DE3049805C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to a heating system with the features of Preamble of claim 1.
Eine derartige Heizanlage ist aus der US-PS 30 60 921 bekannt. Dort sind die Durchlaßöffnungen im sich horizontal erstrecken den Boden der Kuppel ausgebildet. Das Verbrennungsgas tritt dort vertikal nach unten aus der Kuppel in das Wasser und wird sodann seitwärts neben der Kuppel aus der Wasseroberfläche austreten.Such a heating system is known from US-PS 30 60 921. There the passage openings extend horizontally formed the bottom of the dome. The combustion gas occurs there vertically bottom out of the dome into the water and then turns sideways emerge from the water surface next to the dome.
Bekanntlich kommt es bei mit Öl oder anderen Brennstoffen be triebenen Heizanlagen wesentlich darauf an, daß der Energiege halt der Brennstoffe möglichst weitgehend ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck wurde ein mit hohem Wirkungsgrad arbeitender Bren ner mit blauer Flamme entwickelt, der in keinem Falle Ruß er zeugt (siehe die Broschüre "Verbrennung total", R. E. von M. A. N. Brennerbau, Roßweg 6, 2000 Hamburg). Auch bei einem derartigen Blau-Brenner kommt es aber wesentlich darauf an, daß die im Verbrennungsgas enthaltene Wärme nicht durch den Kamin abge führt wird, sondern möglichst ebenfalls genutzt wird, insbeson dere zur Wasseraufheizung. In diesem Zusammenhang ist auch auf einen Artikel hinzuweisen, der in der Zeitschrift "Ingeniøren", Nr. 49, am 8. Dezember 1978 erschienen ist mit dem Titel "Oliefyret minikedel uden forurening og med 100% nyttevirkning", (Umweltfreundlicher ölbeheizter Minikessel mit 100% Wirkungs grad). As is well known, it occurs with oil or other fuels driven heating systems on the fact that the Energiege the fuel is used as far as possible. To For this purpose, a Bren working with high efficiency developed with a blue flame, which in no case soot testifies (see the brochure "Total combustion", R.E. by M. A. N. Brennerbau, Roßweg 6, 2000 Hamburg). Even with such a Blue burner, however, depends on the fact that the Combustion gas does not contain heat contained in the fireplace is used, but is also used if possible, in particular others for water heating. In this context, too to point out an article in "Ingeniøren" magazine, No. 49, published on December 8, 1978 with the title "Oliefyret minikedel uden forurening og med 100% nyttevirkning", (Environmentally friendly oil-heated mini boiler with 100% effectiveness Degree).
Aus der DE-OS 24 40 164 ist eine Heizanlage bekannt, bei der die Rauchgase über eine Rauchgasleitung zu einem Verteilerkopf geführt werden, von dem radial mehrere Rohre abstehen, die am Umfang mit Bohrungen versehen sind, durch welche das Rauchgas in die Flüssigkeit austritt.From DE-OS 24 40 164 a heating system is known in which the flue gases via a flue gas line to a distribution head are guided, from which radially protrude several pipes, which on Perimeter are provided with holes through which the flue gas leaks into the liquid.
Aus der DE-OS 21 48 693 ist ein sogenannter Tauchbrenner be kannt, bei dem an den Brenner direkt ein Tauchrohr anschließt, welches in die Flüssigkeit ragt. Das Tauchrohr ist mit Austritts öffnungen für das Rauchgas versehen. Eine in die Flüssigkeits oberfläche ragende Kuppel ist dort nicht vorgesehen.From DE-OS 21 48 693 is a so-called immersion burner knows, in which an immersion tube connects directly to the burner, which protrudes into the liquid. The dip tube is with outlet Provide openings for the flue gas. One in the liquid surface dome is not provided there.
Aus der chemischen Verfahrenstechnik sind bei der thermischen Stofftrennung Glocken bekannt, die in eine Flüssigkeit ragen und mit Seitenschlitzen versehen sind (DD-Literatur, "Fach wissen des Ingenieurs", Band 6, 3. Aufl., VEB Fachbuchhandlung Leipzig, S. 590, Bild 69 und Text). From chemical process engineering to thermal Separation of bells known, which protrude into a liquid and have side slits (DD literature, "Subject knowledge of the engineer ", volume 6, 3rd ed., VEB specialist bookstore Leipzig, p. 590, image 69 and text).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage zu schaffen, die eine weitestgehende Wärmeausbeute gewährleistet und bei der das bekannte Pulsieren der Wasser oberfläche vermieden ist.The invention has for its object a To create a heating system that has the greatest possible heat yield guaranteed and the well-known pulsation of the water surface is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the characterizing part of patent claim 1 listed features solved.
Dadurch, daß die Durchlaßöffnungen in den Seitenwandungen der Kuppel ausgebildet sind, treten die Verbrennungsgase nicht am Boden der Kuppel, sondern ausschließ lich seitwärts aus. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch die Strömungsbedingungen und die Wechselwirkung zwischen der gas förmigen und der flüssigen Phase günstig hinsichtlich einer optimalen Wärmeausbeute und der Vermeidung von unerwünschten Schwingungen der Wasseroberfläche sind. Auch die Reinigung der Verbrennungsgase von Schadstoffen, wie Stickoxiden und Schwe fel, wird durch das Durchsprudeln der Verbren nungsgase durch die Durchlaßöffnungen in den Seitenwandungen der Kuppel gefördert, d. h. nicht nur die Wärme wird aus den Verbrennungsgasen mit erhöhtem Wirkungsgrad auf die Flüssigkeit übertragen, sondern auch die Schadstoffe werden besser absor biert.The fact that the passage openings in the side walls of the dome are formed, which occur Exclude combustion gases at the bottom of the dome Lich sideways. It has been shown that the Flow conditions and the interaction between the gas shaped and the liquid phase favorable in terms of optimal heat yield and avoidance of unwanted Vibrations of the water surface are. Even cleaning the Combustion gases from pollutants such as nitrogen oxides and welding fel, is caused by the bubbling of the cremation Gases through the openings in the side walls promoted the dome, d. H. not only is the heat from the Combustion gases with increased efficiency on the liquid transmitted, but also the pollutants are better absorbed beer.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings described.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchlaßöffnungen in den Seitenwandungen der Kuppel schlitzartig ausgebildet. Hiermit wird insbesondere das uner wünschte Pulsieren, also das nicht stationäre Verhalten des Strömungssystemes, vermieden.In a particularly preferred embodiment of the invention are the openings in the side walls of the dome slit-like. With this, the un is particularly wanted pulsation, i.e. the non-stationary behavior of the Flow system, avoided.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Wärmepumpe mit einer Verdampferrohrschlange stromab der Sprudeleinrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird die Ausnutzung der Wärme des Verbrennungsgases weiter gefördert, so daß die Heizanlage insgesamt einen sehr hohen Wirkungsgrad erreicht. Die Wärme des Verbrennungsgases kann hierbei deshalb gut ausgenutzt werden, weil die Temperatur in der Rohrschlange der Wärmepumpe weit unter die Temperatur des kalten Stranges des in der Sprudeleinrichtung vorgesehenen Wärmetauschers abgesenkt werden kann.In another preferred embodiment of the invention provided that a heat pump with a Evaporator tube coil downstream of the bubble device is arranged. This will take advantage of the heat of the Combustion gas further promoted so that the heating system overall achieved a very high efficiency. The warmth of the Combustion gas can therefore be used well here because the temperature in the coil of the heat pump is far below the temperature of the cold strand in the Bubble device provided heat exchanger are lowered can.
Das unerwünschte Pulsieren des Gas/Wasser-Systems wird in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dadurch noch weiter vermindert, daß eine Antipulsierwanne derart unter der Kuppel angeordnet ist, daß ihr Boden unterhalb der Seitenwandungen der Kuppel liegt und ihre Seitenwände aus der Flüssigkeitsoberflä che neben der Kuppel ragen.The unwanted pulsation of the gas / water system is in one preferred development of the invention thereby further diminishes that an anti-pulsation pan so under the dome is arranged that its bottom below the side walls of the Dome lies and its side walls from the liquid surface protruding from the dome.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist in den Seiten wandungen der Kuppel ein Umleitventil angeordnet, das oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegt und unter Steuerung durch ein Bimetallelement bei niedrigen Temperaturen öffnet und bei höhe ren Temperaturen schließt. Dieses Umleitventil dient insbeson dere in der Anlaufphase der Heizanlage dazu, stabile und sta tionäre Strömungszustände zu erreichen.In another embodiment of the invention is in the pages walls of the dome a diverter valve arranged above the liquid surface lies and under control by a Bimetal element opens at low temperatures and at high temperature closes. This diverter valve is used in particular in the start-up phase of the heating system, stable and stable to achieve conventional flow conditions.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtBelow are exemplary embodiments of the invention based on the Drawing described in more detail. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs beispieles einer Heizanlage; Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment example of a heating system;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispieles einer Heizanlage; Fig. 2 is a schematic representation of a further embodiment of a heating system;
Fig. 2a-2c Einzelheiten des Umleitventiles gemäß Fig. 2, und FIGS. 2a-2c details of the Umleitventiles shown in FIG. 2, and
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispieles einer Heizanlage. Fig. 3 is a schematic representation of another Ausfüh approximately example of a heating system.
Gemäß Fig. 1 weist die Heizanlage eine Ofenkammer 1 mit einem rußfreien Blau-Brenner 2 auf. Die Verbrennungsgase treten aus der Ofenkammer 1 in ein Rauchgasrohr 3 ein und gelangen so in die Kuppel 4, die auf eine Wasseroberfläche gestülpt ist, wobei die Seitenwände der Kuppel in das Wasser ragen. Der sich hori zontal erstreckende Abschnitt der Kuppel 4 (also sozusagen deren Dach) wird durch einen Wärmetauscher 5 gekühlt. Die Sei tenwände der Kuppel 4 sind mit schlitzförmigen Durchlaßöff nungen 6 versehen, welche unterhalb der Wasseroberfläche ange ordnet sind. Die Verbrennungsgase treten aus der Kuppel 4 durch die Durchlaßöffnungen 6 hindurch und geben dabei ihre Wärme an das Wasser ab.Referring to FIG. 1, the heating system on a furnace chamber 1 with a soot-free blue-burner 2. The combustion gases enter a flue gas pipe 3 from the furnace chamber 1 and thus reach the dome 4 , which is placed on a water surface, the side walls of the dome protruding into the water. The hori zontally extending section of the dome 4 (that is to say the roof) is cooled by a heat exchanger 5 . The side walls of the dome 4 are provided with slot-shaped openings 6 which are arranged below the water surface. The combustion gases emerge from the dome 4 through the passage openings 6 and give off their heat to the water.
Ein Wärmetauscher 7 für warmes Leitungswasser durch setzt ebenfalls das Wasser. Auch oberhalb der Wasseroberfläche ist ein Wärmetauscher 8 vorgesehen, der dem Verbren nungsgas die Restwärme entzieht. Das Verbrennungsgas tritt so dann über ein Ableitungsrohr 9 aus.A heat exchanger 7 for warm tap water also sets the water. Also above the water surface, a heat exchanger 8 is provided, which removes the residual heat from the combustion gas. The combustion gas then exits through a discharge pipe 9 .
Das Kühlmittelrohr 10 einer Wärmepumpe 11 durchsetzt das Ablei tungsrohr 9.The coolant pipe 10 of a heat pump 11 passes through the pipe 9 .
Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine Neutralisierungseinrichtung bezeichnet, mittels welcher das Wasser neutralisiert wird.Reference number 12 denotes a neutralization device, by means of which the water is neutralized.
Mittels einer Steuereinheit 13 werden die diversen Bauteile elektronisch gesteuert. Die Zuleitungen sind durch Bezugszei chen 14 angedeutet.The various components are electronically controlled by means of a control unit 13 . The leads are indicated by reference numeral 14 chen.
Eine Leitung 15 verbindet die Wärmepumpe 11 mit dem Wärmetau scher 7 und die Leitung 16 führt zu Leitungswasseranschlüssen, während die Leitung 17 zu einer Heißwasser-Heizung führt. Das aus der Heißwasser-Heizung rücklaufende Wasser tritt über die Leitung 18 in den Wärmetauscher 8 bzw. 5 ein. Kaltes Leitungs wasser strömt über die Leitung 19 in das System. Mit 20 ist ein Überlaufrohr bezeichnet, welches den Flüssigkeitsspiegel des Wassers 21 definiert. Das Wasser 21 ist im Kessel 22 einge schlossen.A line 15 connects the heat pump 11 with the Wärmetau shear 7 and the line 16 leads to tap water connections, while the line 17 leads to a hot water heater. The water returning from the hot water heater enters the heat exchanger 8 or 5 via the line 18 . Cold tap water flows through line 19 into the system. With 20 an overflow pipe is designated, which defines the liquid level of the water 21 . The water 21 is closed in the boiler 22 .
Die Funktion der vorstehend beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Der Brenner 2 brennt in der Ofenkammer 1 und die Ver brennungsgase treten nach oben durch das Rauchrohr 3 aus. In der Kuppel 4 entsteht somit ein Gasdruck. Unter Blasenbildung tritt das Gas durch die Durchlaßöffnungen 6 in den Seitenwan dungen der Kuppel 4 hindurch und überträgt auf diese Weise Wärme und chemische Abfallprodukte auf das Wasser 21. Auch im Wärmetauscher 5 wird dem Verbrennungsgas Wärme entzogen. Die durch das Wasser 21 hindurchtretenden Verbrennungsgas-Bläschen werden vom Wärmetauscher 8 weiter gekühlt. Am Wärmetauscher 8 kondensierendes Gas kann abtropfen. Danach tritt das Verbren nungsgas mit niedriger Temperatur durch das Ableitungsrohr 9 aus. The function of the arrangement described above is as follows: the burner 2 burns in the furnace chamber 1 and the combustion gases come out through the flue 3 . A gas pressure thus arises in the dome 4 . With the formation of bubbles, the gas passes through the openings 6 in the side walls of the dome 4 and in this way transfers heat and chemical waste products to the water 21st Heat is also extracted from the combustion gas in the heat exchanger 5 . The combustion gas bubbles passing through the water 21 are further cooled by the heat exchanger 8 . Gas condensing on the heat exchanger 8 can drip off. Thereafter, the low-temperature combustion gas exits through the exhaust pipe 9 .
Im Wasser 21 nimmt der Wärmetauscher 7 die Wärme auf und er zeugt heißes Leitungswasser. Die in den Wärmetauschern 5 und 8 aufgenommene Wärme dient zu Heizzwecken. Mittels der Neutrali sationseinrichtung 12 wird bei Bedarf das Wasser 21 chemisch neutralisiert. Die Wärmepumpe 11 hat die Aufgabe, das Verbren nungsgas bis fast auf die Kondensationstemperatur abzukühlen. Die heiße Seite der Wärmepumpe wird zum Vorwärmen des kalten Leitungswassers in der Leitung 19 benutzt, welches zu der Zu leitung 15 des Wärmetauschers 7 geführt wird. Die Steuerung 13 steuert die Wärmepumpe 11 entsprechend dem Betrieb des Brenners 2.In the water 21 , the heat exchanger 7 absorbs the heat and it produces hot tap water. The heat absorbed in the heat exchangers 5 and 8 is used for heating purposes. By means of the neutralization device 12 , the water 21 is chemically neutralized if necessary. The heat pump 11 has the task of cooling the combustion gas almost to the condensation temperature. The hot side of the heat pump is used to preheat the cold tap water in line 19 , which leads to the line 15 of the heat exchanger 7 . The controller 13 controls the heat pump 11 according to the operation of the burner 2 .
In Fig. 2 haben dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entspre chende Bauteile gleiche Bezugszeichen, so daß diesbezüglich auf deren Beschreibung verwiesen werden kann. Das Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 2 enthält zusätzlich eine Antipulsierwanne 23, die unter der Kuppel 4 angeordnet ist. Die Antipulsierwanne 23 dient dazu, Schwingungen im Wasser zu unterdrücken.In Fig. 2 the embodiment of FIG. 1 corre sponding components have the same reference numerals, so that reference can be made to their description in this regard. The Ausführungsbei game according to Fig. 2 additionally includes a Antipulsierwanne 23, which is disposed under the dome 4. The anti-pulsation tank 23 serves to suppress vibrations in the water.
Ein Umleitventil 24 dient hauptsächlich in der Startphase der Heizung dazu, Verbrennungsgase direkt aus der Kuppel 4 austre ten zu lassen, bis stationäre Zustände erreicht sind. In der Wasserkammer 25 sind die in Fig. 1 gezeigten Wärmetauscher an geordnet (in Fig. 2 nicht gezeigt). Durch die Trennwand 26 wird das Heizungswasser von demjenigen Wasser getrennt, durch wel ches die Verbrennungsgase treten.A diverter valve 24 is used mainly in the start phase of the heating to let combustion gases exit directly from the dome 4 until steady-state conditions are reached. In the water chamber 25 , the heat exchangers shown in FIG. 1 are arranged (not shown in FIG. 2). Through the partition 26 , the heating water is separated from that water through which the combustion gases pass.
Die Funktionsweise der in Fig. 2 gezeigten Anordnung entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1, doch sind folgende zu sätzlichen Maßnahmen getroffen: Die Antipulsierwanne 23 unter drückt die Schwingungen im Wasser 21, insbesondere beim Ein schalten der Heizanlage. Das Umleitventil 24 leitet den Druck der Verbrennungsgase beim Einschalten des Brenners 2 so lange direkt in die Ableitung, wie die Kuppel 4 und das Umleitventil 24 kalt sind. Das Umleitventil 24 ist unterhalb Fig. 2 im Detail gezeichnet. Im kalten Zustand nimmt das seitwärts bei 24 a gezeigte Ventil die Stellung gemäß 24 b ein, während im heißen Zustand das Ventil gemäß 24 c geschlossen ist. Hierzu dient eine Bimetall-Anordnung. Das Umleitventil 24 sorgt somit für einen stetigen und ruhigen Betrieb der Anlage, d. h. für stationäre Zustände.The operation of the arrangement shown in Fig. 2 corresponds essentially to that of FIG. 1, but the following additional measures have been taken: The anti-pulsation pan 23 suppresses the vibrations in the water 21 , especially when switching on the heating system. The diverter valve 24 directs the pressure of the combustion gases directly into the discharge line when the burner 2 is switched on, as long as the dome 4 and the diverter valve 24 are cold. The diverter valve 24 is drawn in detail below FIG. 2. In the cold state, the valve shown laterally at 24 a assumes the position according to 24 b , while in the hot state the valve is closed according to 24 c . A bimetal arrangement is used for this. The diverter valve 24 thus ensures a steady and quiet operation of the system, ie for steady states.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem den vor herigen Ausführungsbeispielen entsprechende Bauteile wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungs beispiel fehlen die Bauteile 10, 11, 12, 13, 14 und 15. Statt dessen ist der Wärmetauscher 8 hier durch einen Luft/Luft-Kreuz strom-Wärmetauscher 8 a; die Leitung 17 durch eine Wärmeablei tung 17 a für Warmluft; die Leitung 18 durch die Rückluft-Leitung 18 a und die Wasserkammer 25 durch eine wärme tauschende Luftkammer 25 a ersetzt. Fig. 3 shows a further embodiment in which the components corresponding to the previous embodiments are again provided with the same reference numerals. In this embodiment, the components 10, 11, 12, 13, 14 and 15 are missing. Instead, the heat exchanger 8 is here through an air / air cross-flow heat exchanger 8 a ; the line 17 through a heat deflection device 17 a for warm air; the pipe 18 through the down air line 18 a and replaces the water chamber 25 through a heat-exchanging air chamber 25 a.
Weiterhin sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zusätz lich noch eine Umwälzpumpe 27, ein Gebläse 28 und ein Verbin dungsrohr 29 vorgesehen.Furthermore, in the exemplary embodiment according to FIG. 3, a circulation pump 27 , a blower 28 and a connecting pipe 29 are additionally provided.
Gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weist
das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 folgende Eigenheiten auf:
Der obere Wärmetauscher 8 ist hier durch einen Luft/Luft-Kreuz
strom-Wärmetauscher 8 a ersetzt, wobei die heißen Verbrennungs
gase nach Durchtritt durch die Kuppel 4 den Kreuzstrom-Wärme
tauscher 8 a durchströmen und ihre Wärme an die Rückluft
abgeben. Die Rückluft wird durch
das Verbindungsrohr 29 gedrückt, durchströmt die wärmetauschen
de Luftkammer 25 a und wird durch die Wärmeableitung 17 a als
warme Heizluft ausgestoßen, wenn das Gebläse 28 die Luft um
wälzt. Eine Umwälzpumpe 27 wälzt das Wasser 21 zwischen der
Kuppel 4 und dem Wärmetaucher 7 um. Gleichzeitig wird der
waagerechte Abschnitt der Kuppel 4 durch den Wärmetauscher 5
gekühlt.Compared to the previously described exemplary embodiments, the exemplary embodiment according to FIG. 3 has the following peculiarities:
The upper heat exchanger 8 is replaced here by an air / air cross-flow heat exchanger 8 a , with the hot combustion gases flowing through the cross-flow heat exchanger 8 a after passing through the dome 4 a and give off their heat to the return air. The return air is pressed through the connecting pipe 29 , flows through the heat exchange de air chamber 25 a and is expelled through the heat dissipation 17 a as warm heating air when the fan 28 circulates the air. A circulation pump 27 circulates the water 21 between the dome 4 and the heat exchanger 7 . At the same time, the horizontal section of the dome 4 is cooled by the heat exchanger 5 .
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