DE3014180C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungs- und Heizungseinrichtung nach dem Hauptpatent 30 14 245, zu dem das hier erteilte Patent im Zusatzverhältnis steht.

Heizeinrichtungen dieser Art werden für die Heizung von Wohnräumen oder Wohngebäuden und die Erwärmung von Brauchwasser verwendet. Die Ausbildung aller Teile der Heizeinrichtung wie Brennerkopf, Brennraum und Rekuperator aus keramischem Werkstoff läßt neben hohen Brennraum­ temperaturen auch eine weitgehende Energierückge­ winnung zu. Im Rekuperator kann das Heißgas bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt werden, ohne daß Korrosionsprobleme auftreten. Um die im Rekuperator zurückgewinnbare Energie optimal nutzen zu können, weist der Rekuperator zwei Wärmeaustauschzonen auf, von denen die erste zur Erwärmung eines Heizungszwecken dienenden Heizmediums wie z. B. Heizwasser, die zweite zur Erzeugung warmen Brauchwassers dient. Die Heizeinrichtung besteht bevorzugt aus einem einheitlichen kermaischen Block, der Brennerkopf, Brennraum und Rekuperator umfaßt. Bezogen auf die erzeugbare Heizleistung weist eine Heizeinrichtung dieser Art einen äußerst geringen Raumbedarf auf.

Bei einer aus DE-GM 19 44 445 bekannten Heizein­ richtung wird die im Abgas nach Erwärmung des Heizmediums noch verbleibende Wärme ebenfalls zur Brauchwasseraufbereitung benutzt. Das Brauch­ wasser wird in einem Durchlauferhitzer erwärmt, eine ausreichende Abstimmung zwischen Erwärmung von Heizmedium und Brauchwasser ist jedoch nicht gegeben. Bei der bekannten Heizeinrichtung wird durch eine Drosselklappe im Abgaskanal die Zufuhr von Verbrennungsluft gesteuert.

In der US-PS 40 65 054 ist eine Heizeinrichtung mit einem Warmwassererzeuger beschrieben, der zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heizmediums in einem Bypass angeordnet ist. Auch bei dieser Heizeinrichtung fehlt eine zugleich den Heiz- und Brauchwasserbedarf koordinierende Regelung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Heizein­ richtung der obengenannten Art die Brennstoff­ energie zur Erwärmung von Heizmedium und Brauch­ wasser optimal zu nutzen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebene Ausbildung der Heizein­ richtung gelöst. Danach wird in an sich bekannter Weise dem Rekuperator ein den Heißgasstrom steuernder Durchflußregler nachgeschaltet und zur Erwärmung des Brauchwassers der dazu dienenden Wärmeaustausch­ zone des Rekuperators ein Wärmetauscher nachgeordnet, der vom Heizmedium durchströmbar ist. Der Wärme­ tauscher ist über einen Bypaß zwischen Vorlauflei­ tung und Rücklaufleitung am Heizmediumkreislauf angeschlossen. Dieses an sich bekannte System wird von zwei Reglern gesteuert, wovon der eine in Abhängigkeit von der Temperatur im Speicherbe­ hälter für Warmwasser die Durchflußmenge des Heizmediums im Wärmetauscher steuert, der andere in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizmediums in der Vorlaufleitung die Brennstoffzufuhr zum Brennerkopf sowie die den Rekuperator durchsetzende Heißgasmenge reguliert. Mit dieser Ausbildung der Heizeinrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, den von der Jahreszeit abhängigen Energiebedarf für Heizungszwecke und den Bedarf von warmem Brauchwasser bei niedrigstem Brenn­ stoffverbrauch zu decken.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Heizungseinrichtung weist einen keramischen Brennerkopf 1 sowie einen keramischen Rekuperator 2 auf, die zu einem einheitlichen keramischen Block in der Weise zusammengefügt sind, daß zwischen Brennermund 3 des Brennerkopfes 1 und Heißgasein­ laß 4 des Rekuperators 2 ein Brennraum 5 ausgebildet ist. Brennerkopf 1 und Rekuperator 2 weisen eine Vielzahl parallel geführter Strömungskanäle mit schlitzförmigem Strömungsquerschnitt auf. Hinsicht­ lich der Anordnung der Strömungskanäle sind Brenner­ kopf und Rekuperator gleich aufgebaut. Dem Brenner­ kopf wird über die regelbare Brennstoffzuführung 6 im Ausführungsbeispiel gasförmiger Brennstoff und über den Einlaß 7 Verbrennungsluft zugeführt. Soll statt gasförmigem Brennstoff ein flüssiger Brenn­ stoff verwendet werden, so weist der Brennerkopf 1 Strömungskanäle mit porösen Trennwänden auf, die vom Brennstoff durchdrungen werden können. In den Brennerkopf wird vorgewärmte Verbrennungsluft ein­ geführt, in die der Brennstoff von der Oberfläche der porösen Wände aus verdunstet.

Keramische Brennerköpfe und keramische Rekuperatoren der vorgenannten Art sind in der DE-PS 28 53 309 sowie in der DE-PS 27 07 290 beschrieben.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist der Rekuperator 2 zwei Wärmeaustauschzonen 8, 9 auf. In Strömungsrichtung des Heißgases gesehen, die in der Zeichnung als ein mit gestrichelten Linien markierter Pfeil angegeben ist, folgt auf den Brennraum 5 als erste Wärmeaustauschzone 8 eine Heizungszwecken dienende Zone zur Erwärmung von Heizwasser. In der zweiten Wärmeaustauschzone 9 wird Brauchwasser erwärmt.

An der Wärmetauscherzone 8 ist im Bereich des Heißgaseinlasses 4 eine Vorlaufleitung 10 ange­ schlossen, mit der das in der Wärmeaustauschzone 8 im Gegenstrom zum Heißgas geführte Heizwasser zu den Heizkörpern 11 geführt wird. Nach Durchlauf der Heizkörper 11 strömt das Heizwasser in einer Rücklaufleitung 12 von einer Förderpumpe 13 geför­ dert zum Heizwassereintritt 14 am Rekuperator 2 zurück. Zwischen Vorlaufleitung 10 und Rücklauf­ leitung 12 des Heizwassersystems ist über ein Dreiwegeventil 15 ein Bypaß 16 angeschlossen, der zu einem Wärmetauscher 17 zur Erwärmung von Brauch­ wasser führt. Das Brauchwasser strömt zum Wärme­ tauscher 17 über eine Warmwasserleitung 18, die am Brauchwasseraustritt 19 der Wärmeaustauschzone 9 des Rekuperators 2 angeschlossen ist. Die Wärmeaus­ tauschzone 8 und der Wärmetauscher 17 sind hinter­ einander geschaltet und werden vom Brauchwasser im Gegenstrom zum Heißgas bzw. im Gegenstrom zum Heiz­ wasser durchsetzt. Die Warmwasserleitung 18 mündet in einen Speicherbehälter 20 für warmes Wasser, aus dem über die Brauchwasserleitung 21 je nach Bedarf warmes Wasser entnehmbar ist. Frischwasser erhält der Speicherbehälter 20 über eine Zuleitung 22. Im Ausführungsbeispiel wird das Brauchwasser von einer Förderpumpe 23, die in einer Verbindungsleitung 24 zwischen Speicherbehälter 20 und Brauchwassereintritt 25 an der Wärmeaustauschzone 9 des Rekuperators 2 eingesetzt ist, im Kreislauf gefördert.

Zur Regelung der Heizeinrichtung dient ein Regler 26, der in Abhängigkeit von der von einem Thermostat 27 gemessenen Temperatur im Speicherbehälter 20 das Dreiwegeventil 15 einstellt, und ein Regler 28 der Brennstoffzufuhr und Heißgasmenge in Abhängig­ keit von der Temperatur des Heizwassers in der Vorlaufleitung 10 steuert. Die Temperatur in der Vorlaufleitung 10 wird von einem in der Vorlauf­ leitung eingesetzten Thermostat 29 gemessen. Der Regler 28 stellt die Brennstoffzufuhr 6 ein und steht in Wirkverbindung mit einer Drosselklappe 30, die vor einem Sauggebläse 31 in einer am Gasaus­ gang 32 des Rekuperators 2 angeschlossenen Abgaslei­ tung 33 eingesetzt ist. In Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe 30 wird die den Rekupe­ rator durchströmende Heißgasmenge und zugleich die dem Brennerkopf 9 zugeführte Verbrennungsluftmenge geregelt.

In der Wärmeaustauschzone 9 wird das Heißgas bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt. Das da­ bei in den Strömungskanälen für das Heißgas ge­ bildete Kondensat wird in einer am Gasausgang 32 des Rekuperators 2 angebrachten Wanne 34 aufge­ fangen und fließt über eine Kondensatleitung 35 aus der Heizeinrichtung ab.

Vom Regler 28 wird der Betriebszustand der Heizungs­ einrichtung für eine vorgegebene Vorlauftemperatur des Heizwassers so bestimmt, daß ein Dauerbetrieb des Brennerkopfes möglich ist. Der Speicherbehälter 20 ist derart ausgelegt, daß kurzzeitig mehr warmes Brauchwasser entnehmbar ist, als bei maximaler Lei­ stung der Heizeinrichtung erzeugt werden kann. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Speicherbehälter 20 jeweils in den Zeitabschnitten in denen keine Warm­ wasserentnahme erfolgt, von der Heizeinrichtung mit Brauchwasser gewünschter Temperatur wieder auffüll­ bar ist. Um die Heizeinrichtung auch dann betreiben zu können, wenn nur Heizwasser für die Heizkörper 11 benötigt wird, ist die Wärmeaustauschzone 8 so ausgelegt, daß das Heißgas bei Eintritt in die Wärmeaustauschzone 9 schon bis zur Taupunkttempe­ ratur abgekühlt ist. Eine Verdampfung des in der Wärmeaustauschzone 9 stehenden Brauchwassers tritt dann nicht ein. Der Brauchwasserkreislauf kann abge­ stellt werden.

Claims (1)

1. Verbrennungs- und Heizeinrichtung mit einem keramischen Brennerkopf mit zum Brennermund parallel zueinander geführten Strömungskanälen für Brennstoff- und Oxidationsmittel, die einen schlitzförmigen Querschnitt aufweisen und längs ihrer gestreckten Seiten benachbart angeordnet sind, und einem keramischen Rekuperator mit parallel zueinander geführten, schlitzförmigen Strömungskanälen für den Brennraum abströmendes Heißgas und für ein aufzuheizendes Medium, die ebenfalls längs ihrer gestreckten Seiten benach­ bart angeordnet sind, wobei Brennerkopf und Rekuperator miteinander derart zu einem einheit­ lichen keramischen Block verbunden sind, daß zwischen Brennermund des Brennerkopfes und stirn­ seitig vorgesehenem Heißgaseinlaß des Rekuperators ein zu Brennerkopf und Rekuperator fluchtend angordneter Brennerraum ausgebildet ist, und wobei der Rekuperator in Strömungsrichtung des Heißgases gesehen zunächst eine Wärmeaustausch­ zone zur Erhitzung eines Heizungszwecken dienenden Heizmediums und im Anschluß daran eine Wärmeaus­ tauschzone zur Erwärmung von Brauchwasser aufweist, nach Patent 30 14 245, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise dem Rekuperator ein den Heißgasstrom steuernder Durchflußregler (30) nachgeschaltet ist, und eine das in der zweiten Wärmeaustauschzone aufbereitete warme Brauchwasser führende Warmwasserleitung (18) über einen vom Heizmedium durchströmbaren Wärme­ tauscher (17) zu einem Speicherbehälter (20) für Warmwasser geführt ist, daß der Wärmetauscher (17) über einen Bypaß (16) zwischen Vorlaufleitung (10) und Rücklaufleitung (12) am Heizmediumkreis­ lauf angeschlossen ist, daß die im Bypaß (16) strömende Heizmediummenge von einem Regler (26) in Abhängigkeit von der Temperatur im Speicherbe­ hälter (20) für Warmwasser gesteuert wird und daß ein Regler (28) zur Steuerung der Brennstoff­ zufuhr zum Brennerkopf (1) und des Heißgasstromes im Rekuperator (2) in Abhängigkeit von der Tempe­ ratur des Heizmediums in der Vorlaufleitung (10) vorgesehen ist.