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Die Erfindung betrifft eine Heizkesselanordnung, bestehend aus
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einer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten ersten Brennkammer,
einer für feste Brennstoffe bestimmten zweiten Brennkammer, einer den Brennkammern
zugeordneten, Anschlüsse für den Heizungsvorlauf und den izungsrücklauf aufweisenden
Kesselwasserführung sowie zum Kminanchluß bestimmten Rauchgaszügen.
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Heizkesselanordnungen dieser Art sind bekannt und dienen dazu, die
Abhängigkeit von einer bestimmten Brennstoffart zu verringern, indem sie sowohl
mit öl oder Gas als auch mit festen Brennstoffen, wie Koks und Kohle betrieben werden
können.
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Da ein Verbrennen von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen einerseits
und festen Brennstoffen andererseits in einer gemeinsamen Brennkammer keine wirtschaftliche
Ausnutzung der unterschiedlichen Brennstoffe zuläßt und vor allem ein Brennstoffwechsel
gewöhnlich eine aufwendige Zwischenreinigung erforderlich macht, ist man dazu übergegangen,
sogenannte Zweistoffkessel zu verwenden, bei denen neben einer Brennkammer für flüssige
und gasförmige Brennstoffe eine separate Brennkammer für feste Brennstoffe vorgesehen
ist. Beide Brennkammern sind dabei innerhalb eines gemeinsamen Kesselwasser-Mantelraumes
angeordnet, und die diesen beiden Brennkammern zugeordneten Rauchgaskanäle sind
entweder unmittelbar nach den Brennkammern oder in einem Rauchgassammelkasten zusarnmcngefiihrt,
der über einen Rauchgasstutzen mit dem Kamin zu verbinden ist.
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Nachteilig bei den bekannten Zweistoffkesseln dieser und ähnlicher
Art ist vor allem, daß aufgrund der unterschiedlichen Charakteristiken der verschiedenen
Brennstoffe,der stark verschiedenen Rauchgasvoluminas und der unterschiedlichen
Verbrennungsrückstände bei der Dimensionierung der Brennkammern und der Rauchgasführungen
Kompromisse geschlossen werden müssen, die störende Lcistungseinbußen zur Folge
haben und insbesondere
einen wirtschaftlichen Betrieb der eizkesselanordnung
mittels Festbrennstoffen verhindern, so daß der Festbrennstoffteil des Zweistoffkessels
keine gleichwertige Alternative zum öl- oder gasbetriebenem Teil dieses Kessels
bilden kann.
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Ferner entsteht bei solchen Zweistoffkesseln eine besondere Problematik
dadurch, daß für das beim Betrieb mit Festbrennstoffen entstehende Rauchgasvolumen
die Rauchgaskanäle bzw. der Rauchgasstutzen und der angeschlossene Kamin einen relativ
großen Strömungsquerschnitt aufweisen müssen, der aber beim Betrieb des Kessels
mit öl oder Gas nicht ausgefüllt werden kann. Die Folge davon ist, daß aufgrund
des bezogen auf den Kaminguerschnitt zu geringen Rauchgasvolumens bei Öl- oder Gasbetrieb
der Kamin Kaltluft zieht, und damit zumindest die Gefahr besteht, daß an der Schornsteinkrone
die geforderte Rauchgastemperatur von etwa 105° C nicht mehr erreicht werden kann.
Besonders nachteilig ist in diesem Zusammenhang, daß durch Erreichen bzw. Unterschreiten
des Taupunktes und die damit verbundenen Kondensationsvorgänge eine Durchnässung
des Kamins eintritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heizkesselanordnung der eingangs
definierten Art so auszubilden, daß unter Gewährleistung einer einfachen und unkomplizilrten
Bedienung ein optimaler Betrieb sowohl mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen
als auch mit Festbrennstoffen möglich ist und eine hohe Lebensdauer der gesamten
Heizungsanordnung sichergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jede der
beiden Brennkammern bezogen auf die geforderte Leistung unabhängig von der jeweils
anderen Brennkammer in ihren Abmessungen optimiert und mit einem eigenen Resselwasser-Plantelraum
ausgestattet ist, daß diese Kesselwasser-Mantelräume unabhängig vom jeweiligen Betriebs
zustand der Brennkammern in Kaskade geschaltet sind, und daß die Rauchgaszüge der
beiden Brennkammern voneinander getrennt und zu separaten, unterschiedliche Querschnitte
aufweisenden Rauchgasstutzen geführt sind.
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Wesentlich für die Erfindung ist somit die unter gleichzeitiger Optimierung
vorgesehene konseente Trennung von Brennkammer-und Rauchgasbereichen verbunden mit
einer iiber eine Kaskadenschaltung
erreichten Kopplung der konstruktiv
getrennt ausgeführten Kesselwasserbereiche. Eine unmittelbare Folge dieser erfindungsgemäßen
Konzeption ist es, daß beim Ubergang von einer Brennstoffart zur anderen Brennstoffart
keine Ventile, Schieber und dergleichen betätigt werden müssen, das Auftreten von
korrosionsverursachendem Schwitzwasser vermieden wird und das jeweils entstehende
Rauchgasvolumen den optimalen Strömungsquerschnitt vorfindet, so daß bei allen verwendeten
Brennstoffarten bestehende Vorschriften eingehalten und eventuelle Kaminschäden
vermieden werden können.
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Durch die Verwendung eines gemeinsamen, die beiden Brennkammereinheiten
umgebenden Isoliergehäuses werden einerseits die Abstrahlungsverluste minimiert
und andererseits wird sichergestellt, daß die jeweils sich nicht in Betrieb befindende
Brennkammereinheit auf einer Temperatur gehalten wird, die im Falle ihrer Inbetriebnahme
die gefährliche Schwitzwasserbildung verhindert.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Heizkesselanordnung
dergestalt, daß oberhalb der für flüssige oder gasförmige Brennstoffe bestimmten
ersten Brennkammer ein temperaturgesteuerter Brauchwasserspeicher angeordnet und
der neben diesem Brauchwasserspeicher und oberhalb der im Vergleich zur ersten Brennkammer
eine größere Bauhöhe aufweisenden zweiten Brennkammer gelegene Raum als Aufnahmeraum
für Armaturen, Leitungen, Pumpen und dergleichen verwendet ist.
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Da bei einer im wesentlichen gleichen Heizleistung der beiden Brennkammereinheiten
die für flüssige und gasförmige Brennstoffe bestimmte Brennkammer eine wesentlich
geringere Bauhöhe aufweist als die für Festbrennstoffe bestimmte Brennkammer, kann
ein ausreichend großer Brauchwasserspeicher unmittelbar oberhalb dieser Brennkammer
angeordnet werden, wobei sich dann neben diesem Brauchwasserspeicher und oberhalb
der für Festbrennstoffe bestimmten Brennkammer ein Freiraum ergibt, in dem in hesonders
vorteilhafter
Weise die für die Gesamtanordnung benötigten Zusatzorgane untergebracht werden können,
so daß sich insgesamt eine kompakte und günstig zu isolierende sowie hinsichtlich
erforderlicher Montage- und Wartungsarbeiten vorteilhafte räumliche Gesamtanordnung
ergibt.
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Die von den beiden Kesselwasscr-Mantelräumen kommenden Teil-Vorläufe
sind vorzugsweise in einem Vorlaufbehälter zusammengeführt, der im Aufnahmeraum
oberhalb der für feste Brennstoffe bestimmten Brennkammer angeordnet ist. In diesen
Vorlaufbehälter, aus dem auch der temperaturgesteuerte Brauchwasserspeicher über
eine Ladepumpe gespeist wird, ist vorzugsweise eine thermische Ablaufsicherung integriert,
die erforderlich ist, um bei Betrieb der Heizkesselanordnung mit Festbrennstoffen
die notwendige Sicherheit auch dann zu gewährleisten, wenn bei hoher Heizleistung
nur eine relativ geringe Wärme abnahme erfolgt, wie dies häufig in den Ubergangszeiten
im Herbst und Frühjahr der Fall ist.
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Die Kesselwasser-Mantelräume der beiden Brennkammern könnenlin Reihe
zwischen Vor- und Rücklaufanschluß der Heizkesselanordnung geschaltet sein, aber
es ist t>rinzipiell in gleicher Weise möglich, eine Parallelschaltung vorzusehen.
Wesentlich ist in beiden Fällen, daß das im Kesselwasser-Mantelraum einer der beiden
Brennkammern erwärmte Wasser im Rücklauf durch den Kesselwasser-Mantelraum der jeweils
anderen Brennkammer geleitet wird und damit die sich nicht im Betrieb befindende
Brennkammer auf einer Temperatur gehalten wird, die bei Umschaltung das Auftreten
von Schwitzwasserbildung zumindest weitestgehend verhindert.
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Die Umschaltung von Feststoffbetrieb auf öl- oder Gasbetrieb erfolgt
vorzugsweise in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Temperatur des Kesselwassers
im Mantelraum der Feststoff-Brennkammer. Damit kann sichergestellt werden, daß nach
einem beispielsweisen mehrstündigen Betrieb der Feststoff-Brennkammer immer dann
eine automatische Inschaltung auf Ol- oder Gasbetrieb erfolgt, wenn die Festbrennstoffe
soweit abgebrannt sind, daß
die geforderte Vorlauftemperatur allein
durch die von den Festbrennstoffen gelieferte Wärfleenergie nicht mehr gehalten
werden kann. Dabei ist besonders günstig, daß bei der erfindungsgemäßen Heizkesselanordnung
ein Parallelbetrieb der beiden Brennkammern möglich ist und sich während dieses
Parallelbetriebs keine störende gegenseitige Beeinflussung ergibt.
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Das Verhältnis der freien Strömungsquerschnitte der getrennten Rauchgasstutzen
von mit Feststoffen betriebener Brennkammer und mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen
betriebener Brennkammer wird in bereits erwähnter Weise so gewählt, daß in beiden
Betriebsfällen der optimale Zug gewährleistet wird und dabei das jeweilige Rauchgasvolumen
den Strömungsquerschnitt im wesentlichen voll ausfüllt. Das Verhältnis der freien
Strömungsquerschnitte liegt dabei etwa im Bereich von 3:2, d.h. es wird dem bei
Betrieb mit Festbrennstoffen entstehenden größeren Rauchgasvolumen in definierter
Weise Rechnung getragen.
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Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, daß die Rauchgasstutzen über
separate Abgasrohre mit einem zweizügigen Kamin verbunden sind, wobei wiederum das
Querschnittsverhältnis der beiden Kaminzüge zumindest im wesentlichen dem Querschnittsverhältnis
der Rauchgasstutzen entspricht.
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Die erfindungsgemäße Heizkesselanordnung kann sowohl in Form einer
Stahlkesselanordnung als auch in Form eines Aufbaus aus Gußgliedern realisiert werden,
wobei letzteres noch den besonderen Vorteil besitzt, daß in einfacher Weise durch
Wahl der Anzahl der Gußglieder Kesselanordnungen unterschiedlicher Leistungen aufgebaut
werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Figur
1 eine schematische Vorderansicht der Heizkesselanordnung nach der Erfindung bei
entfernter Vorderwand, Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der
Kesselwasserführungen und der Funktionsweise der Heizkesselanordnung nach Fig. 1,
Figur 3 eine schematische Seitenansicht der Kesselanordnung nach Fig. 1, Figur 4
eine Ansicht der Kesselrückwand, und Figur 5 eine schematische Draufsicht der Heizkesselanordnung.
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Nach Fig. 1 sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 1 nebeneinander
eine erste Brennkammer 2 für flüssige oder gasförmige Brennstoffe und eine zweite
Brennkammer 3 für Festbrennstoffe angeordnet. Oberhalb der eine geringere Bauhähe
als die für Festbrennstoffe bestimmte Brennkammer 3 besitzenden Brennkammer 2 ist
ein Brauchwasserbehälter 4 vorgesehen. Die Gesamtanordnung ist von einem isolierten
Gehäuse 5 umgeben.
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Oberhalb der Festbrennstoffkammer 3 und neben dem Brauchwasserbehälter
4 befindet sich ein Aufnahmeraum 6 für Verbindungsleitungen, Armaturen, Pumpen und
dergleichen.
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An der Brennerplatte 7 der einen eigenen Kesselwasser-Mantelraum aufweisenden
Brennkammer 2, die in Form eines Spezialgußgliederkessels aufgebaut sein kann, wird
je nach Bedarf ein öl- oder Gasbrenner angebracht.
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Die gleichfalls einen eigenen Kesselwasser-Mantelraum besitzende Festbrennstoffkammer
3 kann einfalls in Form eines Gußgliederkessels aufgebaut sein und weist eine Schürtür
8, eine Zugklappe 9 und eine Fülltür 10 auf.
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Die Reinigung beider Br(?nnki1rtlìnczeinheilen kann in üblicher Weise
erfolgen, wobei mit dem Bezugszeichen 11 eine Reinigungsklappe für die mit öl oder
Gas befeuerte Brennkammer 2 angedeutet ist.
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Dem temperaturgesteuerten Brauchwasserbehälter 4 wird das Heizwasser
über eine Ladepumpe 12 zugeführt, die mit einem Vorlaufbehälter 13 verbunden ist,
welcher in gleicher Weise wie die Ladepumpe im Aufnahmeraum 6 oberhalb des Festbrennstoffkessels
angeordnet ist.
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In diesem Aufnahmeraum 6 befinden sich noch eine Magnetschleuse 14,
ein Dreiwegemischer 15 sowie die Heizungs-Umwälzpumpe 16.
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Das schematische Blockschaltbild nach Fig. 2 zeigt die verschiedenen
Kessel- bzw. Heizungswasserführungen der Anordnung nach Fig. 1.
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Das im Regelfall jeweils in einem der beiden getrennten Kesselwasser-Mantelräume
der Brennkammern 2, 3 erhitzte Wasser wird über Teil-Vorlaufleitungen 21, 23 dem
Vorlaufbehälter 13 zugeführt, von dem es über den Dreiwegemischer 15 und den Heizungsvorlauf
24 zu Heizkörpern 17 gepumpt wird. Die von den Heizkörpern 17 kommende Rücklaufleitung
18 führt in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu einem Mischverteiler
19, welcher das Rücklauftemperatur besitzende Wasser zum Teil in den Kesselwasser-Mantelraum
der Brennkammer 2 und zum Teil in den Kesselwasser-Mantelraum der Brennkammer 3
leitet. Auf diese Weise wird die sich gerade nicht im Betrieb befindende Brennkammer
im wesentlichen zumindest auf Rücklauftemperatur gehalten, und diese Temperatur
ist stets ausreichend hoch, um im Falle der Umschaltung von einer Brennkammer auf
die andere Brennkammer eine störende Schwitzwasserbildung zu verhindern.
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Ein Teil des Rücklaufs 18 wird über eine Verbindungsleitung 25 zum
Dreiwegemischer 15 geleitet, wie dies allgemein üblich ist.
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Vom Vorlaufbeälter 13 führt eine Leitung 27, in die eine Ladepumpe
geschaltet ist, zum Brauchwasserspeicher 4. Die entsprechende Rücklaufleitung 28
ist mit dem Heizungsrücklauf verbunden, und zwar über den Mischverteiler 19.
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In den Vorlaufbehälter 13 ist eine Sicherheitsbatterie 26 integriert,
und diese Sicherheitsbatterie wird benötigt, um im Falle des Betriebs der Heizkesselanordnung
mit Festbrennstoffen eine Überhitzung des Heizungswassers auszuschalten, wenn die
Wärmeabnahme insgesamt zu gering ist.
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Die Seitenansicht nach Figur 3 läßt die konkrete Ausgestaltung und
Anordnung des Festbrennstoffteils und die Ausnutzung des oberhalb des Festbrennstoffkesse]s
gelegenen Aufnahmeraums erkennen.
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Der Vorlaufbehälter 13 mit zugeordneter Magnetschleuse erstreckt sich
im wesentlichen über die gesamte Tiefe der Heizkesselanordnung. Die verschiedenen
nach außen zu führenden Anschlüsse, wie z.B. Heizungsvorlauf 24 und Sicherheitsbatterieanschluß
26 liegen an der Rückseite der Heizkesselanordnung, wo sich auch der Rauchgasstutzen
30 befindet, der von einem Rauchgassammelkasten 29 abführt. Im Rauchgasstutzen 30
ist noch eine übliche Drosselklappe 31 vorgesehen. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang,
daß der Rauchgassammelkasten 29 und auch der Rauchgasstutzen 30 ausschließlich zur
Führung der von der Festbrennstoffkammer kommenden Rauchgase bestimmt sind.
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Die Rückansicht der Heizkesselanordnung gemäß Figur 4 zeigt die getrennte
Herausführung der Rauchgasstutzen 30 und 32 und läßt deren unterschiedliche Dimensionierung
erkennen. In der Praxis besitzt der für den Festbrennstoffkessel bestimmte Rauchgasstutzen
30 bevorzugt einen Durchmesser von etwa 180 mm, während der für den bl- oder Gaskessel
bestimmte Rauchgasstutzen 32 einen Durchmesser von etwa 120 mm aufweist. Diese Rauchgasstutzen
werden bei der Montage des Kessels über steigend zu verlegende
Rohre
mit einem zweizügigen Kamin verbunden, wobei der dem Rauchgasstutzen 30 zugeordnete
Kaminzug Abmessungen von etwa 18 x 18 cm und der dem Rauchgasstutzen 32 zugeordnete
Kaminzug Abmessungen von etwa 12 x 18 cm besitzen kann.
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An der Rückwand der Heizkesselanordnung befinden sich die Anschlüsse
für den Heizungsvorlauf 24 und den Heizungsrücklauf 18 sowie ein Ausdehnungsgefäß
33, ein Sicherheitsventil 34 mit Kesselentlüftung 35, ein Flansch 36 für Vorlaufbehälter
mit Fühlertauchhülsen, Anschlüsse 37 für Warmwasserauslauf und Kaltwassereinlauf,
eine Speicherentlüftung 38, ein elektrischer Anschlußkasten 39 sowie eine Montageklappe
40.
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Die Draufsicht nach Figur 5 läßt die symmetrische Verteilung der einzelnen
Bestandteile der Kesselanordnung erkennen, welche es auch gestattet, die Grundplatte
mit einem etwa mittig angeordneten Haupttragegestell zu verbinden, das mit einem
Transportstutzen 42 versehen ist. Über diesen Transportstutzen 42 kann die gesamte
Kesselanordnung mittels eines Krans angehoben und in den jeweiligen Aufstellraum
abgesenkt werden.
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Im Bereich der Ecken der Grundplatte sind zweckmäßigerweise Aufnahmen
für schwenkbare Transporträder vorgesehen. Mittels dieser beim Aufstellen des Heizungskessels
anbringbaren Transporträder kann die Gesamtanordnung problemfrei an den jeweiligen
Aufstellort geschoben werden, worauf die Transporträder wieder entfernt und beim
nächsten Montagevorgang verwendet werden können.
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Selbstverständlich ist die Heizkesselanordnung gemäß der Erfindung
mit den üblichen Regel- und Sicherheitseinrichtungen versehen, die im Bezug auf
das Ausführungsbeispiel jedoch nicht näher erläutert wurden, da sie in unterschiedlicher
Weise ausgebildet und angeordnet werden können, für die Grundkonzeption der Erfindung
jedoch ohne besondere Bedeutung sind.
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