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Verfahren zum Betreiben eines Gasheizofens und Gasheizofen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasheizofens,
der mit einer Injektordüse für die Gaszufuhr und einem Brennerrohr versehen ist,
das in einer Verbrennungsluftkammer angeordnet ist, von der ein Abgasrohr abführt,
wobei die Verbrennungsluft unter atmosphärischem Druck steht, und einen dementsprechenden
Gasheizofen, der sowohl als ein Außenwandheizofen wie auch ein kamin gebundenes
Gerät ausgebildet sein kann.
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Bei den bekannten Gasheizgeräten wird dem Gas Luft zugeführt, um das
Gas zu verbrennen. Dies erfolgt einerseits durch die Zufuhr von Primärluft in das
Brennerrohr und andererseits die Ausnutzung von Sekundärluft, die dem Gemisch aus
Primärluft und Gas unmittelbar über dem Brennerrohr aus der Verbrennungsluftkammer
für die Verbrennung zuströmt. Ein Nachteil derartiger Öfen liegt darin, daß der
Wirkungsgrad weitgehend abhängig ist von der eingestellten Heizleistung, wobei unter
dem Wirkungsgrad das Verhältnis
zu verstehen ist zwischen der zugeführten
Gasmenge und der erzeugten Wärme. Von der Höhe des Wirkungsgrades ist außerdem der
Anteil der Schadstoffe in der Verbrennungsluft abhängig, deren Größe somit ebenfalls
abhängt von der Menge des zugeführten Gases bzw. dem jeweiligen Lastbereich des
Gasheizgerätes.
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Bei bekannten sogenannten atmosphärischen Brennern, bei denen das
Gas unter Druck in das Brennerrohr eingeführt wird und Verbrennungsluft mitreißt,
die unter atmosphärischem Druck steht, ergeben sich mit anderen Worten erhebliche
Schwankungen des Wirkungsgrades bei der zusätzlichen Ausnutzung von Sekundärluft,
wenn die Gaszufuhr zwischen Vollast und Teillastbereich geregelt wird, denn bei
getrennten Luftzuführungen für die Primärluft und Sekundärluft war es bisher nicht
möglich, ohne erheblichen Aufwand den Sekundärluftbedarf dem jeweiligen Lastbereich
genau anzupassen. Etwas Derartiges läßt sich zwar erreichen durch die Zufuhr der
Verbrennungsluft unter Druck beispielsweise durch Verwendung von Gebläsen, ist jedoch
relativ aufwendig und störanfällig. Eine andere Möglichkeit wurde im Einbau von
Luftklappen im Ansaugkanal für die Sekundärluft gesehen, deren Öffnungsstellung
dem Lastanteil des Gerätes entsprechend zu regeln ist. Auch solche Anordnungen führen
jedoch leicht zu Störungen und lassen keine gen aue Anpassung des jeweiligen Lufbedarfs
zu.
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Weiterhin wurde es versucht, durch die Verwendung von Brennerrohren
mit großem Flammenaustritt, die durch die Verwendung
perforierter
Lochbleche auf der Oberseite der Brennerrohre gegen Flammenrückschlag gesichert
wurden, einen großen Primär.
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luftanteil der Verbrennung zuzuführen und dabei keine hohen Flammen
zu erzeugen, sondern eine Verbrennung unmittelbar über der Oberfläche des Brennerrohres
unter Ausnutzung von Sekundärluft. Dabei stellte sich zwar für Vollast ein günstiger
Wirkungsgrad ein. Hingegen zeigten sich die erreichten Wirkungsgrade im Teillastbereich
als unzureichend. Auch das ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß der ausgenutzte
Sekundärluftanteil nicht von vornherein genau bestimmbar ist, weil er unter anderem
abhängt von der Gestaltung des Ofens, des Brennerrohres und anderer nicht vorher
bestimmbarer Einflußgrößen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasheizofen mit unter atmosphärischen
Druck stehender Verbrennungsluft zu schaffen, der einen maximalen Wirkungsgrad und
außerdem einen geringen Schadstoffanteil in den verschiedensten Lastbereichen ergibt.
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Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß für eine überstöchiometrische
Verbrennung dem Brennerrohr ausschließlich Primärluft durch Abschluß der Verbrennungsluftkammer
gegen den Zustrom von Sekundärluft zugeführt wird.
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Im Gegensatz zu der bisher üblichen bei Vollast und in den Teillastbereichen
unbeeinflußbaren Verbrennung wir gemäß der Erfindung für die Verbrennung etwa 30%
mehr Luft zugeführt
als es an sich notwendig ist. Es hat sich gezeigt,
daß bei dieser überstöchiometrischen Verbrennung von 1,3, doh. einer Zuführung von
30% mehr Luft als an sich notwendig, allein in der Art von Primärluft die geringsten
Schadstoffanteile anfallen und daß darüberhinaus ein Wirkungsgrad von mehr als 90X
erreicht wird, der weitgehend unabhängig bleibt von der Belastung des Ofens, d.h.,
sei es, daß dieser nur mit einer Leistung von 40X gefahren wird oder durch verstärkte
Gas zufuhr mit einer Leistung von 80 oder 90X. Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen,
daß der Verbrennungsluftanteil ausschließlich durch den Primärluftanteil bestimmt
wird und nicht durch einen in seiner Größe zuvor nicht genau bestimmbaren Sekundärluftanteil.
Dazu ist weiterhin zu berücksichtigen, daß die Primärluft beim Verfahren nach der
Erfindung nicht beispielsweise durch ein Gebläse eingeführt wird, sondern durch
das aus dem Injektor ausströmende Gas mit in das Brennerrohr hineingesogen wird,
so daß also der Gasheizofen unter atmosphärischem Druck arbeitet.
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Durch eine geeignete Wahl in der Größe des Durchmessers des Brennerrohres
sowie des freien Austrittsquerschnittes der Injektor-Gasdüse und des freien Querschnittes
für die Zufuhr der Primärluft ist es möglich, in einem weiten Lastbereich ein überstöchiometrisches
Verbrennungsverhältnis von 1,3 zu erhalten.
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Dieses Verhältnis ist deshalb von besonderem Nutzen, weil sich bei
ihm der geringste Anteil von Schadstoffen ergibt.
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Es besteht jedoch die Möglichkeit, auch ein Verhältnis von bis zu
1,6 zu erreichen, bei dem ebenfalls noch ein gleichbleibender
Wirkungsgrad
über einen weiten Lastbereich erzielt wird bei verhältnismäßig niedrigem Schadstoffanteil,
der bei einem größeren Verhältnis jedoch wieder ansteigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren der ausschließlichen Nutzung von Primärluft
ist besonders geeignet für die Dauer des normalen Betriebes des Gasheizgerätes in
verschiedenen Lastbereichen. Für die Inbetriebnahme des Gasheizgerätes ist es jedoch
zweckmäßig über die Primärluft hinausgehend weitere Luft zur Verfügung zu haben.
Für diesen Vorgang sieht deshalb die Erfindung vor, daß bei der Inbetriebnahme des
Gasheizofens durch eine Öffnung in der Verbrennungsluftkammer Sekundärluft zugeführt
wird, wobei die Öffnung nach dem Anfahren des Gasheizofens wieder geschlossen wird,
damit bei normalem Betrieb ausschließlich Primärluft ausgenutzt werden kann. Der
Gasofen gemäß der Erfindung ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftkammer
mit einem Abschluß gegen die Zufuhr von Sekundärluft versehen ist, wobei der Abschluß
vorzugsweise aus einer Öffnung besteht, die durch eine automatisch gesteuerte Klappe,
insbesondere eine Bimetallklappe, nach der Inbetriebnahme des Ofens verschlossen
wird.
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Soll demnach der Gasheizofen als ein Kaminheizofen benutzt werden
können, so ist er gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer im Aufstellungsraum
freiliegenden Öffnung für die Zufuhr von Primärluft versehen und mit einer in der
Wand
der Verbrennungskammer liegenden Öffnung für die Zufuhr von Sekundärluft, die beim
Betrieb des Ofens durch eine Bimetallklappe verschlossen bleibt. Diese Öffnung wird
vorzugsweise im Boden der Verbrennungskammer vorgesehen. Die Öffnung für die Zufuhr
der Primärluft kann hingegen am Boden des Kastens angeordnet sein, der die Mündung
des Brennerrohres umgibt.
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Soll der Gasheizofen als ein Außenwandheizofen ausgebildet sein, so
zeigt es sich nach der Erfindung für zweckmäßig, wenn an der Rückseite der Verbrennungskammer
ein Verteilerkasten angeordnet ist, der mit einem Primärluftkanal an das Brennerrohr
angeschlossen ist und durch einen Sekundärluftkanal mit der Verbrennungsluftkammer
verbunden ist, wobei in dem Sekundärluftkanal eine Sperrklappe liegt, die beim Betrieb
des Gasheizofens den Sekundärluftkanal sperrt. Eine solche Sperrklappe ist also
nicht zu verwechseln mit an sich bekannten Sperrklappen, die bisher im Primärluftkanal
angeordnet sind.
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Auch in diesem Fall kann eine solche Sperrklappe in der Art einer
an sich bekannten Bimetallklappe ausgebildet sein.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen als Außenwandofen
ausgebildeten Gasheizofen in
perspektivischer Darstellung, teilweise
im Schnitt.
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Figur 2 einen als Kaminofen ausgebildeten Gasheizofen in perspektivischer
Darstellung, teilweise im Schnitt.
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Der in Figur 1 wiedergegebene Gasheizofen 1 ist bestimmt für den Anschluß
an einer Außenwand.
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Der Gasheizofen 1 besitzt eine Verbrennungsluftkammer 5, an deren
Rückseite ein auch als Strömungssicherung wirksamer Verteilerkasten 21 angeordnet
ist. Der Verteilerkasten 21 ist an seiner rückwärtigen Seite mit einem Rohransatz
versehen, durch den die zu verbrennende Luft gemäß dem Pfeil 10 einströmt. Diese
Luft wird über ein Rohr 2 in einen Kasten 3 geleitet, der das offene Ende des Brennerrohres
4 umgibt, so daß die Primärluft unmittelbar in das Brennerrohr 4 einströmen kann,
wenn gleichzeitig durch die Injektordüse 9 das Gas für die Verbrennung entsprechend
dem Pfeil 5 in das Brennerrohr 4 unter Druck eingeführt wird.
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Die obere Hälfte des Brennerrohres 4 ist durch ein engmaschiges Metallgitter
8 abgedeckt, durch das das Gemisch aus Primärluft und Gas austreten kann. Ohne daß
es zu einer Bildung höherer Flammen kommt, führt das entzündete Luftgasgemisch zu
einem hellen Aufglühen der Abdeckung 8, da die Anordnung derart getroffen ist, daß
für die Verbrennung des Gasgemisches keine Sekundärluft zur Verfügung steht. Solche
Sekundärluft steht
allein zur Verfügung bei einer Inbetriebnahme
des Gasheizgerätes durch eine Zuführung über das Rohr 22, das den Verteilerkasten
21 mit der Verbrennungskammer 5 verbindet. Innerhalb dieses Rohres 22 liegt eine
Sperrklappe 20, die nach einer Inbetriebnahme das Rohr 22 gegen die weitere Zuführung
von Sekundärluft absperrt.
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Die Verbrennungsluft wird entsprechend dem Pfeil 6 aus der Verbrennungskammer
5 durch das Rohr 7 nach außen abgeführt.
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Der in Figur 2 wiedergegebene Gasheizofen 1 unterscheidet sich von
der vorher beschriebenen Ausführung im wesentlichen dadurch, daß er als Kaminofen
ausgebildet ist. Die Zufuhr von Verbrennungsluft ausschließlich als Primärluft erfolgt
demzufolge aus dem Aufstellungsraum. Dafür ist an der Außenseite der Verbrennungsluftkammer
5 ein Kasten 3 angeordnet, der unterseitig mit einer Öffnung 11 versehen ist, durch
welche die Primärluft etnsprechend dem Pfeil 10 eintreten und in das Brennerrohr
4 strömen kann. Auch hier ist im übrigen die Verbrennungsluftkammer 5 beim Betrieb
des Gasheizgerätes gegen das Einströmen von Luft, die für die Verbrennung als Sekundärluft
wirksam wäre, hermetisch abgesperrt. Allein für die Inbetriebnahme des Gasheizofens
ist im Boden der Verbrennungsluftkammer 5 für die Zuleitung von Sekundärluft eine
Öffnung 20 vorgesehen, die durch eine Bimetallklappe unmittelbar nach der Inbetriebnahme
des Gasheizgerätes wieder verschlossen wird.
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Bei diesem Gasheizgerät treten im übrigen die Abgase ebenfalls
entsprechend
dem Pfeil 6 aus dem Rohr 13 aus, das den als Strömungssicherung wirksamen Kasten
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