DE3012802A1

DE3012802A1 - Vorrichtung zur nutzung der in den abgasen einer gebaeudeheizung enthaltenen waerme

Info

Publication number: DE3012802A1
Application number: DE19803012802
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 2822 Schwanewede Konditt; Hans Hermann 2800 Bremen Roth; Karl-Heinz 2806 Oyten Schnarr
Original assignee: Schnarr & Sohn
Current assignee: Schnarr & Sohn
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1981-10-08

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung der in den Abgasen einer Gebäudeheizung enthaltenen Wärme, wobei die Gebäudeheizung einen durch einen Kessel hindurchgeführten Heizwasserkreislauf, einen Brenner für feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe zum Aufheizen des Heizwassers im Kessel, und einen Abgaskanal zum Ableiten der Abgase des Brenners aus dem Heizkessel enthält, und wobei ein erster Mantel mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung in den Abgaskanal eingefügt ist und .einen Wasserkanal innerhalb des Mantels mit je einem den Mantel durchstoßenden Wassereinlaß und Wasserauslaß zum Einfügen in den Heizwasserkreislauf stromaufseitig vor dem Heizkessel enthält, nach Patent (Patentanmeldung P 29 47 496.2).

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der Patentanmeldung P 29 47 496.2 und besitzt die Vorteile, daß die aus dem Kessel austretenden Abgase durch den Mantel, am Wasserkanal vorbei in den Schornstein geleitet werden, so daß die Abgase einen gewünschten Anteil an Wärme an das Heizwasser abgeben, das im Wasserkanal innerhalb des Mantels geführt wird. Das Heizwasser tritt dann vorgewärmt aus dem Mantel aus und wird dann zur weiteren Aufwärmung in den Heizkessel eingeleitet. Um das Heizwasser dann mit einer gewünschten Vorlauftemperatur aus dem Kessel austreten zu lassen, muß eine verringerte Menge an Brennstoff verbrannt werden, als dies ohne diese Vorrichtung der Fall wäre.

Bei Heizungsanlagen mit einer Warmwasseraufbereitung wird jedoch im allgemeinen während der Sommermonate die Warmwasserheizung - und damit der Heizwasserkreislauf - abgeschaltet, während der Kessel und der Brenner zum Betreiben der Warmwasseraufbereitung in Betrieb bleiben. Bei der bekannten Vorrichtung besteht dann das Problem, daß die Abgase weiterhin durch den Abgaskanal und den Mantel hindurch und somit am Wasserkanal des Mantels vorbeigeleitet werden. Da das Heizwasser innerhalb des Wasserkanals nicht zirkuliert, würde sich eine Überhitzung und damit Zerstörung der Vorrichtung einstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung nach der Patentanmeldung P 29 47 496.2 derart zu verbessern, daß diese auch bei Heizungsanlagen mit kombinierter Warmwasseranlage sicher und zuverlässig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art, und mit einer Warmwasseranlage, die vom Kessel aus betrieben wird und einen Boiler mit einer zu- und abführenden Brauchwasserleitung enthält, dadurch gelöst, daß vom Abgaskanal zwischen dem Kessel und dem ersten Mantel ei"> Abgas-Nebenkanal abzweigt, und daß eine Klappeneinrichtung zum wahlweisen Verschließen oder öffnen der Einläßöffnung des ersten Mantels und des Nebenkanals vorgesehen ist.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die Abgase durch entsprechende Stellung der Klappe nur während der Heizperiode durch den Mantel hindurch, d.h. an dem Heizwasserkanal entlang geleitet werden. Während der Nicht-Heizperiode wird die Klappe in eine Stellung gelegt, in der der Abgaskanal durch den ersten Mantel

13GQ41/Q468

hindurch geschlossen, und der Nebenkanal geöffnet ist, so daß die Abgase an dem Mantel vorbei in den Schornstein gelenkt werden. Die in den Abgaskanal eingesetzte erste Vorrichtung für die Heizwasser-Erwärmung wird dadurch während der Nicht-Heizperiode stillgelegt und ist dadurch vor einer Zerstörung geschützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in den Nebenkanal ein zweiter Mantel mit entsprechender Einlaß- und Auslaßöffnung eingefügt. Innerhalb des zweiten Mantels ist ebenfalls ein Wasserkanal mit je einem den Mantel durchstoßenden Wassereinlaß und -auslaß angeordnet und wird erfindungsgemäß in die Brauchwasserleitung, bevorzugt stromaufseitig vor dem Boiler der Warmwasseranlage eingefügt. Es ist dadurch möglich, auch während der Nicht-Heizperiode - d.h. lediglich bei Warmwasserbetrieb - die aus dem Kessel austretenden Abgase an dem Brauchwasserkanal innerhalb des zweiten Mantels vorbeizuleiten, und damit einen gewünschten Anteil an Abgaswärme an das Brauchwasser abzugeben. Das Brauchwasser tritt dadurch vorgewärmt in den Boiler ein, wo es auf eine gewünschte Warmwassertemperatur erwärmt wird.

Alternativ ist es ferner möglich, während der Heizperiode Abgase sowohl durch den ersten Mantel zur Heizwasser-Vorerwärmung als auch durch den zweiten Mantel zur Brauchwasser-Vorerwärmung hindurchzuleiten. Zu diesem Zweck wird dann während der Heizperiode sowohl der Abgaskanal als auch der Nebenkanal geöffnet. Während der Nicht-Heizperiode ist mittels der Klappeneinrichtung der erste Mantel zur Heizwasser Vorerwärmung stillzulegen, so daß Abgase nur noch durch den Nebenkanal strömen.

13*0 IH "U (0468

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbexspiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer in den

Abgaskanal oder den Nebenkanal einfügbaren Wasser-Vorwärmvorrichtung; und

Fig. 2 ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 1 zeigt eine Heizwasser-Vorwärmvorrichtung im Querschnitt. Die Brauchwasser-Vorwärmvorrichtung besitzt einen ähnlichen Aufbau, und sich entsprechende Teile sind mit denselben Ziffern und einem zusätzlichen hochgestellten Strich versehen.

Der Mantel 2 besteht aus einer doppelten Wand 3, 3¹, wobei zwischen der Außenwand 3 und der Innenwand 3¹ eine Luftkammer 5 angeordnet ist» die als Isolierschicht dient. Um die Isolierung der Vorrichtung gegen den Außenraum zu verbessern, besitzt die Außenwand 3 einen Saugstutzen 7 mit Ventil, um die Luftkammer 5 zu evakuieren. Der Mantel 2 besitzt eine Auslaßöffnung 6 und eine Einlaßöffnung 4, an denen Hülsen 32 konzentrisch zur Symmetrieachse 40 der Vorrichtung angebracht sind. Der Wassereinlaß 12 tritt seitlich in den Mantel 2 ein, geht dann in eine erste, zur Symmetrieachse 40 konzentrisch verlaufende Spirale 26 über, die an ihrem dem Einlaß 12 abgewandten Ende in eine kegelstumpfförmige Doppelplatte 20 übergeht, welche um die Spirale 26 herum in sich geschlossen ist und eine Wasserkammer 22 einschließt. An dem der

Auslaßöffnung 6 benachbarten Ende der Doppelplatte ist der Wasserauslaß 14 angebracht, der seitwärts aus dem Mantel 2 austritt. Am Wasserauslaß 14 sitzt ein Thermofühler 34, der bei überhitzung des im Wasserkanal geführten Heizwassers anspricht und den Brenner des Heizkessels abschaltet. Der Wasserkanal 10 aus Doppelplatte 20 und der inneren Spirale 26 wird von Streben 38 gehalten, welche sich an der Innenwand 3¹ des Mantels 2 abstützen.

Die aus dem Kessel der Heizungsanalage austretenden Abgase treten durch die Einlaßöffnung 4 in die Vorrichtung 1 ein und strömen dann längs des Wasserkanals 10, 20, 26, 28 innerhalb des Mantels 2, und treten dann durch die Auslaßöffnung 6 aus der Vorrichtung aus und in den Abgaskanal 16 ein. Der Abgaskanal 16 besteht bevorzugt aus einem Metallrohr, das bevorzugt über die gesamte Länge innerhalb des Gebäudekamins" geführt ist. Das durch den Wassereinlaß 12 eintretende Heizungswasser zirkuliert - z.B. unter der Wirkung einer Umlaufpumpe - in dem Wasserkanal 10, 20, 26, wird von dem vorbeiströmenden Abgasen erwärmt und tritt mit höherer Temperatur am Wasserauslaß 14. Das Heizungswasser wird vom Wasserauslaß 14 in den Kessel geführt.

Figur 2 zeigt ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Gebäudeheizung enthält einen Kessel 1, durch den Heizwasserkreislauf 66, 68, 70, 72 hindurchgeführt ist. Ein Brenner 1a für feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe sitzt am Kessel 1 und dient zur Aufheizung des durch den Kessel in Wasserleitungen hindurchgeführten Heizwassers. Ein Abgaskanal 4 ist am Kessel 1 befestigt und leitet

130041/0468

die Abgase des Brenners 1a aus dem Kessel 1 in einen Schornstein 80 ab.

Die Gehäudeheizung ist mit einer Warmwasseranlage kombiniert, die ebenfalls vom Kessel 1 aus betrieben wird und einen Boiler 60 enthält, der zum Beispiel in direktem Wärmekontakt mit dem Kessel 1 - oder indirekt über einen Boiler-Heizwasserkreislauf - Wärme zugeführt erhält, um das im Boiler enthaltene Brauchwasser zu erwärmen. Eine Brauchwasser-Züströmleitung 62, 64 führt dem Boiler 60 das zu erwärmende Brauchwasser zu. Eine Brauchwasser-Abströmleitung 72 führt das erwärmte Brauchwasser den verschiedenen Warmwasser-Zapfstellen zu.

Ein erster Mantel 2 ist mit seiner Einlaßöffnung 4 und seiner Auslaßöffnung 6 in den Abgaskanal 16 eingefügt und besitzt einen Wasserkanal 10 innerhalb des Mantels mit je einem den Mantel 2 durchstoßenden Wassereinlaß 12 und Wasserauslaß 14. Der Wassereinlaß 12 ist mit der Heizwasser-Zuleitung 66, und der Wasserauslaß 14 mit der Heizwasser-Zuleitung 68 verbunden, so daß das in den Kessel 1 zuströmende Heizwasser vor Eintritt in den Kessel 1 im Mantel 2 dem Abgasstrom ausgesetzt wird und sich dabei vorerwärmt. Die Außenwand 3 des Mantels ist doppelwandig ausgebildet und stellt eine an einem Saugstutzen 7 evakuierbare Luftkammer zur guten Wärmeisolation dar..

Zwischen dem Kessel 1 und der Einlaßöffnung 4 des ersten Mantels 2 zweigt ein Abgas-Nebenkanal 50 ab, in den ein zweiter Mantel 2' - auch Brauchwasser-Vorwärmvorrichtung genannt - mit einer Einlaßöffnung 4¹ und einer Auslaßöffnung 6¹ eingefügt ist.

130041/0468

Die Brauchwasser-Vorwärmvorrichtung entspricht ihrem Aufbau nach weitgehend der Heizwasser-Vorwärmvorrichtung Innerhalb des zweiten Mantels 2' ist ein Wasserkanal 10" mit je einem den Mantel 2' durchstoßenden Wassereinlaß 12' und Wasserauslaß 14' vorgesehen. Der Wassereinlaß 12' ist mit der Brauchwasser-Zuströmleitung 62, und der Wasserauslaß 14' mit der Brauchwasser-Zuströmleitung verbunden. Das in den Boiler 60 zuströmende Brauchwasser strömt auf■diese Weise am Abgasstrom vorbei und wird vor Eintritt in den Boiler vorerwärmt, wobei die Abgase einen Teil ihrer Wärme abgeben.

Der Nebenkanal 50 vereinigt sich vor dem Eintritt in den Schornstein 80 noch einmal mit dem Abgaskanal 16. An der stromaufseitigen Verzweigung zwischen Abgaskanal 16 und Nebenkanal· 50 ist eine Klappenexnrichtung 52 innerhalb des Verzweigungselements 51 angeordnet,-die es ermöglicht, wahlweise die Einlaßöffnung 4 des ersten Mantels 2 und den Nebenkanal 50 zu schließen oder zu öffnen. Wesentlich ist dabei, daß durch die Klappenexnrichtung 52 während der Nicht-Heizperiode der Abgaspfad durch den ersten Mantel 2 gesperrt ist und die gesamten Abgase durch den Nebenkanal 50 und den zweiten Mantel 2' lediglich zur Vorerwärmung des Brauchwassers eingesetzt werden. Eine Erwärmung des wählend der Nicht-Heizperiode nicht umlaufenden Heizwassers wird dadurch verhindert.

Während der Heizperiode läßt sich die Anlage entweder mit geöffnetem Abgaskanal 4 und geschlossenem Nebenkanal 50 betreiben. In diesem Falle findet dann lediglich eine Vorerwärmung des Heizwassers im ersten Mantel 2 statt. Alternativ ist ein Betrieb möglich, bei

1300U

dem lediglich der Nebenkanal 50, und damit der Mantel 2' zur Vorerwärmung des Brauchwassers Abgase leitet. Eine dritte Betriebsart sieht vor, daß Abgase sowohl durch den Abgaskanal 16 als auch durch den Nebenkanal 50 zur Vorerwärmung des Heizwassers und des Brauchwassers hindurchgeleitet werden, daß also beide einander parallel geschalteten Kanäle 16, 50 Abgase führen.

130041

Claims

Firma Schnarr + Sohn, Industrie- und Rohrleitungsbau GmbH & Co. KG, Waltjenstr. 90, 2800 Bremen 21 Vorrichtung zur Nutzung der in den Abgasen einer Gebäudeheizung enthaltenen Wärme (Zusatz zu Patentanmeldung P 29 47 496.2) Ansprüche

1.J Vorrichtung zur Nutzung der in den Abgasen einer Gebäudeheizung enthaltenen Wärme, wobei die Gebäudeheizung einen durch einen Kessel hindurchgeführten Heizwasserkreislauf, einen Brenner für feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe zum Aufheizen des Heizwassers im Kessel, und einen Abgaskanal zum Ableiten der Abgase des Brenners aus dem Heizkessel enthält, und wobei ein erster Mantel mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung in den Abgaskanal eingefügt ist und einen Wasserkanal innerhalb des Mantels mit je einem den Mantel durchstoßenden Wassereinlaß und Wasserauslaß zum Einfügen in den

^mR/xl

1300*1

ORIGINAL INSPECTED

Heizwasserkreislauf stromaufseitig vor dem Heizkessel

enthält, nach Patent (Patentanmeldung

P 29 47 496.2), mit einer Warmwasseranlage, die vom Kessel aus betrieben wird und einen Boiler mit einer zu- und abführenden Brauchwasserleitung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß vom Abgaskanal (16) zwischen dem Kessel (1) und dem ersten Mantel (2) ein Abgas-Nebenkanal (50) abzweigt, und daß eine Einrichtung (52) zum wahlweisen Verschließen oder öffnen der Einlaßöffnung (4) des ersten Mantels (2) und des Nebenkanals (50) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Nebenkanal ein zweiter Mantel (2¹) mit einer Einlaßöffnung (4') und einer Auslaßöffnung (6') in den Nebenkanal (50) eingefügt ist und einen Wasserkanal (10¹) innerhalb des Mantels (2') mit je einem den Mantel (2") durchstoßenden Wassereinlaß (12") und Wasserauslaß (14') zum Einfügen in die Brauchwasserleitung (62, 64) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (10* ) des zweiten Mantels (2¹) stromaufseitig vor dem Boiler (60) in die Brauchwasserleitung (64) eingefügt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Mantel (2, 2') die Form eines Kegelstumpfes besitzen, dessen kleinster Querschnitt unmittelbar stromaufwärts vor der Auslaßöffnung (6, 6') liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite

130041 /tue«

Mantel (2, 2') eine doppelte Wand (3, 3') mit einer
isolierenden Luftkammer (5, 5') zwischen den Wänden
enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Saugstutzen (7) zum Evakuieren der Luftkammer (5, 5') vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (10, 10') innerhalb des ersten und zweiten Mantels (2, 2') eine in sich geschlossene Doppelplatte (20, 20') mit einer flächigen Wasserkammer zwischen den Wänden enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelplatte (20, 20') die Form eines
Kegelstumpfes einnimmt, dessen Achse im wesentlichen
koaxial zur Mantelachse verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (10, 10') innerhalb des Mantels (2) mindestens eine Spirale (26, 26') aus Rohrmaterial enthält, deren Achse parallel zur Mantelachse verläuft.

130041/0468