DE3015377A1

DE3015377A1 - Heizungskessel fuer warmwasserheizungsanlagen

Info

Publication number: DE3015377A1
Application number: DE19803015377
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 8301 Au Seidl
Original assignee: WOLF KLIMATECHNIK GmbH
Current assignee: WOLF KLIMATECHNIK GmbH
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1981-10-29
Also published as: DE3015377C2

Description

Heizungskessel für Warmwasserheizungsanlagen Die Erfindung betrifft einen liegenden Heizungskessel mit Umlenkkammer für flüssige oder gasförmig-e Brennstoffe zum Erhitzen von Flüssigkeiten mit einer Brennkammer und mindestens einem die Brennkammer konzentrisch umgebenden Wassermantel unter Verwendung dicht benachbarter bzw. ineinander angeordneter Vor- und Rücklaufleitungen.
Heizungskessel der vorgenannten Art sind bereits in einer Vielzahl bekannt. Obwohl durch jahrzehntelange Entwicklung die Heizungskessel laufend verbessert wurden-, weisen die bekannten Heizungskessel noch erhebliche Mängel aui. So ist unter anderem die Lebensdauer immer noch unbefriedigend, da die gefürchtete Kondensatbildung im Feuerraum der Heizungskessel mit der damit verbundenen zerstörenden Korrosion der Werkstoffe bisher unzureichend, z.- B. durch sehr hohe Kesseftemperatur mit den darnit verbundenen Nachteilen zu vermeiden ist. Bei großer Wärme@ntnahme aus dem Heizungssystem ist eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Vor- und Rücklaufwasser die Folge, so daß Taupunktunterschreitungen in lokalen Bereichen des licizungskessels unvermeidlich sind. Bei modernen Heizungsanlagen mit schr niedrigen Vorlauftemperaturen, z.B. im Bereich von 40°C bei Fußbodenheizungen, ist das Problem noch größer, da bei sehr ni<4riger Rücklauftemperatur sich die Gefahr der Taupunktunterschreitung im Heizungskessel noch erhöht.
Um die wegen der frühzeitigen Korrosion durch die Kondensatbildung relativ kurze Standzeit der Heizkessel zu erhöhen, ist die Technik dazu übergegangen, mindestens den Feuerraum aus hochwertigen Edehmetallen zu fertigen und aufwendige Einrichtungen zur Kondensatableituny einzubauen.
Ferner erzeugen hohe Temperaturdifferenzen zwischen Vor- und Rücklauf Spannungen im Material des Heizungskessels, die sich ebenfalls negativ auf die Standzeit des Kessels auswirken.
Außerdem bewirken die bekannten Heizungskessel durch die erforderliche hohe Bereit schaftstemperatur eine sehr hohe Abstrahlungswärme, die durch eine aufwendige Wärmedämmung zwecks Vermeidung von Energieverlust aufgefangen werden muß.
So ist z.B. durch DE-AS 23 09 696 ein Heizungskessel bekannt, bei dein der kalte Rücklauf unten in den Heizkessel eingeleitet wird. Der kühle Rücklauf trifft hier beständig auf den unteren Bereich der Wandung des Feucrraumes, wodurch eine Unterschreitung des Taupunkte s und damit eine Kondensatbildung im Feuerraum nicht zu vermeiden ist. Der Vorlauf befindet sich im wärmsten oberen Bereich des Kessels, wodurch sich nicht nur eine spannungserzeugende Temperaturdifferenz zwischen dem oberen und unteren Teil des Kessels einstellt, sondern auch eine hohe Wärmeabstrahlung im oberen Bereich des Heizungskessels bewirkt wird.
Bei dem bekannten Warmwasserheizkessel nach der DE-AS 11 67 505 wird der kalte Rücklauf - in der gleichen Weise wie beim vorbehandelten Gegenstand - ebenfalls zwangsläufig auf den unteren Teil der Wandung zum Feuerraum geleitet. Eine Unterschreitung des Taupunktes und Kondensatbildung ist auch bei diesem Gegenstand nicht zu vermeiden.
Die bei diesem Gegenstand gezeigte Beimischung wärmenden Wassers aus dein iußeren Wassermantel dürfte sich bei großem Wasserdurchsatz nicht einstellen.
Gleiche Nachtcile ergeben sich auch bei dem Gegenstand nach der DE-PS 537 029, da hier der Rücklauf auch unten in den Kessel cingcleitet wird. Günstiger verhält sich die Temperaturführung jedoch bei dem Heizungskessel nach der DE-AS 25 41 216 durch die koaxiale Anordnung des Vor- und Rücklaufs, wodurch bereits ein begrenzter Temperaturausgleich im Einlaufbereich des Kessels stattfindet.
Eine Vermischung des Rücklaufwassers mit dem bereits aufgeheiztem Kesselwasser ist aber bei diesem Heizungskessel nicht vorgesehen, so daß - entgegen der Erkenntnisse der vorliegenden Erfindung - das kältere Rücklaufwasser auf die zur Befeuerung gerichtete Wandung geleitet wird und dadurch eine Taupunktunterschrcitung und Kondensatbildung nicht vermeidbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, Heizungskessel vorbeschriebener Art derart zu verbessern, daß die aufgezeigten Mängel behoben werden. Dabei soll im Heizungskessel bei niedrigster Rücklauftemperatur eine Taupunktunterschreitung mit K ondensatbildung in jedem Falle vermieden werden.
Zur lösung der gestellten Aufgabe wird ein Heizungskessel gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen, welcher erfindung sg emä ß durch folgcnde Merkmale gekennzeichnet ist: a) die dicht benachbarten oder konzentrisch ineinander angeordneten Vor- und Rücklaufleitungen sind derart ausgebildet, daß mindestens zum Teil eine Vcrmischung des Rücklaufwassers mit dem bereiis aufgeheiztn Kesselwasser im wärn1sten Bereich des Kessels durchführbar ist, b) der Vor- und/oder Rücklaufleitung sind im iieizungskessel Mittel zugeordnet, wodurch mindestells zum Teil eine Rücklaufeinspeisung derart erfolgt, daß das kältere Rücklaufwasser an der nach außen gerichteten Innenwandung des Heizungskessels entlang leitbar ist und eine entgegengesetzte Strömung innerhalb des Wassermantels zum wärmeren Wasser an der zum Feuerraum gerichteten Innenwandung des Heizungskessels erzielbar ist.
Ein mit diesen Merkmalen ausgestatteter Heizkessel verhindert den Zutritt des k älteren Rücklaufwassers zur feuerseitigen Wandung und gewährleistet eine gleichmäßige Teinperaturführung im gesamten Kesselumfang. Dabei wird das kältere Wasser an der Außenwandung gefiihrt, wodurch der Wärmeverlust durch Abstrahlung verringert und eine Temperaturunterschreiting an der Feucrraumwandung durch eine H eißwa sserströmung sicher vermieden wird.
Diese und weitere vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sollen Iiun anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden.
Diese zeigen: Fig. 1 schematischer Querschnitt eines Heizkessels mit koaxialer Anordnung des Vor- und Rücklaufes, Fit.2 perspektivische Darstellung nach Fig. 1 Fig. 3 perspektivische Darstellung einer Vor- und Rücklaufregulierung im Heizkessel Fig. 4 schematischer Querschnitt eines Heizkessels mit zwei benachbart angeordneten Vor- und Rücklauf leitungen, Fig. 5 perspektivische Darstellung nach Fig. 4.
Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen des Wasserumlaufs in einem liegenden Heizungskessel 1. Der Wassermantel 2 ist durch eine äußere Wandung 3 und eine innere Wandung 4 begrenzt, wobei letztere gleichzeitig den inneren Feuerraum 5 bildet. Die Verbrennungsgase werden in an sich bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Einsatzes in Pfeilrichtung 6 durch den Feuerraum 5 und die Flammenrolire 7 geleitet, die in bekannter Art durch den Wassermantel 2 geführt sind.
Im oberen, wärmsten Bereich des Heizungskessels 1 sind die Vorlaufleiüing 8 und die Rücklaufleitung 9 koaxial zueinander angeordnet, wobei die Rücklaufleitung 9 innen liegt und mit einem Verteilerrohr 10 in Verbindung steht. Das Verteilerrohr 10 erstreckt sich über die gesamte Tiefe des Heizkessels 1 und ist mit Durchlaßöffnungen 11 versehen, die etwa oberhalb der horizontalen Alittellinie 12 angeordnet sind und das Rücklaufwasser in Pfeilrichtung 13 an der äußeren Innenwandung 3 entlang leiten. Das Rücklaufwasser erfährt dabei einen allmählichen Wärmeaustausch durch Vermischung in Pfeilrichtung 14 mit dem aufsteigenden heißen Wasserstrom 15 an der inneren zum Feuerraum 5 gerichteten Innenwandung 4. Eine Verbesserully dieses Umlaufes und des Temperaturaustausches kann durch Leitbleche 16 erzielt werden. Die Leitbleche 16 sind nlit Durchalßöffnungen 17 verseifen, durch die ein gezielter Wärmeaustausch in Pfeilrichtung 14 erreicht wird. Die Leitbleche 16 können mindestens auf einem Teil des Umfangs zwischen den Flannnrohren 7 angeordnet sein. Das kalte Rücklaufwasser kann die Innenwandung 4 zum Feuerraum 5 nicht erreichen, da diese geschlossen mit Vorlaufwasser heller Temperatur in Pfeilrichtung 15 umflossen wird. Das erwärmte Vorlaufwasser fließt in Pfeilrichtung 18 durch das in den Wassermantel 2 mündende Vorlaufrohr 8 in das Heizungssystem.
In weiterer vorteilhafter Ausbildung des Anmeldungsgegenstands ist die Rücklaufleitung 9 mit einem axial verschiebbaren Zwischenstück 19 ausgestattet, wodurch die Rücklaufwasserbeimischung im Mündungsbereich der Vorlaufleitung 8 direkt im Heizungskessel 1 wirkungsvoll geregelt werden kann.
Die Regelung der Rücklaufwasserbeimischung wird in einem Ausfiihrungsbeispiel gernäß Fig. 3 naijer erläutert. In einem mit dem Heizungskessel 1 verbundenen Gehäuseteil 20 ist das in Pfeilrichtungen 21 verschiehbare Zwischenstück 19 dargestellt, welches mittels einer Hebelübertragung 22 über einen Handgriff 23 verstellbar ist. Dadurch kinn ein freier Abstand 24 zwischen der Rücklaufleitung 9 und dem Verteilerrohr 10 hergestellt werden. Dadurch wird erreicht, daß eine bestimmte Menge des Rücklaufwassers in das Verteilerrohr 10 weiterfließt und der andere Teil des Rücklaufwassers in Pfeilrichtung 25 dem Vorlauf 8 beigemischt wird. Das Zwischenstück 19 kann über die Mündungsebene 26 hinaus bis in den Vorlauf 8 hinein geschoben werden, so daß der Wasserumlauf im Kessel bis zum Stillstand gedrosselt werden kann.
Anstatt der koaxialen Anordnung der Vorlaufleitung 8 kann der Vorlauf 81 auch in benachbarter Nähe zur Rücklaufleitung 9 angeordnet werden, wie eine weitere vorteilhafte Ausführungsforrn gemäß den Figuren 4 und 5 zeigt. Bei dieser Ausfiihrungsform wird über die Vorlaufleitung 8 ein weiteres Zwischenstück 29 angeordnet, das - mit dem Zwischenstüchenstück 19 verbunden - über die Hebelübertragung 22, 23 bis an die Sammelleitung 27 herangeführt werden kann.
Bei einer solchen Anordnung erfolgt die einstellbare Rücklaufbeimischung in Pfeilrichtung 28.
In dcii Fig. 4 und 5 siiid der Vorlauf 81 und der Rücklauf 9 dicht benaclllJart übereinander angeordnet. Die Funktion des Wasserumlaufs entspricht der Funktion gemäß der Fig. 1 und 2. Die Sammellcitung 27 ist unterhalb der horizontalen Mittellinie 30 mit Durehlaßöffnungen 31 versehen. Dadurch wird erreicht, daß das heiße Vorlaufwasser 32 eine ideale Strömung auf der Innenwandung 4 einnimmt. Auch bei dieser Ausführungsform empfiehlt es sich, den Wassermantel 2 mit Leitblechen 16 auszustatten, die sich mindestens auf einen Teil des lleizung skesselumfang s erstrecken.
Anstatt der Zwischenstücke 19, 29 zur Regulierung der Vorlauf- / Rücklauftemperatur kann auch ein bekanntes Mischventil 33 der Vorlaufleitung 81 und der Rücklaufleitung 9 zugeordnet werden.
Bezeichnung der Einzelteile 1. heizkessel 2. Wassermantel 3. Äußere Wandung 4. Innere Wandung 5. Feuerraum 6. Pfeilrichtung der Verbrennungsgase 7. Flammenrohre 8. Vorlaufleitung 9. Rücklaufleitung 10. Verteilerrollr 11. Durchlaßöffnungen 12. Horizontale Mittellinie 13. Pfeilrichtung des Rücklaufwassers 14 . Pfeilrichtung der Vermiselhung 15. Heißwasserstrom 16. Leitbleche 17. Durchlaßöffnungen im Leitblech 18. Pfeilrichtung des Vor] aufwassers 19. Zwischenstück Rücklauf 20. Gehäuseteil 21. Pfeilrichtung 22. Hebelübertragung 23. Handgriff 24. Abstand zwischen Leitungen 9 und 10 25. Pfeilrichtung 26. Mündungseben 27. Sammelrohr 28. Pfeilrichtung 29. Zwischenstück Vorlauf 30. Mittellinie 31. Durchlaßöffnungen 32. Vorlaufwasser an der Innenwandung 33. Mischventil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : =============================== 1. Liegender Heizungskessel mit Umlenkkammer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Erhitzen von Flüssigkeiten mit einer Brennkammer und mindestens einem die Brennkammer konzentrisch umgebenden Wassermantel, unter Verwendung dicht benachbarter bzw. ineinander angeordneter Vor- und Rücklaufleitungen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a)die dicht banachbarten oder konzentrisci ineinander angcordneten Vor- (8, 81) und Rücklaufleitungen (9) sind derart ausgebildet, daß mindestens zum Teil eine Vermischung des Rücklaufwassers mit dem bereits aufgeheiztem Kessels wasser im wärmsten Bereich des Kessels durchführbar ist, b)dem Vor- (8, 8 ) und/oder dem Rücklauf (9) sind im Heizungskessel (1) Mittel (10, 27) zugeordnet, wodurch mindestens zum Teil eine Rücklaufeinspeisung derart erfolgt, daß das kältere Rücklaufwasser (13) an der Außenwandung (3) des Heizungskessels (1) entlang leitbar ist und eine entgegengesetzte Strömung innerhalb des Wassermantels (2) zum wärmeren Wasser (15) an der zum Feuerraum gerichteten Innenwandung (4) des Ileizungskessels (1) erzielbar ist.
2. Heizungskessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ll e t, daß die Vor- (81) und Rücklaufleitungen (9) übereinasder angeordnet sind, wobei die Rücklaufleitung (9) oberhalb der Vorlaufleitung (81) angeordnet ist,
3. Jleizungskessel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rücklaufleitung (9) mit einem Verteilerrohr verbunden ist, das sich mindestens zum Teil in den Ileizungskessel erstreckt und etwa oberhalb der horizontalen Mittellinie (12) mit radialen zur äußeren Innenwandung (13) des Heizungskessels (1) gerichteten Durchlaßöffnungen (13) versehen ist.
4. Heizungskessel nach Anspruch 2 und 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Vorlauneitung mit einem Sammelrohr (27) verbunden ist, das sich mindestens zum Teil in den ileizungskessel (1) erstreckt und unterhalb der horizontalen Mittellinie (30) mit radialen zur inneren Innenwandung (4) des Heizungskessels (1) gerichteten Durchlaßöffnungen (31) versehen ist.
5. Heizungskessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei koaxialer An ordnung der Vor- (8) unI Riicklaufleitungen (9) die Rücklaufleitung (9) innen angeordnet ist.
6. I-leizungskessel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rücklaufleitung (9) mit einem Verteilerrohr (10) verbunden ist, das sich mindestens zum Teil in den Heizungskessel (1) erstreckt und etwa im oberen Bereich mit auf die äußere Außenwandung (3) des Heizungskessels (1) gerichteten Durchlaßöffnungen (11) au sy estaftet ist.
7. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e -k e n n ze i c h n e t , daß der Vorlaufleitung (8, 8 ) ein Sammelrohr (27) und/oder der Rücklaufleitung (9) ein Verteilerrohr (10) zugeordnet sind.
8. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rücklaufleitung (9) zur Verbindung mit dem Verteilerrohr (10) ein axial verschiebbares Zwischenstück (19) zugeordnet ist.
9. Heizungskessel nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Vorlaufleitung (8 ) zur Verbindung mit dem Sammelrohr (27) ein axial verschiebbares Zwischenstück (29) zugeordnet ist.
10. Ileizungskessel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im radialen Bereich zwischen den Fla mmenrohren (7) mindestens auf einen Teil des Gesamtumfangs Leitbleche (16) ang(i>i:icht sind.
11. Heizungskessel nach Anspruch 10, d a du r c h g c k e n n -z e i c h n e t , daß die Leitbleche (16) mit Durchlaßöffnungen (17) verschen sind