DE2824404A1 - Vorrichtung zum erwaermen von fluiden zwecks beheizung von gebaeuden - Google Patents

Vorrichtung zum erwaermen von fluiden zwecks beheizung von gebaeuden

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DE2824404A1
DE2824404A1 DE19782824404 DE2824404A DE2824404A1 DE 2824404 A1 DE2824404 A1 DE 2824404A1 DE 19782824404 DE19782824404 DE 19782824404 DE 2824404 A DE2824404 A DE 2824404A DE 2824404 A1 DE2824404 A1 DE 2824404A1
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DE
Germany
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tube
pipe
tubes
heating
space
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Withdrawn
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DE19782824404
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English (en)
Inventor
Franz Dr Ing Bogdanski
Klaus Dipl Ing Schimmelpfennig
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KM Kabelmetal AG
Original Assignee
KM Kabelmetal AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Erwärmen von Fluiden zwecks Beheizung von
  • Gebäuden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Fluiden zwecks Beheizung von Gebäuden, durch Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, Übertragung der Verbrennungswärme auf das Fluid und Abführen der Abgase.
  • Bei der herkömmlichen Beheizung von Gebäuden wird in einem Brenner, beispielsweise Heizöl oder Erdgas, verbrannt und die Flammgase gegen die äußere Oberfläche eines das Heizmedium führenden gesonderten Kessels gelenkt. Dabei geben die Flammgase ihre Wärmeenergie an das Heizmedium, beispielsweise Wasser, ab und werden dann üblicherweise in einem gesonderten Schornstein in die freie Atmosphäre geführt.
  • Diese Heizanlagen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die bisher noch nicht behoben werden konnten. So ist beispielsweise für den Heizkessel je nach abzugebender Leistung ein mehr oder weniger großer Raum notwendig. Weiterhin ist der Wirkungsgrad derartiger Anlagen noch unbefriedigend. Der Wirkungsgrad derartiger Anlagen liegt oft nur in der Große von 50 bis 6o O gerechnet über das Jahresmittel. Darüber hinaus sind die konventioncllen Heizungsanlagen, bestehend aus Heizkessel und gesondertem Schornstein, sehr teuer.
  • Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu vermeiden und eine Heizungsanlage zu schaffen, die raumsparender und kostengünstiger ist und mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art gelöst durch ein koaxiales Rohrsystem in vorzugsweise vertikaler Anordnung, in dessen Innenrohr aus vorzugsweise rostfreiem Stahl am unten liegenden Ende ein Brenner eingeführt ist, wobei das Innenrohr gleichzeitig als Verbrennungsraum und Abgasführung bis in die freie Atmosphäre dicnt, dessen Außenrohr durch geeignete Abstandshalter zum Innenrohr in Lage gehalten ist, wobei der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr von dem zu erwärmenden Fluid durchströmt ist und das Außenrohr durch eine Wärmeisolationsschicht gegenüber der Umgebung thermisch isoliert ist.
  • Zdg-verluste treten kaum auf, da das innere Metallrohr gegenüber einem normalen Schornstein nur einen geringen Querschnitt aufweist. Außerdem weist dieses System eine geringe thermische Trägheit auf, da es in Leichtbauweise erstellt ist. Wegen der geringen Zugverluste und der schnellen Einstellung des stationären Arbeitspunktes ergibt sich der höhere Wirkungsgrad einer solchen Anlage gegenüber einer Anlage nach konventioneller Bauweise Von Vorteil ist, daß der ztlgvermindernde wassergekühlte geringe Querschnitt des Illnenrollres durch einen entsprechenden Brennerlufttüberdruck beaufschlagt werden darf, ohne daß Undichtigkeiten des Rohres beftirchtet werden essen. Mit besonderem Vorteil wird cin iieißgasbrenner modernster Bauweise, wie er z.B. von der Firma BLiN entwickelt wurde, eingesetzt, der nahezu rußfrei arbeitet. Mit besonderem Vorteil ist die Drennerflamme in Richtung der Rohrlängsachse gerichtet. Dadurch wird gewährleistet, daß das inncre Metallrohr sich an keiner Stelle übermäßig erhitzt. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr eine wärmeisolierende Trennschicht vorgesehen und das Fluid durchströmt zunächst den Ringraum zwischen der Trennschicht und dem Außenrohr iind strömt dann im Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und der Trennschicht im Gegenstrom zu den Heizgasen zurück. Die Trennschicht besteht dabei zweckmäßigerweise aus einem flexiblen Kunststoffrohr, kann aber auch als doppelwandiges Wellrohr ausgebildet sein, wobei zwischen den einzelnen Wellrohren eine Luftschicht oder Wärmeisolationsmaterial vorhanden ist. Diese Maßnahme bewirkt, daß Zu- und Abfluß für das aufzuheizende Fluid an einem Ende des Rohrsystems angebracht werden können. Zu- und Alslauf sind zweckmäßigerweise am unteren Ende in der Nähe des Brenners angemacht. Auf eine gesonderte Rückführung des erwärmten Mediums kann somit verzichtet werden. Dieses Problem kann man auch dadurch lösen, daß man den Abstandshalter als wendelförmig um das Innenrohr herumgeformtes Wellrohr aus vorzugsweise nichtrostendem Stahl herstellt. Das zu erwärmende Fluid wird dabei zunächst durch das Abstandshalterwellrohr hindurchgeleitet, tritt am oberen Ende aus diesem aus und durchströmt den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr von oben nach unten, wobei es zunehmend erwärmt wird. Damit das koaxiale Rohrsystem in den Längen, in denen es eingesetzt wird, ohne Flanschverbindung oder ähnliche Verbindungen herstellbar ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, sowohl das Innenrohr als auch das Außenrohr als längesnahtgeschweiße Wellrohre, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl auszubilden. Auf diese Weise hergestellte Wellrohre können in nahezu unbegrenzten Längen gefertigt werden. Zweckmäßigerweise wird man zur Herstellung des koaxialen Rohrsystems von den Wellrohren mit unterschiedlichem Durchmesser eine bestimmte Länge ablängen, dabei das Innenrohr mit dem Abstandshalter versehen uni dieses Gebilde in das Außenrohr einschieben. Die Abdichtung des oberen Ringraumes sowie die Herstellung der Anschlußverbindungen für den Heizwasserzu- und ablauf werden bereits werksseitig vorgenommen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das koaxiale Rohrsystem in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß herzustellen, von diesem die benötigten Längen abzuschneiden und wie eben beschrieben, zu konfektionieren. Mit besonderem Vorteil wird der Zwischenraum zwischen den Rohren bzw. das Abstandshalterwellrohr vom Heizwasser einer Heizungslage durchströmt. Dabei ist es ohne Belang, oh es sich um einen Neii- o(ler Altbau handelt. Dadurch, daß das Rohrsystem flexibel ist, 1 kann es auch in bereits bestehende Schornsteine nachträglich eingeführt werden.
  • Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Die Figuren zeigen den Erhizerteilt einer Warmwasserheizungs anlage, welche im wesentlichen aus einem koaxialen Rohrsystem 1, welches in nahezu vertikal er Richtung angeordnet ist und einem Brenner 2 , in welchem beispielsweise heizöl oder Erdgas verbrannt wird, besteht. Das Rolirsyst em 1 besteht. aus einem Innenrohr 3, sowie einem Außenrohr 4, welche beide als längsahtgescweißte tind gewellte Edelstahirohre ausgebildet sind. Die Rohre 3 und 4 weisen unterschiedliche Durchmesser auf und werden durch aine Abstandshalterwendel 5 aus geeignetem Material, beispielsweise eine Drahtwendel o.ä. zueinander in koaxialer Lage gehalten. Auf diese Weise entsteht zwischen den Rohren 3 und 4 ein Ringraum 6, welcher durch einen Zulauf 7 mit dem Rücklauf der lleizungsanlage verbunden ist. Das aufzuheizende Fluid, in den meisten Fällen wird dies Wasser sein, durchströmt den Ringraum 6 von oben nach unten, wobei es durch die Rohrwandung 3 zunehmend Energie aiis den Fiammgasen aufnimmt und nach Erreichen der Vorlauftemperatur über den Rohrstutzen ö, dem Vorlauf der Heizungsanlage zugeführt wird. Um Wärmeverlllste zu vermeiden, ist das Außenrohr 4 mit einer thermischen Isolierschicht 9, vorzugsweise auf der Basis von Polyurethan versehen, welche durch ein weiteres Wellrohr 10 umhüllt ist.
  • In Abänderung des in der Figur 1 dargestellten Ausfiihrungsbeispiels ist die Abstandshalterwendel 5 in der Figur 2 als metallisches Wellrohr, vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl, ausgebildet. Dadurch entsteht der Vorteil, daß die Anschlußstutzen 7 und 8 für den Vor- und den Rücklauf beide am unteren Ende angeordnet sind, wodurch die Anschlußtechnik vereinfacht wird. Das Wellrohr 5 ist dabei an den Rücklauf angeschlossen und leitet, da es an scinem oberen Ende offen ist, das Wasser in den Ringraum 6, welches dann wiederum im Ringraum 6 zum Anschlußstutzen 8 zurückströmt.
  • Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ringraum 6 durch ein Trennrohr 12 in nahezu zwei gleiche Querschnitte aufgeteilt0 Das TE1lnrohr 12 ist über Abstandshalter 5 und 13 zu den Rohren 3 und 4 konzentrisch gehalten.
  • Das Wasser des Rücklaufs strömt durch den Anschlußstutzen 7 in den Ringraum zwischen dem Trennrohr 12 und dem Wellrohr 4 und strömt dann von oben nach unten durch den Ringraum zwischen dem Trennrohr 12 und dem Innenwellrohr 3 zum Anschlußstutzen 8 zurück. Auch diese Ausführungsform verbessert die Anschlußtechnik, da die Anschlußstutzen 7 und 8 in nahezu gleicher Höhe am unteren Ende des Rohrsystems 1 angeordnet sind.Allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemein, daß zumindest der oben liegende Bereich zwischen dem Innen- rohr 3 und dem Außenrohr 10 feuchtigkeitsdicht, vorzugsweise durch eine verschweißte Metallplatte 14 abgedichtet ist.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß es gelungen ist, eine bauliche Einheit von Schornstein und Kessel herzustellen. Der Wirkungsgrad einer Vorrichtung gemäß der Lehre der Erfindung wird einem um etwa 20 % höheren jährlichen Wert als herkömmliche Heizungsanlagen aufweisen. Die beschriebene Vorrichtung hat nämlich wesentlich geringere Zugverluste als normale Schornsteine. Außerdem wird aufgrund der leichten Bauweise eine geringe thermische Trägheit erreicht, was zu einem schnellen Erreichen des stationären Arbeitspunktes der Anlage führt. Darüber hinaus benötigte die Anlage wesentlich weniger Platz als herkömmliche Heizungsanlagen.
  • Insbesondere, wenn man, wie in den Figuren dargestellt, als Rohre sogenannte Wellrohre verwendet, erhält man ein flexibles System, welches man auch in Altbauten nachträglich in bereits bestehende Schornsteine einziehen kann. Dies wird immer dann der Fall sein, wenn entweder der Schornstein oder aber der Kessel defekt ist und ersetzt werden muß.
  • Aber auch in Neubauten und hier insbesondere solchen, die in Fertigbauweise erstellt werden, läßt sich die erfindungsgemäße Heizungsanlage mit Vorteil einsetzen. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Rohrsysteme werden zweckmäßigerweise werksseitig konfektioniert, indem man in das thermisch isolierte Rohr 4, das mit der Abstandshalterwendel 5 bzw.
  • dem gewellten Metallrohr versehene Innenrohr 3 einschiebt, die Anschlüsse 7 und 8 anbringt und das Rohrsystem an seinen Stirnflächen zwischen dem Innenrohr 3 und dem Rohr 10 abdichtet. Es ist aber auch möglich, in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß große Längen des Rohrsystems 1 herzustellen und von diesen großen Längen die gewünschte Länge abzutrennen und dann zu konfektionieren wie beschrieben.
  • Die Erfindung beschränkt sich selbstredend nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele unter Verwendung von Wellrohren und einer äußeren Isolierschicht aus Polyurethan0 So könnte es auch denkbar sein, starre Rohre zu verwenden. Auch die äußere Isolierschicht könnte als Mineralisolierung ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Schüttisolierung oder einer Umwicklung mit Mineralwolle. Zur Verbesserung des optischen Eindrucks sollte die Nineralisolierung von einer Umhüllung umgeben sein. Leerseite

Claims (7)

  1. PatentansPrüche i.jVorrichtung zum Erwärmen von Fluiden zwecks Beheizung von Gebäuden durch Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, Ubertragung der Verbrennungswärme auf das Fluid und Abführen der Abgase, gekennzeichnet durch ein koaxiales Rohrsystem in vorzugsweise vertikaler Anordnung, in dessen Innenrohr aus vorzugsweise rostfreiem Stahl am unten liegenden Ende ein Brenner eingeführt ist, wobei das Innenrohr gleichzeitig als Verbrennungsraum und Abgasführung bis in die freie Atmosphäre dient, dessen Außenrohr durch geeignete Abstandshalter zum Innenrohr in Lage gehalten ist, wobei der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr von dem zu erwärmenden Fluid durchströmt ist und das Außenrohr durch eine Wärmeisolationsschicht gegenüber der Umgebung thermisch isoliert ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerflamme in Richtung der Rohrlängsachse gerichtet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innen- und dem Außenrohr eine wärmeisolierende Trennschicht vorgesehen ist und das Fluid zunächst den Ringraum zwischen der Trennschicht und dem Außenrohr durchströmt und dann im Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und der Trennschicht zuriickströmt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht ein flexibles Kunststoffrohr ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter ein wendelförmig um das Innenrohr herumgeformtes Wellrohr, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen- sowie das Außenrohr als längsnahtgeschweißte Wellrohre, vorzugsweise au nichtrostendem Stahl, ausgebildet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Rohren bzw. das Abstandshalterwellrohr vom Heizmedium einer Heizungsanlage durchströmt ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585113A1 (fr) * 1985-07-22 1987-01-23 Thermocatalytic Corp Chaudiere a chauffage d'eau par rayonnement

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