeben ist, weshalb die Konstruktion des Kessels einfacher und billiger wird. Ausserdem kann der Kessel kleiner gestaltet werden. Ebenso ist der Anschluss des Rauchgasrohres unmittelbar an der Obenseite des Kessels raumersparend. Im Kessel

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können Rohre zur Warmwasserbereitung vorgesehen sein.

Die Drosselklappe 2 7 ist zweckmässigerweise über ein Relais und eine Spule 31 in einer solchen Weise (nicht gezeigt) an den ölbrenner angeschlossen, dass die Klappe automatisch gedrosselt wird, wenn der Brenner stehenbleibt, und geöffnet wird, bevor der Brenner startet.

Die Temperatur an der Spitze des Rauchgasabzugs kann dank des Wassermantels und der wärmeaufnehmenden Körper in der Feuerung derart hoch, etwa 90⁰C, gehalten werden, dass im Rauchgasrohr keine Russablagerung und auch keine Kondensation von Wasserdampf stattfindet. Hierdurch vermeidet man auch ein Korrodieren des Rauchgasrohres. Die Anlage umfasst zweckdienlicherweise Geräte zur Kontrolle der genannten Temperatur, die mittels der zwischen dem Kessel und dem Rauchgasrohr vorgesehenen Klappe 32 eingeregelt wird. Infolge der Kombination des Wassermantels und der wärmeaufnehmenden Körper, die stets für eine hohe Kesseltempe" ratur sorgen, ist auch der Kessel im wesentlichen russfrei.

Die Erfindung eignet sich nicht nur für Feuerungen mit flüssigen Brennstoffen, wie Heizöl, sondern auch für Feuerungen mit festen Brennstoffen, wie Kohle, Holz und Torf, und auch für Feuerungen mit gasförmigen Brennstoffen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wo der Wärmeträger Luft ist.

Von der Wärmezentrale 111 erstreckt sich das Rauchgasrohr 112 senkrecht nach oben durch einen Blechschornstein 113, der mit einer Schicht 114 aus Mineralwolle isoliert ist. Im Zwischenraum zwischen dem Schornstein 113 und dem Rauchgasrohr 112 und parallel zu diesen ist ein Blechmantel 115 vorgesehen, der den Zwischenraum in zwei ringförmige Räume unterteilt, die oben miteinander in Verbindung stehen, da sich der Mantel 115 nicht bis zur Spitze des Schornsteins hocherstreckt. Der innere ringförmige Raum 117 steht durch eine Heissluftleitung 116 in Verbindung mit der Eintrittsseite des Wärmeleitungssystems, und der äussere ringförmige Raum 119 steht durch eine Rücklaufleitung in Verbindung mit der Rücklauf seite des VJärmeleitungssystems. Im Wärmeleitungssystem ist ein nicht gezeigtes Gebläse vorgesehen, welches durch den inneren ringförmigen Raum 117 nach unten ge-

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strömte und durch Wärmeaustausch mit den heissen Rauchgasen in Rauchgasrohr 112 erwärmte Luft durch die Heissluftleitung 116 in das Wärmeleitungssystem hineintreibt. Ferner treibt das Gebläse Luft von der Rücklaufleitung 118 nach oben durch den äusseren ringförmigen Raum 119, v/o die Luft durch indirekten Wärmeaustausch mit der im inneren ringförmigen Raum 117 nach unten strömenden, v/ärmeren Luft vorgewärmt wird. Die Luft wird dann nach unten durch den inneren ringförmigen Raum 117 getrieben, um durch indirekten Wärmeaustausch mit den heissen Rauchgasen im Rauchgasrohr 112 weiter erwärmt zu v/erden.

Der Verbrennungsraum 120 der Wärmezentrale ist im untersten Teil des Rauchgasrohres angebracht, wo ein Ölbrenner 121 zum Einsprühen von Brennstoff sowie wärmeaufnehmende Körper 122, beispielsweise aus Diabas,'rundum den Feuerraum angebracht sind. In einem im oberen Ende des Schornsteins angebrachten Rauchgasrohr ist eine Drosselklappe 124 vorgesehen, die mit einem Gegengewicht 125 verbunden ist, welches bestrebt ist, die Klappe offen zu halten. Die Klappe 124 ist zweckdienlicherweise über ein Relais und eine Spule 126 in einer solchen Weise (nicht gezeigt) mit dem Ölbrenner 121 verbunden, dass die Klappe automatisch gedrosselt wird, wenn der Brenner stehenbleibt, und geöffnet wird, unmittelbar bevor der Brenner wieder startet.

Ein wesentlicher Vorteil der erfxndiingsgemässen Vorrichtung ist, dass sie keine engen Kanäle zum Erwärmen der Luft in der Wärmezentrale besitzt. Derartige Kanäle werden leicht durch Russ verstopft, wie dies bei Wärmezentralen zur Erwärmung und Verteilung von Luft als Wärmeträger üblicherweise der Fall ist. Statt Luft können andere gasförmige Wärmeträger benutzt werden, beispielsweise Wasserdampf.

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Claims

Patentansprüche

/!./Vorrichtung zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Zentralheizungsanlage mit einer WärmezentralB zur Erwärmung und Verteilung eines Wärmeträgers in einem Wärmeleitungssystem, bei v/elcher Anlage zumindest ein Teil des Rauchgasabzugs von der Wärmezentrale von einem Mantel umgeben ist, um zusammen mit dem Rauchgasabzug einen Zwischenraum abzugrenzen, welcher eine der Leitungen für die Zirkulation des Wärmeträgers durch das Wärmeleitungssystem und die Wärmezentrale zur Erwärmung des im Zwischenraum strömenden Wärmeträgers durch Wärmeaustausch mit den im Rauchgasabzug nach oben strömenden Rauchgasen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasabzug (12; 112) oberhalb des Mantels (14; 115) eine Drosselklappe (27; 124) vorgesehen ist, mit der der Rauchgasabzug (12; 112) im wesentlichen gedrosselt werden kann, wenn beim Heizen mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird oder beim Heizen mit festen Brennstoffen das Feuer in Glut übergeht, und dass ein oder mehrere feuerfeste Körper (29, 35; 122) mit hohem Wärmeaufnahmevermögen im Feuerraum (34; 111) angebracht sind, um während der Feuerungsperioden mit offener Drosselklappe (27; 124) Wärme aufzunehmen und während zwischenliegender Perioden mit gedrosselter Klappe diese Wärme an den Wärmeträger der Anlage abzugeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche mit einem Brenner zur Feuerung mit flüssigem Brennstoff ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Drosselklappe (27; 124) und der Betrieb des Brenners (28; 121) in einer solchen Weise koordiniert sind, dass die Klappe (27; 124) beim Stehenbleiben des Brenners (28; 121) automatisch gedrosselt und dann geöffnet wird, bevor der Brenner wieder startet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere feuerfeste Körper (29; 122) mit hohem Wärmeaufnahmevermögen rundum den Feuerraum (34; 111) angebracht sind, ausgenommen der Eintrittsseite des Brennstoffs.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Feuerraum (34) ein feuerfester Körper (35) mit hohem Wärmeaufnahmevermögen angebracht ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfesten Körper (29, 35; 122) aus Diabas bestehen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger Wasser ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger Luft ist.

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