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Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen und zur
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Durchführung dieses Verfahrens dienende Hei-zungsanlage Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Heizungsanlagen, bei denen durch Verbrennen
von Heizöl in mindestens einem Brenner Wärme erzeugt wird, die zum Erhitzen von
Wasser oder einem anderen vergleichbaren Wärmetransportmittel z. B. in einem HeizkesseL
verwendet wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Heizungsanlage zur Durchführung
des neuen Verfahrens.
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Bei bekannten Verfahren und Anordnungen der hier infrage stehenden
Art treten insbesondere auch deswegen, weil die Viskosität des Heizöls, z. B. des
Heizöltyps EL (extra leicht) z. Zt. sehr hoch ist, vor allem bei Brennern kleiner
Leistung
Probleme hinsichtlich der Zerstäubungbund der Verbrennung
auf, das Heizöl wird in der Brennerdüse nicht einwandfrei zerstäubt, die Verbrennung
ist unvollkommen, sie erfolgt mit schlechtem Wirkungsgrad. Hier will die Erfindung
abhilfe schaffen.
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Demgemäß hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, bei einem Verfahren
der hier infrage stehenden Art die Voraussetzung für eine wesentlich bessere Zerstäubung
des Heizöls.
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in der Brennerdüse und für eine bessere, vollständigere Verbrennung
zu schaffen.
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Zu dem oben genannten Zweck ist gemäß der Erfindung beim neuen Verfahren
vorgesehen, daß man das Heizöl vor dem Eintritt in den Brenner zur Verringerung
seiner Viskosität vorwärmt, z. B.
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auf ca. +500 0. Hierbei kann man z. B. das Heizöl mit Hilfe von aus
dem Heizkessel entnommenem Warmwasser oder auch mit Hilfe von elektrischer Energie
vorwärmen, besonders vorteilhaft ist es, wenn man zum Vorwärmen des Heizöls zusätzlich
noch das vom Brenner zurückfließende unverbrannte Heizöl verwendet.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine gleichbleibend
niedrige Viskosität Voraussetzung für eine einwandfreie Zerstäubung des Heizöls
ist, insbesondere in keinen Leistungsbereichen unter 3,0 kg/h Öldurchsatz. Die Erwärmung
des Heizöls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren senkt dessen Viskosität, was zur
Folge hat, daß bei gleicher Düsengröße und bei gleichem Pumpendruck der Öldurchsatz
verringert wird und zwar bei wesentlich besserer Zerstäubung, so daß es in
weiterer
ls'olge möglich ist, den Pumpendruck zu reduzieren.
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Dies hat wiederum zur folge, daß die gleiche Düse bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens und bei reduziertem Pumpendruck eine bis zu 30 bis
40 % reduzierte Durchflußmenge aufweist, was mit sich bringt, daß nunmehr kleinere
anlagen mit größeren Düsen betrieben werden können, wodurch die Verstopfungsgefahr
der Düse erheblich vermindert wird.
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Die erfindungsgemäße Heizungsanlage zur Durchführung des neuen Verfahrens
enthält eine in die Bahn des Heizöls vom Vorratsbehälter zum Zerstäuber eingeschaltete,
nach Art eines Wärmetauschers wirkende Aufbereitungseinheit, durch die hindurch
einerseits das aufzubereitende Heizöl fließt und der andererseits zum Vorwärmen
dienende Heizenergie zugeführt wird, wobei das Heizöl innerhalb der Aufbereitungseinheit
mit dem die Heizenergie enthaltenden Transport- oder Trägermedium in wärmeaustauschender
Verbindung treten kann. Die suSbereitungseinheit kann z. B. eine elektrische Heizpatrone
enthalten, sie kann jedoch z. B. auch in einem das vorzuwärmende Öl führenden Gehäuse
eine Heizspirale enthalten, die von dem vom Heizkessel kommenden Warmwasser durchflossen
wird und einerseits an eine vom Heizkessel kommende Warmwasser-Vorlaufleitung und
andererseits an eine zum Heizkessel führende Warmwasser-Rücklaufleitung angeschlossen
ist. Die Anordnung kann jedoch z. B. auch so getroffen sein, daß die Aufbereitungseinheit
eine das Warmwasser aufnehmende zentrale Partie enthält, die von einem das auf den
Weg zum Brenner vorzuwärmenden Öl enthaltenden Ölerwärmungsraum umgeben ist, in
den die Öl-Zufuhrleitung und die vom Brenner zurückführende Rücklaufleitung für
das zurückfließende
unverwandte Heizöl einmünden und von dem eine
Sicherheitszu leitung zum Ölvorratsbehälter/rückführt, in die ein Drucksicherheitsventil
eingeschaltet ist. Zweckmäßigerweise kann hierbei die Anordnung so getroffen sein,
daß die das Warmwasser aufnehmende zentrale Partie an beiden Enden an Olerwärmungsräumen
anschließt, die gegenüber der zentralen Partie abgeschlossen sind, miteinander jedoch
durch Rohre od. dgl. in Verbindung stehen. Die Anordnung kann jedoch z. B. auch
so getroffen sein, daß die Aufbereitungseinheit eine einerseits an die Öl-Zufuhrleitung
und andererseits an die bl-Leitung zum Brenner angeschlossene Ölführungsspirale
enthält, die von einem vom Heizkessel kommenden Warmwasser enthaltenden Gehäuse
umschlossen ist.
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Die erfindungsgemäß gestaltete, mit einer Aufbereitungseinheit gemäß
der Erfindung ausgerichtete Heizungsanlage löst alle oben behandelten Probleme,
die bei Viskositätsänderungen eintreten können, z. B. auch die Probleme, die im
Winter bei neuer Tankfüllung mit niedrigen Öltemperaturen, bei Temperaturänderungen
im Heizöllagerraum, bei neuen Heizöllieferungen mit veränderter Viskosität aufgrund
zulässiger Toleranzen nach DIN 51 603, bei Veränderung der Brennereinstellung usw.
auftreten können.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich der Vorteil einer
größeren Heizölersparnis, eines besseren Heizwirkungsgrades und natürlich werden
nunmehr die Störungen im Betrieb, z. B. bei Verstopfung der Düse od. dgl. vermieden,
ganz abgesehen davon, daß man nunmehr äe nach den Gegebenheiten einen kleineren
Pumpendruck, größere Düsen usw. verwenden kann.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Aufbereitungseinheit als in
sich geschlossene apparative Einheit, z. B. in Form eines prismatischen, zweckmäßigerweise
isolierten Gehäuses, ausgebildet ist, die mit den zu- und abführenden Leitungen
lösbar verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Vereinfachung in der Herstellung
und vor allem in der Montage.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Durchführung des
neuen Verfahrens dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Gegenstandes
der Erfindung, bei der das neue Verfahren verwendet wird in einer Seitenansicht
in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Variante zu der Anordnung nach Fig. 1
in derselben Darstellungsweise und Fig. 3 eine weitere Variante des Erfindungsgegenstandes
wiederum in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 handelt es sich um eine Heizungsanlage,
die in der Bahn des Heizöls von dem bei 1 angedeuteten Vorratsbehälter zu dem bei
2 angedeuteten Zerstäuber eine Aufbereitungseinheit 3 enthält, die als in sich geschlossene
apparative Einheit in Form eines prismatischen, isolierten Gehäuses ausgebildet
ist, durch die hindurch einerseits das aufzubereitende Heizöl fließt und der andererseits
zum Vorwärmen dienende Heizenergie zugeführt wird, wobei das Heizöl innerhalb der
Aufbereitungseinheit mit dem die Heizenergie
enthaltenden Transport-
oder Trägermedium in wärmeaustauschender Verbindung treten kann. Hierbei kann man
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vorwärmen des Heizöls aus dem sessel entnommenes
Warmwasser verwenaen oder auch elektrische Energie, wie anhand eines anderen Ausführungsbeispieles
noch deutlicher gezeigt werden wird. Bei der gezeigten susführungsform nach Fig.
1 ist die Aufbereitungseinheit in die Bahn des Heizöls nach der wiederum nicht gezeichneten
Pumpe eingeschaltet, sie enthält eine Heizspirale 4, die von dem vom Heizkessel
kommenden Warmwasser durchflossen wird und einerseits bei 5 an eine vom Heizkessel
kommende Warmwasser-Vorlaufleitung und andererseits an eine zum Heizkessel führende
Warmwasser-Rücklaufleitung bei 6 angeschlossen ist. Diese Spirale ist in einem Gehäuse
7 angeordnet, das das vorzuwärmende Öl führt, wobei der Einlaß 8 der hufbereitungseinheit
mit der vom Vorratsbehälter kommenden Öl-Zufuhrleitung unter Zwischenschaltung eines
ölfilter 9 und der Auslaß 10 der Aufbereitungseinheit mit der zum Brenner führenden
Leitung verbunden ist. Es ist noch eine Rücklaufleitung 13 vorgesehen, die vom Brenner
zum Vorratsbehälter zurückführt und unverbranntes Öl enthält und mit der die Aufbereitungseinheit
über die Bypassleitung 14 verbunden ist. In dieser Rücklaufleitung kann z. B. ein
Rückschlagventil 15 vorgesehen sein. Weiterhin geht noch von der Leitungspartie
8-9 zwischen dem ölfilter 9 und dem Einlaß 8 zur Aufbereitungseinheit eine Zweigleitung
16 zu der vom Brenner zum Vorratsbehälter zurückführenden Rücklaufleitung 13 ab,
in die ein Drucksicherheitsventil 17 eingeschaltet ist. Bei dieser Anordnung wird
das Heizöl auf die vorgegebene Kesseltemperatur erwärmt, z. B. auf eine Temperatur
von
bis zu +500 C, die infolge der Ausdehnung des Öls entstehende Volumenvergrößerung
wird dadurch ausgeglichen, daß etwas ül über die Bypassleitung 14 in den Vorratsbehälter
zuruckfließen kann. Das Rohr der Heizspirale kann doppelwandig ausgebildet sein,
die Heizspirale, das Gehäuse usw. können z. B. aus Kupfer bestehen. Es hat sich
durch Versuche gezeigt, daß sich beim Vorwärmen des Öls ganz erhebliche hrsparnisse
ergeben, abgesehen von allen anderen noch vorhandenen Vorteilen, wie sie oben bereits
behandelt worden sind.
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Bei der Variante nach Fig. 2 verwendet man ebenfalls aus dem Sessel
entnommenes Warmwasser zum Vorwärmen des Heizöls. Hier wird jedoch zum Vorwärmen
des Heizöls zusätzlich noch das vom Brenner zurückfließende Heizöl verwendet, auch
hier wird auf alle Bälle das Heizöl vor dem Eintritt in den Brenner zur Verringerung
seiner Viskosität vorgewärmt. Hier ist die Aufbereitungsanlage mit einem Gehäuse
20 versehen, das eine zentrale Partie 21 zur Aufnahme des Warmwassers besitzt, die
an beiden Wänden an Ölerwärmungsräumen 21, 22 anschließt, so daß sie von diesen
Ölerwärmungsräumen, die das auf dem Weg zum nicht dargestellten Brenner vorzuwärmende
Öl enthalten, umgeben ist.
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In das Gehäuse 1 strömt bei 24 das Öl ein, es handelt sich hier wie
bei der Anordnung nach Fig. 1 um die Ölzufuhr über den Filter, bei 25 fließt das
Öl zum Brenner, bei 26 kommt das IIeizwasser in die zentrale Partie hinein, bei
27 läuft das Heizwasser zurück zum Kessel. Der Ölrücklauf vom Brenner ist bei 28
gezeigt, so daß in die blerwärmungsräume die Ölzufuhrleitung 24 und die vom Brenner
zurückführende Bücklaufleitung für das rückfließende unverbrannte Heizöl 28
einmünden,
von diesen Ölerwärmungsräumen geht noch eine Sicherheitsleitung 29 zum Olvorratsbehälter,
der ebenfalls nicht gezeigt ist, zurück, in die ein brucksicherheitsventil eingeschaltet
ist. Die Ölerwärmungsräume sind gegenüber der zentralen Partie abgeschlossen, miteinander
stehen sie jedoch durch die Rohre 30 in Verbindung. Bei dieser Konstruktion ergibt
sich ein gro3er Rückgang des erforderlichen hnergieaufwandes, der zur Aufheizung
des Öles aufgebracht werden muß, weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß man bei
Neubauten auf die Icückführungsleitung zum Tank verzichten kann. Diese hnordnung
hat beste Erfolge erzielt.
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Bei der Variante nach Fig. 3 wird zum Vorwärmen des Heizöls elektrische
Energie verwendet. In diesem Falle enthält die Aufbereitungseinheit 35 eine elektrische
Heizpatrone 36, deren Stromversorgung mit der Stromversorgung des Brenners zweckmäßigerweise
in Reihe geschaltet ist, hierbei ist gewährleistet, daß die Heizölerwärmung nur
während der Laufzeit des Brenners erfolgt. Der Montageaufwand ist in diesem Halle
um ein Vielfaches geringer.
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Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die sufbereitungseinheit
als in sich geschlossene apparative Einheit ausgebildet, die die Gestalt eines prismatischen
Gehäuses haben kann und die mit den zu- und abführenden Leitungen lösbar verbunden
ist.
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(Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist ebenfalls eine etwa prismatisch
gestaltete apparative Einheit vorgesehen, hier ist der vom Öl durchflossene Teil
mit 37 bezeichnet, bei 38 geht das Öl zum Brenner vor). Das Gehäuse ist wie die
Leitungen zweckmäßigerweise isoliert, die Leitungen können wie das Gehäuse
aus
Kupfer, Messing oder Bronze bestehen.
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Beim Betrieb mit der erfindungsgemäßen unordnung erfolgt die Brennereinstellung
unter umgekehrten Voraussetzungen wie bisher.
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Während des Startvorgangs wird das Heizöl auf die maximal mögliche
Temperatur aufgeheizt und erreicht somit seine niedrigste Viskosität und demzufolge
den geringsten Öldurchsatz. Während des Betriebs regelt sich eine dem Öldurchsatz
entsprechende Heizöltemperatur ein und stabilisiert die Viskosität. Die Brennereinstellung
erfolgt somit bei der höchsten Viskosität des Heizöls. Hierbei ergibt sich noch
der Vorteil, daß eine geringe Startmenge bei guter Zerstäubung erforderlich ist,
dadurch ergibt sich keine Pulsation, keine Rußbildung, keine Verschmutzung der Stauscheibe;
der Aufwand an Wartung ist entsprechend geringer. Es werden Heizkosteneinsparungen
von zwischen 5 und 8 % erreicht, gegebenenfalls kann man Einsparungen von 10 oder
noch mehr, bis zu 20 %, evtl. in Verbindung mit einer Abgasklappe erreichen.