DE2924195A1

DE2924195A1 - Waermeerzeuger fuer insbesondere mit oel oder gas gespeiste heizungsanlagen

Info

Publication number: DE2924195A1
Application number: DE19792924195
Authority: DE
Inventors: Peter Noerenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1980-12-18

Description

Wärmeerzeuger für insbesondere mit Ö1 oder Gas
gespeiste Heizungsanlagen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeerzeuger fUr insbesondere mit Ö1 oder Gas gespeiste Heizungsanlagen und vorzugsweise fUr solche Heizungsanlagen, wie sie in Wohnhäusern verwendet werden.
Bei derartigen Heizungsanlagen sind Öfen aus Metall bekannt, deren Innenräume mit Schamottesteinen ausgekleidet sind. Solche Schamottesteine haben insbesondere den Nachteil, daß sie zufolge der hohen Temperatur, der sie ausgesetzt sind, nach vergleichsweise kurzer Zeit zerfallen, so daß der Brennraum neu ausgekleidet werden muß.
In neurer Zeit ist man daher fast ausschließlich dazu Ubergegangen, Kessel fUr die vorerläuterten Heizungsanlagen, die mit Öl oder Gas befeuert werden, ohne solche Schamotteauskleidung zu verwenden, bei denen also die in dem Brennraum des Kessels erzeugte Wärme ueber die Innenwandungen des Brennraumes direkt an das umspUlende Wasser abgegeben wird.
Solche Heizungsanlagen arbeiten selbsttätig, sie sind zumeist so ausgebildet, daß in dem Kreislauf für das erwärmte bzw. erhitzte Wasser ein Thermostat angeordnet ist, der bei Unterschreiten der Temperatur des Wassers den Gas- oder Ölbrenner automatisch einschaltet und ihn nach Erreichen der eingestellten höheren Temperatur automALsch wieder abschaltet. Dieser Ein- und Abschaltvorgang des Brenners bzw. das Erwärmen und AbkUhlen des Wassers geht periodisch vor sich.
Im allgemeinen beträgt die im Kesselraum vorhandene Temperatur nach Abschalten des Wärmethermostaten etwa 570 K und das Innere des Kesselraumes kühlt sich in der vergleichsweise kurzen Zeit von etwa 5 Minuten auf ca. 550 K ab.
Die verbrannten Gase im Kesselraum haben eine höhere Temperatur, was zur Folge hat, daß UberflUssige Wärme ohne Nutzbarmachung in den Kamin abgeführt wird und daher für den Wirkungsgrad der Heizungsanlage verloren geht. Nach Abschalten des Brenners kühlt der Brennraum und auch das im Kesseimantel befindliche Wasser schnell wieder ab, so daß nach Abfall der Wassertemperatur auf die untere Grenze nach einer verhältnismäßig kurzen Zeit der Brenner erneut wieder eingeschaltet werden muß. Einmal wird dadurch, daß der Brenner nach kurzer Zeit wieder eingeschaltet wird, ein Mehr an Öl bzw. Gas verbraucht. Bis zum Abschalten des Brenners ist eino zu hohe Temperatur vorhanden, die zugehörige Wärmemenge wird nicht zufriedenstellend an das Wasser im Kesselmantel, sondern ungenützt in den Kamin abgegeben und der Sessel selbst kühlt rasch ab, so daß auch hier ein Mehr an Öl bzw.
Gas verbraucht wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, den Wirkungsgrad einer Heizungsanlage zu erhöhen bzw. den Verbrauch an Brennstoff zu verringern, indem ein wesentlicher Teil der während des Verbrennungsvorganges erzeugten Wärme im Kesselraum gespeichert wird und erst nach Beendigung des Verbrennungsvorganges an das Wasser im Kesselmantel abgegeben wird.
Der Zweck der Erfindung besteht daher in erster Linie darin, den Gesamtwirkungsgrad einer solchen Heizungsanlage zu verbessern, insoweit, als die Intervalle zwischen Abschalten und Wiedereinschalten des Brenners nach Abkühlung vergrößert werden, wobei die sonstigen Bedingungen (Abgastemperatur am Kamin, C02-Gehalt, Rußziffer u.dgl.) weiterhin eingehalten werden sollen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, bei bereits vorhandenen Heizungsanlagen auf einfache Weise eine bessere Ausnutzung der erzeugten Wärme und damit eine Erspamis an Öl bzw. Gas zu erreichen.
Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, im Brenn-bzw. Kesselraum einer Heizungsanlage die Temperaturzeitkurve zu nivellieren und dafür zu sorgen, daß in dieser Kurve die Temperaturspitze (Tätigkeit des Brenners) abgebaut und der Abfall der Temperaturkurve (Brenner außer Betrieb) verlangsamt wird.
Demgemäß beruht die Erfindung auf dem Gedanken, in dem Brennraum des Kessels einer solchen Heizungsanlage einen Wärmespeicher im Abstand von den Wandungen des Verbrennungsraumes vorzusehen, der vorzugsweise mit Durchgängen für die Luft versehen ist, und in welchem ein wesentlicher Teil der erzeugten Wärme während der Brenndauer des Brenners aufgenommen und nach Abschalten des Brenners an die Wandung des Kesselraumes abgestrahlt wird, so daß das umlaufende Wasser weiterhin erwärmt wird.
Mit anderen Worten ausgedrückt: Die Temperatur im Brennraum wird während der Brenndauer des Brenners nivelliert bzw.
es tritt keine so hohe Temperaturspitze auf im Vergleich zu der Temperatur bei Heizungsanlagen ohne Wärmetauscher.
Diese Nivellierung der Temperaturzeitkurve führt zu dem Vorteil, daß die Abschaltperiode des Brenners erheblich verlängert werden kann.
Die Form und die Größe dieses Wärmespeichers oder Wärmetauschers kann in Abhängigkeit von der Größe der Heizungsanlage bzw. des Brennraums bzw. in Abhängigkeit von der erzeugten Wärmeenergie verschiedenartig sein.
Er besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem porösen Material, das den hohen Temperaturen in der Nähe des Brenners widerstehen kann,beispielsweise bis 1500 K. Der Wärmespeicher hat vorzugsweise die Form eines Blocks, wobei die Möglichkeit gegeben ist, mehrere Blöcke in dem Verbrennungsraum anzuordnen, die zweckmäßig in einem gewissen Abstand von der Flamme angeordnet sind und von den Brenngasen beaufschlagt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zweckmäßig, die Form des im Abstand von dem eigentlichen Brenner angeordneten Blocks so zu wählen, daß die Flamme an dem Block bzw. den Blöcken frei vorbeistreichen kann, wobei nach einer Ausführungsform der Erfindung die Möglichkeit gegeben ist, in dem Wärmespeicher einen zweck entsprechenden Durchgang für die Flamme vorzusehen.
Nach einer weiteren Ausführungsrorm der Erfindung kann es zweckmäßig sein, an den Außenwandungen des Wärmespeichers Nuten tRillen oder dergleichen, vorzusehen, durch die eine gewisse Turbulenz der Gase im Verbrennungsraum erzeugt wird, wodurch die Wärmespeicherkapazität erhöht wird.
Es ist weiterhin eine Ausführung vorgesehen, bei welcher der Block -wenn auch mechanisch stabil- nach Art eines porösen Schwamms ausgebildet ist, um durch' dieX Hohlräume eine bessere Wärmespeicherung zu erreichen, weil die Wärmeableitung verringert wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, in dem Block eine Mehrzahl von Durchgängen z.B. in der Form von Längsdurchgängen und Querdurchgängen auszubilden, durch die verbrannte Gase hindurchströmen und ihre Wärme abgeben. Die Herstellung solcher Durchgänge bzw. Leitungen kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß währen des Herstellungsvorganges des Blocks Stäbe oder Rohre in die Form eingebracht werden, die aus schmelzbarem oder brennbarem Material bestehen können und später ausgeschmolzen werden, so daß dadurch die gewünschten Durchgänge gebildet werden.
Es ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch möglich, ein Gerippe von Durchgängen (Längs- und/oder Querdurchgänge) vorher auszubilden und das Material des Blocks um diese Durchgänge herum zu formen. Dieses Gerippe von Durchgängen kann beispielsweise auch aus einem schmelzbaren Metall, z.B. Blei, bestehen.
Im übrigen können die Durchgänge in Abhängigkeit von der Art und Größe des Blocks eine beliebige und gewünschte Form annehmen, indem sie beispielsweise schräg durch den Block oder auch in verschiedenen Richtungen durch den Block hindurchgeführt sind.
Es ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch die Möglichkeit gegeben, das wärmefeste Material um ein Gerippe aus Kupferrohren herum zu formen, die in dem fertigen Block verbleiben. In Frage kommen als Material für den Wärmespeicher feuerfeste geschäumte Beton- oder Mörtelmassen, die feuerfest sind, z.B. hydraulisch abbindende halbfette GieB-, Schütt- oder Stampfmassen.
Soweit es das Material betrifft, aus dem die Oberfläche des Blocks besteht, ist die Möglichkeit abgegeben, diesem Material fein verteilte Metallteile einzuverleiben, um die Wärmereflektion der Oberfläche des Blocks zu erhöhen.
Schließlich ist es möglich, die Wandungen oder einen Teil der Wandungen eines Blocks mit einer Teillasur zu verstehen, durch die eine unerwünschte Rußbildung verhindert wird.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Wärmespeichers gemäß der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht.
Fig.l zeigt eine schaubildliche Ansicht eines solchen Blocks von vorn rechts gesehen; Fig.2 zeigt seine Stirnansicht; Fig.5 zeigt seine Seitenansicht; Fig.4 zeigt seine Draufsicht.
In der Zeichnung ist ein Block allgemein mit 5 bezeichnet, der aus einem porösen, wärmefesten Betonmaterial besteht, dem geeignete Zusätze beigegeben werden, damit das Material des Blockes 5 hohen Temperaturen Widerstand leisten kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Block aus einem oberen pyramidenstumpfförmigen Teil 6 und einem unteren ebenfalls Pyramidenstumpfform aufweisenden Teil 7.
Die Teile 6 und 7 sind durch einen rechteckigen oder quadratischen Blockteil 8 miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der Block 5 von einer Reihe von Durchgängen 9 durchsetzt, die von oben nach unten verlaufen. Ferner sind mit 10 bezeichnete Querdurchgänge vorgesehen, welche mit den Durchgängen 9 in Verbindung stehen können. Wie ausgeführt, kann der Block 5 eine beliebig andere zweckentsprechende Form annehmen. Die dargestellte Form ist gewählt worden, um mehrere Blöcke nebeneinander und ggf.übereinander anzuordnen, wobei zwischen benachbarten Blöcken dann ein waagerechter Durchgang vorgesehen ist, durch den die Flamme hindurchschlagen kann und dadurch den Block bzw.
die Blöcke wirksam erwärmt.
Beispielsweise können gemäß der Erfindung zwei Blöcke 5 nebeneinander in den Kesselraum einer Heizungsanlage gesetzt werden, so daß sich die Flamme des Brenners in dem entstandenen Zwischenraum zwischen den Blöcken befindet.
Beträgt bei einem Heizkessel die Abgastemperatur z.B.
570 K beim Abschalten des Brenners, so fällt die Temperatur des Kesselraumes nach 5 Minuten auf ca. 350 K ab. Befindet sich hingegen ein Wärmespeicher gemäß der Erfindung im Kesselraum, so beträgt die Abgastemperatur nur noch 550 K und die Abkühlung auf 350 K benötigt eine Zeitspanne von ca. 15 Minuten.

Claims

Patentansprüche Wärmeerzeuger für insbesondere mit öl oder Gas gespeiste Heizungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbrennungsraum des Wärmeerzeugers im Abstand von den Seitenwandungen ein Wärmespeicher (5) vorzugsweise mit Durchgängen (9, 10) angeordnet ist.

2. Wärmeerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (5) aus einem porösen Betongemisch besteht, das hohen Temperaturen widersteht.

5. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (5) Blockform hat oder aus mehreren Blöcken besteht.

4. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichne;t1 daß der Wärmespeicher (5) aus mehreren stapelbaren Formblöcken besteht.

.5. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher Quaderform hat.

6. Wärmeerzeuger nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher kugelartige Form hat.

7. Wärmeerzeuger nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher Pyramidenstumpfform hat.

8. Wärmeerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher die Form von gegeneinandergesetzten PyramidenstUmpfen hat.

9. Wärmeerzeuger nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher Kegelstumpfform hat.

10. Wärmeerzeuger nach einem der Anspruche 1 bis 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher die Form von gegeneinandergerichteten Kegelstümpfen hat.

11. Wärmeerzeuger nach einem der AnsprUche 1 bis 4, und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gegeneinandergerichteten Pyramiden- bzw. Regelstumpfblöcken ein Quader angeordnet ist.

12. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher mit wenigstens einem Durchgang für die Brennflamme versehen ist.

13. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang für die Flamme durch wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Blöcke gebildet ist.

14. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang fUr die Flamme in einem blockförmigen Wärmespeicher ausgebildet ist.

15. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang für die Flamme durch den Wärmespeicher durch Figurierung zweier benachbarter Blöcke gebilde ist.

16. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmespeicher Durchgänge (9, 10) ausgebildet sind.

17. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (9, 10) durch Quer- und Längs leitungen in einem Block gebildet sind.

18. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in dem Block durch Ausbrennen oder Ausschmelzen von brennbare-m oder schmelzbarem Material gebildet sind.

19. Wärmeerzeuger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das ausbrennbare bzw. ausschmelzbare Material Stab- oder Rohrform hat.

20. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in dem Block durch Kupferrohre gebildet sind.

21. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenwandungen eines blockförmigen Wärmespeichers Nuten, Ausnehmungen oder dergleichen ausgebildet sind.

22. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenwandungen eines Wärmespeichers sich kreuzende und miteinander in Verbindung stehende Nuten ausgebildet sind.

25. Wärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block an seiner Oberfläche mit einer Lasur versehen ist.