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Wärmetauscher für Heizkesselanlagen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Heizkesselanlagen,
insbesondere in Heizungsanlagen von Wohnhäusern, bei denen im Keller des Gebäudes
ein Heizkessel zum Erhitzen von Wasser vorgesehen ist.
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Bei Heizkesselanlagen zum Beheizen von Wohnhäusern geht ein nicht
unwesentlicher Anteil der Wärme verloren. Da nur eine gewisse Restwärme zur Verhinderung
von durch Kondensate hervorgerufene Versottung des Kamins erforderlich ist, könnte
von dem Wärmeverlust noch eine wesentliche Menge genutzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher für Heizkeseinlagen
zu schaffen, bei dem die zur Zeit ungenutzte, noch frei zur Verfügung stehende Wärme
der Abgastemperatur bis auf die benötigte Restwärme genutzt und dadurch Energie
eingespart wird Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher der eingangs genannten
Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist. dass un-
mittelbar angrenzend
an den Heizkessel ein das Rauchrohr umschliessender isolierter Mantelbehälter angeordnet
ist, der vom Boden des Heizkellers bis über den in den Kamin mündenden Rauchrohrabgang
reicht und an seiner Oberseite mindestens einen verengten Warmluftabgang zum Anschluss
für in zu beheizende Räume führende Leitungen aufweist, und dass im Mantelbehälter
in geringem Abstand voneinander Steine mit hohem Luft inhalt angeordnet sind.
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Am Boden des Mantelbehälters ist ein Ventilator mit regelbaren Luftöffnungen
vorgesehen. Zweckmässig ist in der Wand des Mantelbehälters ein Einlass für Frischzufuhr
vorgesehen.
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Die Steine sind auf im Mantelbehälter angeordneten Halterungen oder
Trägerstäben abgelegt. Der Mantelbehälter besteht zweckmässig aus einem mit Isolierung
versehenen Doppelmantel.
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Ein solcher Wärmetauscher ermöglicht eine Energiereinsparung bis zu
etwa 1/5 der Heizölmenge, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass der Kamin versottet.
Es wird damit eine optimale Wärmenutzung der Heizungsanlage erzielt. Der Wärmetauscher
kann ohne grossen Kostenaufwand erstellt werden und lässt sich auch in bereits bestehende
Heizungsanlagen einbauen. Durch einen regelbaren Ventilator am unteren Ende des
Mantelbehälters lässt sich der Zug durch den Wärmetauscher leicht regulieren, so
dass ein Wärmestau in den engen Durchlässen zwischen den Steinen verhindert wird.
Durch einen Frischlufteinlass in den Mantelbehälter wird nicht Kellerluft verwendet,
sondern es wird frische Luft erwärmt und in die zu beheizenden Räume geführt.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Heizkessels
mit angeschlossenem Wärmetauscher; Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht
eines Wärmetau-~scher; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung
von aus dem Wärmetauscher zu den zu beheizenden Räumen führenden Leitunge.
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In seiner einfachsten Form besteht der erfindungsgemässe Wärmetauscher
1 aus einem isolierten Mantelbehälter 2, beispielsweise einem doppelwandigen Blechmantel,
der unmittelbar angrenzend an den Heizkessel H und vorzugsweise angrenzend an den
Kamin K angeordnet ist und das aus dem Heizkessel H führende Rauchrohr R vollständig
umschliesst. Das Rauchrohr R ist zweckmässig ein S-Rohr, von dem ein kurzes Rohrstück
a aus dem Heizkessel H herausführt, an das sich ein längeres, im wesentlichen senkrechtes
Rohrstück b anschliesst, das mindestens bis zur Oberseite des Heizkessels H oder
über diese Oberseite hinaus reicht und dann in ein abgebogenes Rohrstück c übergeht,
das in den Kamin K mündet.
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Der Mantelbehälter 2 des Wärmetauschers ereicht vom Boden B des Heizungskellers
bis über das abgebogene Rohrstück c des Rauchrohres R, also bis über den in Kamin
K mündenden Rauchrohrabgang Rc und ist an seiner Oberseite mit mindestens einem
verengten Warmluftabgang 3 versehen, der zum Anschluss an Leitungen L, L1, L2 dient,
die in zu beheizende Räume A, Al....
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führen. Hier sind im Boden oder in der Wand Offnungen 01> 02 ausgespart,
in die die Leitungen L1, L2 münden und aus denen die im Wärmetauscher durch Wärmeaustausch
gewonnene Wärme in die Räume A, Al strömt.
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Der Wärmetauscher 1 ist über nahezu seine gesamte Höhe mit Steinen
4 bestückt, die aus einem porösen, einen hohen Luftinhalt aufweisenden Material
bestehen. Die Steine 4 sind in einem geringen Abstand 5 voneinander angeordnet,
so dass eine Art Labyrinthdurchgang durch den ganzen Wärmetauscher 1 erzielt wird.
Die Steine 4 werden auf hierfür vorgesehen Halterungen oder Trägerstäbe 6 gelegt
und von diesen in Lage gehalten. Sie füllen im wesentlichen den gesamten, das Rauchrohr
R umgebenden Raum des Mantelbehälters 2 aus, wobei lediglich in seinem unteren
Bereich
2a und in seinem oberen Bereich 2b ein verhältnismässig kleiner, nicht von Steinen
ausgefüllter Freiraum belassen ist.
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Diese Massnahme dient mit zur Sicherstellung eines ausreichenden Zuges.
Als weitere Zughilfe ist am Boden des Mantelbehälters 2 ein Ventilator 7 vorgesehen,
der mit regelbaren Luftöffnungen 8 versehen ist-. Die Einstellung der Luftöffnungen
8 kann entweder von Hand oder automatisiert erfolgen. Der Ventilator 7 ist zweckmässig
mit dem Brenner (nicht dargestellt) und dem Vorlauf thermostat (nicht dargestellt)
verdrahtet. Uber entsprechend eingestellte Schalteinrichtungen (nicht dargestellt)
wird dann der Ventilator 7 betätigt. Die Schaltung für den Ventilator 7 kann so
ausgelegt sein, dass diese ventilatorbetätigte Zughilfe beispielsweise 7 Minuten
vor Einschalten des Brenners in Gang gesetzt wird und nach Ausschalten des Brenners
20 Minuten weiter läuft.
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Die durch das Rauchrohr R aus dem Heizkessel H abwandernde Wärme wird
zum Teil in den Steinen 4 gespeichert und zum Teil aufgrund des Auftriebes nach
oben geleitet und gelangt durch die Leitungen L, L1, L2 und die Offnungen 01, O2
in die Räume A, A1.
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Im Wärmetauscher 1 bzw. im Mantelbehälter 2 kann ein Einlass (nicht
dargestellt) für Frischluft vorgesehen sein, um in die zu beheizenden Räume frische
Luft und nicht Luft aus dem Keller einzuleiten.
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Bei einer Versuchsanlage für Räume, die nach DIN 4701 150 C betragen
sollen wurden folgende Ergebnisse erhalten.
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Die wirksame Schornsteinhöhe betrug 7,50 m und der Schronstein war
bis unter das Dach wärmegedämmt. Die Anlage war 12 Monate im Betrieb. Der Wärmetauscher
versorgte das Erdgeschoss eines Dreifamilienhauses. Die Messung erfolgte am 8. März
1978.
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Die Abgastemperatur vor dem Wärmetauscher betrug 2450 C und hinter
dem Wärmetauscher 2020 C. Die Temperaturdifferenz betrug also 245 - (202 - 20) =
1820 C, wobei 200 die Restwärme war. Die noch zur Verfügung stehende
Abgastemperatur
reichte aus, um eine Versottung des Kamins zu verhindern. Die nachweisbare Ölersparnis
betrug im Vergleich zum Vorjahr, in dem die Heizung ohne Wärmetauscher gefahren
wurde, 2000 Liter. Es wurde nur bei extremer Kälte (Klimazone minus 150 C) auch
die herkömmliche Heizungsanlage mitverwendet.
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L e e r s e i t e