DE29708140U1

DE29708140U1 - Wärmeaustauschende Vorrichtung für heiße Abgase von Feuerungsanlagen

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Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2007-05-07

Description

G 97

Beschreibung

Hendrik Höfer 53 604 Bad Honnef

Wärmeaustauschende Vorrichtung für heiße Abgase von

Feuerungsanlagen

Die Neuerung betrifft eine wärmeaustauschende Vorrichtung zur Nutzung der Enthalpie von heißen aus einer Feuerungsanlage mit Kessel stammenden und diese in Richtung eines Kamins verlassenden Abgasen. Diese wärmetauschende Vorrichtung kann auf der Sekundärseite einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein.

Vorrichtungen zur Rückgewinnung von trockner und latenter Wärme aus Abgasen von mit Erdöl oder Erdgas beheizten Feuerungsanlagen sind in vielfältiger Ausführung bekannt, wozu beispielsweise auf die DE 41 12 522 Cl, DE 0914 143 Ul, DE 39 11 276 Cl, DE 34 06 989 C2 oder DE 32 17 782 &Agr;&Ggr; verwiesen wird. Mit diesen bekannten Vorrichtungen sollen die in den heißen Abgasen enthaltenen Schwefeldioxidanteile ebenfalls bis unter den Taupunkt abgekühlt und ausgefällt und 0 gleichzeitig die anfallende Abwärme und Kondensationswärme genutzt werden. Soweit eine Nachwärmung der Abgase überhaupt vorgesehen ist, um einen hinreichenden Abzug durch den Kamin nach der Abkühlung zu erreichen, erfolgt sie durch Wärmeabgabe des Wärmetauschers, d.h. Rückführung der Abgase am 5 Wärmetauscher.

Ein Ziel der Neuerung ist es, die Wärmerückgewinnung aus den heißen Abgasen auch für Feuerungsanlagen mit kleinen Kesseln,

beispielsweise im Bereich von Ein- und Mehrfamilienhäusern ökonomisch und wirtschaftlich vertretbar zu ermöglichen.

Unter Brennwerttechnik ist die Auskühlung der heißen Abgase weit unter den Wassertaupunkt zu verstehen. Um eine Auskühlung der heißen Abgase auf ca. 25⁰C und darunter zu erreichen, um eine massive Kondensation und damit massive Ausscheidung des Kondensats zu erreichen, ist ein Wärmetauschmedium Kühlmedium - erforderlich, das ein Temperaturniveau von ca. 15⁰C aufweist.

Bei dem Brennstoff Heizöl ist wegen des Schwefelgehaltes die Nutzung der Abgaswärme unterhalb des Wassertaupunktes in der Regel nicht möglich, weil bei Auskühlung der heißen Abgase bereits bei ca. 120⁰C schon der Säuretaupunkt unterschritten wird und deshalb - sofern die wärmeaustauschende Vorrichtung aus Stahlbauteilen erstellt ist - erhebliche Korrosionen eintreten.

Ein weiteres Ziel der Neuerung ist die Nachrüstung bestehender Heizungsanlagen, die in aller Regel auf ein Temperaturniveau des Heizungswassers im Vorlauf von 9O⁰C und 70⁰C im keizungsrücklauf ausgelegt sind. Hier kann eine Auskühlung der Abgase bei weitem nicht bis unter den Wassertaupunkt derselben erfolgen. Auch bei Auslegungen von Heizungen mit einer Temperatur des Wassers von 6O⁰C im Heizungsvorlauf und 4O⁰C im Heizungsrücklauf kann die Auskühlung der Abgase nur so erfolgen, daß eine Temperatur peripher am Wassertaupunkt erreichbar ist.

Ein weiterer Nachteil des Einsatzes von wärmeaustauschenden Vorrichtungen aus Stahl ist die geringe Wärmeleistungsfähigkeit des Stahls, die eine Grädigkeit Zwischen ausgekühltem Abgas und Eintritt des Wärmetauschmediums von 10⁰C ermöglicht.

Mit der Neuerung soll eine wärmeaustauschende Vorrichtung geschaffen werden, mit der es möglich ist, die Enthalpie von

heißen Abgasen optimal und möglichst umfassend auch für kleinere Feuerungs- und Heizungsanlagen zu nutzen, wobei diese Nutzung auch für mit Öl befeuerte Anlagen möglich sein soll, und zugleich der Druckverlust in der Abgasführung infolge der Abgaswärmerückgewinnung so niedrig gehalten werden kann, daß Schornsteine mit Naturzug problemlos anschließbar sind und keine zusätzlichen Aggregate für die Abgasführung und Kaminwirkung benötigt werden.

Gemäß der Neuerung wird zur Lösung der vorgenannten Aufgaben eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 vorgeschlagen.

Gemäß der Neuerung wird die Auskühlung, d.h. die Rückgewinnung der Wärme aus den heißen Abgasen hinter dem Wärmeerzeuger, d.h. hinter dem Kessel, auf dem direkten Wege zum Kamin durchgeführt. Gemäß der Neuerung wird das Abgas in einem ringförmigen Abgaskanal direkt von dem Heizkessel zu dem Kamin geführt, so daß für das Abgas kaum Druckverluste durch diese Abgasführung erfolgen und ein problemloser Anschluß oder Übergang in den Kamin ermöglich ist. Es werden keine zusätzlichen Aggregate für einen Abzug des Abgases durch den kamin benötigt. Durch die neuerungsgemäße Ausgestaltung eines ringförmigen Abgaskanals werden sowohl an der Außenseite als auch im Inneren des Abgaskanals Oberflächen geschaffen, die dem Wärmeaustausch und der Beaufschlagung mit Kühlmedien dienen, wobei als Kühlmedien Wasser und/oder Luft einsetzbar sind. Bevorzugt wird als erstes Kühlmedium für die heißen Abgase in der ersten wärmeaustauschenden Stufe unmittelbar nach Austritt aus dem Kessel das Wasser eines Heizungsrücklaufes, das dann wieder in den Kessel zurückgeführt wird, benutzt. Für die zweite wärmeaustauschende Stufe zur Abkühlung der heißen Abgase wird ein Kühlmedium auf Niedertemperaturbasis, also im Bereich vorzugsweise unterhalb 2Ö°C, vorgesehen, wie beispielsweise Frischwasser.

Zur Vermeidung der bei mit Heizöl betriebenen Feuerungsanlagen durch die schwefelhaltigen Abgase bewirkte Korrosion bei Stahl

werden gemäß der Neuerung die mit den heißen Abgasen in Berührung kommenden Teile, wie Außenrohr und Innenrohr, die den Abgaskanal bilden, aus einem korrosionsbeständigen und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff, wie Graphit 5 oder Keramik, gefertigt. Durch die höhere und bessere Wärmeleistungsfähigkeit von Graphit wird auch gleichzeitig die Grädigkeit unter 1O⁰C reduziert. Graphit ist korrosionsbeständig und vermeidet damit die Korrosionsgefahr.

Eine neuerungsgemäße mit zwei Stufen für den Wärmeaustausch der heißen Abgase aufgebaute Vorrichtung ermöglicht eine wirtschaftliche Nutzung der Enthalpie der heißen Abgase bis auf ein Temperaturniveau von etwa 20⁰C.

Vorteilhafte Weiterbildungen der neuerungsgemäßen Vorrichtung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat vorzugsweise eine Zylindergestalt auf Grund des ringförmigen Abgaskanals. Auf der Außenseite des Außenrohres können Taschen um den Mantel gelegt werden, die der Beaufschlagung mit den Wärmeaustauschenden Kühlmedien dienen. Außenseitig werden dann die Taschen und damit der ringförmige Abgaskanal mit einem Isoliermantel gegen Wärmeverlust umgeben. Auf diese Weise entsteht eine kompakte zylinderförmige Vorrichtung, die sowohl in horizontaler, schräg oder vertikaler Lage zwischen Kesselausgang und Kamin einbaubar ist. Je nach Einbaulage der neuerungsgemäßen Vorrichtung werden ein oder mehrere 0 Kondensatabläufe am niedrigsten Lagebereich der Vorrichtung am Außenrohr vorgesehen. Je nach vorhandener Anlage, sowohl der Feuerungsanlage mit Kessel als auch des Kamins, kann die neuerungsgemäße Vorrichtung bereits selbst Teil des Kamins sein.

Die Länge des Außenrohres und der lichte Durchmesser des Außenrohres bestimmen letztlich zusammen mit der Größe des Innenrohres die wärmeaustauschende Oberfläche, die

erforderlich ist für die Auskühlung der heißen Abgase. Somit kann die neuerungsgemäße Vorrichtung den jeweiligen Abgasmengen beispielsweise bei gleichbleibenden Außendurchmessern des Rohres durch eine entsprechende Länge des Außenrohres und damit des Abgaskanals angepaßt werden.

Je nach verfügbaren Kühlmedien für die erste und zweite wärmeaustauschende Stufe des ringförmigen Abgaskanals und der damit erzielbaren niedrigsten Abgastemperatur kann es· erforderlich sein, die Abgastemperatur von beispielsweise 20°C auf ein höheres Niveau für den Abzug durch den Kamin anzuheben. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn es sich um einen feuchtigkeitsempfindlichen Schornstein oder Kamin handelt.

Neuerungsgemäß wird für die Nachwärmung der Abgase vorgeschlagen, daß den ersten beiden die Auskühlung der heißen Abgase bewirkenden zwei Wärmeaustauschstufen bildenden Taschen eine dritte Wäremaustauschstufe für eine Nachwärmung der abgekühlten Abgase nachgeordnet ist.

Diese dritte wärmeaustauschende Stufe kann beispielsweise 'ebenfalls am Außenrohr durch eine außenseitig aufgebrachte das Außenrohr umfassende Tasche ausgebildet sein, die ebenfalls mit einem Medium, wie Wasser, beispielsweise Wasser aus dem Heizungskreislauf mit entsprechend hoher Temperatur beaufschlagbar ist.

Für alle die Fälle, in denen hohe Abgasmengen auch mit hohen 0 Abgastemperaturen zur Verfügung stehen und damit große Wärmemengen ausgetauscht werden müssen, wird gemäß der Neuerung vorgeschlagen, die wärmeaustauschenden Flächen dadurch zu vergrößern, daß auch das Innenrohr des Abgäskanals an seiner Innenseite mit mindestens einer mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Tasche ausgerüstet ist. Hierbei ist es zweckmäßig, die im Innenrohr vorgesehenen Taschen jeweils auf denselben Abschnitten, in Längserstreckung des Abgaskanals betrachtet, mit denselben Wärmetauschmedien, die die am

Außenrohr außenseitig angebrachten Taschen durchströmen, zu beaufschlagen.

Ebenso ist es auch möglich, das Innenrohr mit wärmeaustauschenden Flächen und Vorrichtungen innenseitig für eine zusätzliche Nachwärmung der abgekühlten Abgase auszustatten. Auch hier können dann die am Innenrohr angebrachten Taschen bevorzugt mit dem gleichen Wärmetauschmedium wie die am Außenrohr außenseitig angebrachten Taschen für die Nachwärmung beaufschlagt werden.

Neben dem Wärmetauschmedium Wasser, das insbesondere über Heizungsrücklauf sowie Frischwasser oder Wasser aus einem Niedertemperaturkreis zur Verfügung steht, kann die neuerungsgemäße Vorrichtung jedoch auch an Stelle von Wasser mit Luft als Wärmetauschmedium betrieben werden. Dies kann für kleinere Anlagen zweckmäßig sein, darüber hinaus ist eine mit Luft betriebene Wärmetauschanlage auch preiswert. Für den Betrieb mit Luft als Wärmetauschmedium wird gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß das Innenrohr an seinem dem Kessel zugewandten Ende aus dem Außenrohr herausgeführt ist und an einen Verbraucher anschließbar ist und von dem dem Kamin Zugewandten Ende in das Innenrohr Frischluft mit niedrigerer Temperatur zwecks Erwärmung mittels der heißen das Innenrohr außenseitig durch den Abgaskanal in Gegenrichtung umströmenden heißen Abgases einführbar ist.

Auch bei Betrieb mit Luft als Kühlmedium ist es möglich, die Vorrichtung zweistufig auszubilden, indem nämlich 0 vorgeschlagen wird, daß das Innenrohr auf seiner Längserstreckung ein Abzweigrohr aufweist, das durch das Außenrohr nach außen geführt ist und bevorzugt mittels Luft von Raumtemperatur beaufschlagbar ist.

Auf diese Weise wird im Gegenströmverfahren zwischen heißem Abgas und Luft als Wärmetauschmedium erreicht, daß im dem Kamin benachbarten Bereich die bereits kühleren Abgase mit Frischluft von niedriger Temperatur beaufschlagt werden und

die sich hierbei erwärmende Frischluft nachfolgend in der ersten wärmetauschenden Stufe, die dem Kessel benachbart ist, durch Zufuhr weiterer Raumluft von niedrigem Temperaturniveau wiederum nochmals auf ein mittleres Temperaturniveau abgesenkt und damit ein ausreichender Temperaturunterschied in der ersten wärmeaustauschenden Stufe zur Verfugung steht, um die hier ankommenden heißen Abgase entsprechend auszukühlen und entsprechende Wärmemengen abzuführen.

Bevorzugt ist im Eingangsbereich des Innenrohres ein Filter für die Frischluft angeordnet.

Darüber hinaus ist es möglich, eine solche wärmeaustauschende Vorrichtung, die nur mit Frischluft und Raumluft arbeitet, mittels in die Luftzuführungsleitungen eingebauter Klappen und mit einem Lüfter am Ausgang, beispielsweise in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen des Abgases, am Ausgang des Abzugskanals zu steuern und zu regeln.

0 Auch eine Nachwärmung mit dem Kühlmedium Luft ausgekühlter Abgase ist möglich, beispielsweise in der Weise, daß das Außenrohr auf seiner Außenseite mit einer als Nachwärmung für ^vdie abgekühlten Abgase dienenden Wärmetauschstufe ausgerüstet ist, die mit einem Medium, wie Wasser, beaufschlagbar ist, das eine höhere Temperatur hat als das den Abgaskanal in diesem Bereich des Außenrohres durchströmende Abgas aufweist.

Um die Verweilzeit für einen optimalen Wärmetausch des Kühlmediums Luft in dem Innenrohr zu erhöhen, können zumindest 0 bereichsweise Wirbulatoren (Spiralen) in das Innenrohr eingebaut sind, wodurch der Strömungswiderstand für die Luft erhöht und damit die Verweilzeit erhöht wird.

Die neuerungsgemäße wärmeaustauschende Vorrichtung kann auf der Sekundärseite - Kühlmediumseite - auch nur einstufig ausgebildet sein. Ein wesentliches Merkmal der Neuerung besteht darin, daß die wärmeaustauschende Vorrichtung eine Gestalt aufweist, die die Druckverluste in der Abgasführung

niedrig halten und so den natürlichen Zug des Kamins nicht aufheben.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. &igr; den schematischen Aufbau einer Vorrichtung mit zwei auf der Außenseite des Außenrohres angebrachten wärmeaustauschenden Stufen 10

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer dritten als Nachwärmstufe ausgebildeten Stufe

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung

gemäß Fig. 1, die zur Vergrößerung der wärmeaustauschenden Fläche auf der Innenseite des Innenrohres mit zusätzlichen Wärmetauschern ausgestattet ist
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Fig. 4 eine Vorrichtung gemäß Fig. 2, die mit

zusätzlichen wärmetauschenden Flächen auf der ^v ' Innenseite des Innenrohres ausgestattet ist

Fig. 5 eine Vorrichtung, bei der der Wärmetausch nur über

durch das Innenrohr des Abgaskanals geführte Luft erfolgt.

In der Fig. 1 ist schematisch die Feuerungsanlage mit Kessel 10 dargestellt, der beispielsweise der Aufwärmung von Heizungswasser für die Beheizung eines Gebäudes dient. Der Heizungsvorlauf und -rücklauf zum Kessel ist im einzelnen nicht näher dargestellt. Die heißen Abgase, beispielsweise von 180⁰C, die den Kessel verlassen, werden auf dem Weg zum Kamin Il durch die zweistufige wärmeaustauschende Vorrichtung 100 geführt. Die Vorrichtung 100 ist unmittelbar hinter dem Kessel 10 angeordnet. Die Vorrichtung 100 umfaßt einen Abgaskanal 5 mit ringförmigem Querschnitt, der zwischen dem Außenrohr 1 und

t · · · VV *

dem Innenrohr 2 gebildet ist. An seinem dem Kessel zugewandten Endbereich ist das Innenrohr 2 geschlossen und beispielsweise anströmungstechnisch günstig mit einer Kegelspitze oder dergleichen geformt. Das Innenrohr 2 und das Außenrohr 1 sind bevorzugt aus Graphit gefertigt, um Korrosionen zu vermeiden und eine gute Wärmeleitung zu erhalten. Je nach erforderlicher wärmeaustauschender Oberfläche zur Auskühlung der heißen Abgase von beispielsweise 180⁰G am Eingang der Vorrichtung 100 wird die Länge und Durchmesser des Außenrohres 1 und des Innenrohres 2 bestimmt.

Außenrohr 1 und Innenrohr 2 werden abschnittweise zusammengefügt, wobei an den Fügungsstellen Dichtungen 7 vorgesehen sind, so daß das Abgas aus dem Abgaskanal 5 nicht entweichen kann. Für die Auskühlung der heißen Abgase sind Taschen 3 und 4 außenseitig um das Außenrohr 1 gelegt, wobei die Tasche 3 die erste wärmeaustauschende Stufe bildet und die Tasche 4 die zweite wärmeaustauschende Stufe. Die erste unmittelbar dem Kessel nachgeordnete wärmeaustauschende Tasche 3 wird mit dem Heizungswasser im Rücklauf als erstem Kühlmedium A beaufschlagt, das beispielsweise bei Eintritt in die Tasche 3 eine Temperatur von 65⁰C und bei Austritt aus der Tasche eine erhöhte Temperatur von 67⁰C aufweist und dann beispielsweise in den Kessel zurückgeführt wird. Die nachfolgende zweite wärmeaustauschende Stufe mit der Tasche 4 wird mit einem Kühlmedium B mit wesentlich niedrigerer Temperatur beaufschlagt, insbesondere einem Niedertemperaturkühlmedium, wie beispielsweise Frischwasser von 15°C. Das Kühlmedium in der Tasche 3 hat immer ein wesentlich höheres Temperaturniveau gegenüber dem Kühlmedium in der Tasche 4. Das Wasser in der Tasche 3 nimmt die Wärme des Abgases, das im ringförmigen Abgaskanal 5 vorbeiströmt auf und dieses Abgas kühlt sich dann von 180⁰C auf ca. 70⁰C beim Durchlaufen der ersten Stufe der Tasche 3 ab. Das dann weiter durch den Abgaskanal 5 entlang der Taschen 4 geleitete Abgas kühlt sich dann hier bis zum Ausgang auf eine Abgastemperatur von 20⁰C ab beim Wärmeaustausch mit den Taschen 4. Das auf 20⁰C abgekühlte Abgas kann beispielsweise durch einen

feuchtigkeitsunempfindlichen Schornstein oder Kamin, beispielsweise einen solchen, der aus Kunststoff oder mit Kunststoff ausgekleidet ist, direkt abgeleitet werden.

Beim Durchströmen des Abgases durch den Abgaskanal 5 entsteht im Zuge der Abkühlung Kondensat, welches durch entsprechende Kondensatabläufe 6, die bei horizontaler Anordnung der Vorrichtung 100 an mehreren Stellen angeordnet sein können, abgeleitet wird. Auch am Kamin 11 kann am untersten Punkt noch ein Kondensatablauf 6 vorgesehen sein.

Die gesamte Vorrichtung 10 0 wird außenseitig gegen Wärmeverlust mit dem Isoliermantel 8 umgeben, so daß die wärmeaustauschenden von Kühlmedium durchströmten Taschen 3, zwischen Außenrohr 1 und Isoliermantel 8 angeordnet sind.

Als Niedertemperaturkreis und Kühlmedium für die zweite wärmeaustauschende Stufe 4 kommen auch andere geeignete und zur Verfügung stehende Niedertemperaturkreise in Frage. Es ist auch möglich, die zweite wärmeaustauschende Stufe beispielsweise mittels Frischluft im Innenrohr zu beaufschlagen.

In der Fig. 2 wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, die um ein Nachwärmemodul für das auf 20⁰C abgekühlte Abgas ergänzt ist. Der Abgaskanal 5 ist durch Verlängerung des Außenrohres 1 und des Innenrohres 2 entsprechend verlängert und zwischen der zweiten wärmeaustauschenden Stufe 4 und dem Kamin 11 ist außenseitig des Außenrohres 1 eine weitere 0 wärmeaustauschende Fläche und Vorrichtung mittels der- das Außenrohr umschließenden Tasche 9 geschaffen. Diese Nachwärmstufe 9 wird beispielsweise mit einem Medium, wie Wasser, durchströmt, das auf einem höheren Temperaturniveau gegenüber dem Abgas in diesem Bereich des Abgaskanals 5 liegt. Beispielsweise kann als Wärmeaustauschmedium für die Nachwärmstufe 9 ebenfalls Heizungswasser aus dem Heizungsrücklauf mit entsprechendem Temperaturniveau von beispielsweise 70⁰C benutzt werden, gegebenenfalls

Heizungswasser aus dem Heizungskreisvorlauf, das dann um einige Grade abgekühlt, beispielsweise mit 65⁰C wieder austritt und dann beispielsweise der ersten wärmeaustauschenden Stufe 3 zwecks Abkühlung der heißen Abgase zuführbar ist.

Die benötigten Mengen an wärmeaustauschenden Medien für die wärmeaustauschenden Stufen 3, 4 und 9 können durch entsprechende Temperaturmessung des Abgases in den entsprechenden Bereichen ermittelt und in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen geregelt werden.

Die Temperatur des Abgases wird durch die Nachwärmstufe 9 beispielsweise um 2O⁰C auf 4O⁰C angehoben, wobei dieses Abgas dann auch nach der Entkopplung von dem Kondensat als trocken bezeichnet werden kann und durch jeden normalen Schornstein, also auf feuchtigkeitsempfindliche Schornsteine/Kamine 11 abgeleitet werden kann.

In der Fig. 3 ist die neuerungsgemäße Vorrichtung 100 mit ringförmigen Abgaskanal 5, gebildet von dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2, dargestellt, bei der wärmeaustauschende Flächen und Vorrichtungsteile sowohl außenseitig des Außenrohres in Gestalt der diese umschließenden Taschen 3, als auch an der Innenseite des Innenrohres 2 mittels hier anliegender Taschen 3a, 4a ausgebildet sind. Bevorzugt werden die jeweils zur ersten bzw. zweiten wärmeaustauschenden Stufe in Richtung des Abgasstromes einander zugeordneten innen- und außenliegenden Taschen 3a, 3 bzw. 4a, 4 mit dem gleichen Medium in einer Stufe beaufschlagt. Die wärmeaustauschende erste Stufe mit den innen- und außenliegenden Taschen 3, 3a wird bevorzugt beispielsweise mit dem Heizungswasser von 65⁰C des Heizungsrücklaufes beaufschlagt und die zweite wärmeaustauschende Stufe mit den innen- und außenliegenden Taschen 4a, 4 mit dem Medium eines Niedertemperaturkreises von beispielsweise 15°C, wie Frischwasser.

Auf diese Weise wird eine Vorrichtung 100 mit wesentlich erhöhter Wärmeaustauschkapazität, d.h. größerer Auskühlungskapazitat für Abgas auf der gleichen Länge des Abgaskanals im Vergleich zu der Vorrichtung gemäß Fig. geschaffen.

Dies ermöglicht eine wirtschaftliche Modulbauweise der neuerungsgemäßen Vorrichtung auch für unterschiedliche Leistungen der Vorrichtung 100 bezüglich der abzuführenden Abgaswärme. Die kompakte Vorrichtung wird wiederum außenseitig von dem Isoliermantel umhüllt und hat eine zylinderförmige Gestalt. Sie kann problemlos auch in Schräglage zwischen Kessel 10 und Kamin 11 angeordnet sein.

In der Fig. 4 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 3 um eine dritte als Nachwärmung dienende wärmeaustauschende Stufe 9 wie bei Fig. 2 ergänzt, wobei zusätzlich auch wärmeaustauschende Flächen und Vorrichtungsteile 9a auf der Innenseite des Innenrohres 2 des Abgaskanales gebildet sind. Auch hier wird bevorzugt das gleiche Medium für die innen- und außenliegenden Taschen 9, 9a der Nachwärmstufe eingesetzt, beispielsweise Heizungswasser mit einer Temperatur von 7O⁰C aus dem Heizkreis.

In der Fig. 5 ist eine Vorrichtung 100 dargestellt, bei der der Abgaskanal 5 mit ringförmigem Querschnitt wiederum von dem Außenrohr 1 aus Graphit und dem Innenrohr 2 aus Graphit gebildet ist. Gemäß der Neuerung ist hierbei als Kühlmedium Luft vorgesehen, die durch das Innenrohr im Gegenstrom zu dem 0 durch den Abgaskanal 5 geführten heißen Abgas geführt' wird. Dazu ist das Innenrohr 2 nahe dem Endbereich der Vorrichtung, die dem Kessel zugewandt ist, mit dem Rohrteil 2a durch das Außenrohr 1 herausgeführt. Am anderen dem Kamin 11 zugewandten Ende der Vorrichtung 100 ist das Innenrohr 2 über das Aüßenrohr 1 hinaus verlängert und für den Eintritt des Kühlmediums, beispielsweise Frischluft, ausgebildet. Im Eintrittsbereich für die Frischluft ist beispielsweise ein Frischluftfilter 17 angeordnet und nachfolgend noch eine

Frischluftklappe 18. Um auch hier eine Zweistufigkeit und Variationsmöglichkeit der Auskühlungskapazität zu erreichen, ist im etwa mittleren Bereich des Innenrohres 2 noch ein Abzweigrohr 2b vorgesehen, das durch den Innenmantel 1 geführt und an das Innenrohr 2 angeschlossen ist. Über dieses Abzweigrohr 2b kann beispielsweise ebenfalls Frischluft oder Raumluft zugeführt sein, wobei im Abzweigrohr 2b wiederum eine Luftklappe 19 angeordnet ist. Im Austrittsbereich des Innenrohres 2a außerhalb der Vorrichtung 100 ist ein Lüfter angeordnet. Die Luft als wärmetauschendes Medium strömt in Pfeilrichtung PL durch das Innenrohr 2 und nimmt hierbei die Wärme des durch den Abgaskanal 5 in Gegenrichtung strömenden heißen Abgases auf. Je nach Wunsch und Bedarf kann durch die Luftklappen 18, 19 der Anteil an Frischluft bzw. Raumluft geändert werden. Der Lüfter 16 saugt die Luft durch das Innenrohr 2 in das Gebäude, beispielsweise um dieses entsprechend mit Warmluft zu beaufschlagen. Der Lüfterbetrieb kann mittels Einrichtungen zur Temperaturregelung gesteuert werden und kann gleichzeitig auch die Klappe 19 bzw. 18 in ihrer Stellung beeinflussen. Hierbei kann beispielsweise die Abgastemperatur am Ausgang zum Kamin im Abgaskanal 5 gemessen werden.

Es ist auch möglich, bei Bedarf über das Innenrohr 2 Warmluft für eine Gebäudeheizung zu erzeugen, gleichzeitig eine zusätzliche Wärmeabfuhr und Auskühlung des heißen Abgases mittels an der Außenseite des Außenrohres angebrachter Taschen, die beispielsweise mit einem Kühlmedium Wasser, zum Beispiel aus dem Heizungsrücklauf, wie in Fig. 1 erläutert, zu 0 kombinieren. Für solche Fälle kann beispielsweise die zusätzliche Zufuhr eines Kühlmediums über die Abzweigleitung 2b und diese selbst entfallen. Es sind insoweit eine Reihe von Kombinationsmöglichkeiten der in den vorgenannten Fig. 1 bis dargestellten Vorrichtung im Sinne der Neuerung mit mindestens zwei wärmeaustauschenden Stufen möglich, wobei wärmeaustauschende Vorrichtungsteile, die mit Luft oder Wasser beaufschlagbar sind, an den Außenseiten des Außenrohres oder

den Innenseiten des Innenrohres und/oder beiden Seiten sowie gegebenenfalls eine Nachwärmstufe ausgebildet sein können.

Bei der Zufuhr von Frischluft ist es zweckmäßig, jeweils einen Frischluftfilter im Eingangsbereich vorzusehen. Die Vorrichtungen 10 0 werden jeweils mit einem isolierenden Mantel gegen Wärmeverlust umgeben.

Claims

G 97 Schutzansprüche

1. Wärmeaustauschende Vorrichtung zur Nutzung der Enthalpie von heißen aus einer Feuerungsanlage mit Kessel stammenden und diese in Richtung eines Kamins verlassenden Abgasen, umfassend einen zwischen einem Außenrohr (1) und einem Innenrohr (2) gebildeten Abgaskanal (5) mit ringförmigem Querschnitt (5a) für das Durchleiten der heißen Abgase, der dem Kessel nachordnenbar ist und mit dem Kamin verbindbar ist bzw. Teil eines Kamins bildet und wobei zumindest entweder die Außenseite des Außenrohres (1) und/oder die Innenseite des Innenrohres (2) mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium Wasser und/oder Luft vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

^ dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr und das Innenrohr aus einem korrosionsbeständigen und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Werkstoff, wie Graphit oder Keramik, gefertigt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zylindergestalt mit einem äußeren Isoliermantel (8) gegen Wärmeverlust.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Außenrohres (1) und der lichte Durchmesser des Außenrohres (1) sowie der .'^: Durchmesser des Innenrohres (2) entsprechend der erforderlichen als Wärmeaustauschfläche dienenden Oberfläche für die Auskühlung der heißen Abgase bemeßbar ist. .

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) an seiner dem Kessel zugewandten Seite verschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) auf seiner Außenseite mit mindestens zwei voneinander in Längserstreckung des Außenrohres hintereinander angeordneten Taschen (3,4) umgeben ist, die von je einem Kühlmedium (A,B) beaufschlagbar sind, wobei das der dem Kessel als erste benachbarte Tasche (3) zuführbare Kühlmedium (A) stets ein höheres Temperaturniveau als das Kühlmedium (B), das der darauffolgenden nächsten Tasche

(4) zuführbar ist, aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) mindestens einen Kondensatablauf (6) am niedrigsten Lagebereich aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei das Außenrohr (1) umgebenden Taschen die erste dem Kessel benachbarte Tasche

(3) von dem Wasser eines Heizungsrücklaufes beaufschlagbar ist und die zweite Tasche (4) von dem Wasser eines Niedertemperaturkreises, wie Frischwasser, beaufschlagbar ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den ersten beiden die Auskühlung der heißen Abgase bewirkenden zwei Wärmeaustauschstufen bildenden Taschen (3, 4) eine dritte Wäremaustauschstufe (9) für eine Nachwärmung der · abgekühlten Abgase nachgeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß als Nachwärmstufe (9) eine das Außenrohr (1) umgebende Tasche (9) vorgesehen ist, die mit einem Medium, wie Wasser, beaufschlagbar ist, das eine höhere Temperatur hat als das den Abgaskanal (5) in diesem Bereich des Außenrohres (1) durchströmende Abgas aufweist, um das Abgas auf eine für einen normalen Kaminabzug ausreichende Temperatur wieder aufzuwärmen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (1) an seiner Innenseite mit mindestens einer mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Tasche (3a,4a) ausgerüstet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die im Innenrohr vorgesehenen Taschen jeweils auf denselben Abschnitten in Längserstreckung des Abgaskanals (5) betrachtet mit denselben Wärmetauschmedien, die die am Außenrohr angebrachten Taschen durchströmen, beaufschlagbar· sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,

^s dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) auf seiner Innenseite mit einer als Nachwärmung für die abgekühlten Abgase dienenden Wärmetauschstufe (9a) ausgerüstet ist, die mit einem Medium, wie Wasser, beaufschlagbar ist, das eine höhere Temperatur hat als das den Abgaskanal (5) in diesem Bereich des Außenrohres (1) durchströmende Abgas aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) an seinem dem Kessel zugewandten Ende aus dem Außenrohr (1) herausgeführt ist und an einen Verbraucher anschließbar ' ist und von dem dem Kamin zugewandten Ende in das Innenrohr (2) Frischluft mit niedrigerer Temperatur zwecks Erwärmung mittels der heißen das Innenrohr außenseitig

durch den Abgaskanal in Gegenrichtung umströmenden heißen Abgases einführbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) etwa mittig

seiner Längserstreckung ein Abzweigrohr (2b) aufweist, das

durch das Außenrohr (1) nach außen geführt ist und mittels

Luft von Raumtemperatur oder Außentemperatur beaufschlagbar ist.
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17. vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangsbereich des Innenrohres (2) für die Frischluftzufuhr ein Filter (17) zugeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangsbereich des Innenrohres (2) und im Eingangsbereich des Abzweigrohres (2b) je eine Klappe (18,19) angeordnet ist und im Ausgangsbereich (2a) des Innenrohres (2) ein Lüfter (16) angeordnet ist, wobei der Betrieb des Lüfters (16) und/oder die Stellung der Klappen (18,19) mittels einer Einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases und/oder der zu erwärmenden Luft steuerbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innenrohr Wirbulatoren zur Erhöhung der Verweilzeit des hindurchgeführten Kühlmediums Luft eingebaut sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaustauschende Vorrichtung eine Gestalt aufweist, daß die Druckverluste in der Abgasführung den natürlichen Zug des Kamins nicht 5 ·' aufheben.