DE3149468C2

DE3149468C2 - Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen eines Heizkessels

Info

Publication number: DE3149468C2
Application number: DE19813149468
Authority: DE
Inventors: Günter 6344 Ewersbach Höfeld; Rolf Dr.-Ing. 6330 Wetzlar Noack
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1985-05-30
Also published as: DE3149468A1

Abstract

Dem Abgaskanal (2) eines Heizkessels (1) sind zwei Wärmetauscher-Stufen (3 und 4) zugeordnet, die in Abhängigkeit von einem festgelegten Temperaturwert in den Abgasstrom eingeschaltet werden können. Die erste Stufe (3) wird dann mit Abgasen beaufschlagt, wenn die Abgastemperatur über dem Taupunkt von etwa 130 ° C liegt, d.h. sie bleibt immer trocken. Die zweite Stufe (4) wird nur mit Abgasen unter 130 ° C beaufschlagt, d.h. in ihr tritt eine Kondensatausscheidung auf. Nur diese zweite Stufe (4) muß aus korrosionsfestem Material bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Vorrichtung dieser Art, bei der die Abgastemperatur durch Wärmeaustausch mit einem Wärmeträger wie Heizwasser in einem nachgeschalteten Wärmeaustauscher weiter reduziert wird, ist der CH-PS 6 16 499 zu entnehmen. Dabei soll einerseits eine gute Nutzung der Abgaswärme erzielt werden und andererseits kein Schaden an der Anlage auftreten. Taupunktsunterschreitungen müssen deshalb unschädlich gemacht werden. Bei einem Unterschreiten eines kondensatkritischen Wertes von etwa 130⁰C im Abgasstrom würden sonst Schäden auftreten, die den Vorteilen einer Ausnutzung der Abgaswärme gegenüberstehen. Aus diesem Grunde wird in der Schrift vorgeschlagen, den Wärmetauscher im Abgasstrom aus rostfreiem Stahl oder aus einem anderen, nicht oder schwer korrodierbaren Material herzustellen. Der Aufwand für eine solche Vorrichtung ist beträchtlich.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik soli eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen geschaffen werden, die eine Absenkung der Abgastemperaturen auf Werte weit unter dem Taupunkt ermöglicht, bei der der Aufwand für die Korrosionssicherheit jedoch auf ein Mindestmaß reduziert ist Erfindungsgemäß wird dieses erreicht durch eine Vorrichtung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.

Durch die bewußte Aufgliederung des Wärmeaustausches in zwei Stufen, die nur in den festgelegten Temperaturbereichen auf den Abgasstrom einwirken, erfolgt eine Absenkung von etwa 230—250⁰C auf etwa t30°C in einer ersten, trockenen Stufe. Hier sind deshalb keine baulichen Aufwendungen über das bisher übliche Maß hinaus notwendig. In einer zweiten, nassen Stufe, die bei Bedarf eingeschaltet werden kann, ist eine weitere Abkühlung von etwa 13O⁰C bis auf Werte um 50° C möglich. Nur diese Stufe muß korrosionssicher ausgeführt sein. Hierfür bieten sich Wärmeaustauschflächen aus Edelstahl oder aus emailliertem bzw. mit Kunststoff überzogenem Stahlblech an.

Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich eine beträchtliche Wärmerückgewinnung aus den Abgasen eines Heizkessels erzielen, u. zw. durch eine Temperaturabsenkung um fast 200 K einschließlich der freiwerdenden Verdampfungswärme bei der Taupunktsunterschreitung. Im Gegensatz zu den bisherigen Anlagen muß nur noch ein Teil der Wärmeaustauscheinrichtung korrosionsfest gestaltet sein, nämlich der Teil, in dem die Abgase unter 130⁰C abgekühlt werden.

Für die Erzielung und Einhaltung der Temperaturwerte in den beiden Stufen ist neben deren Aufbau die Einlauftemperatur des Wärmeträgers von Bedeutung. Es empfiehlt sich, die Einlauftemperatur in der ersten Stufe auf 60—70⁰C festzulegen. Dieses kann durch eine Mischeinrichtung im Heizungskreislauf erzielt werden, indem kälteres Rücklaufwasser mit heißerem Vorlaufwasser gemischt wird. Das relativ hoch temperierte Wasser verhindert einen Abfall der Abgastemperatur in der ersten Stufe unter 130⁰C. Die Einlauftemperatur in der zweiten Stufe kann hingegen bei 40—45⁰C liegen. Hierzu kann ausgekühltes Rücklaufwasser verwandt werden, wobei die Temperatur durch ein thermostatisches Regelventil in der Rücklaufleitung des Heizungskreislaufes konstant zu halten ist. Die niedrige Tempeso ratur des Wärmeträgers ermöglicht einen intensiven weiteren Abbau der Wärme in der zweiten Stufe.

Es muß sichergestellt sein, daß die erste Stufe nur von heißeren Abgasen als etwa 13O⁰C beaufschlagt wird, damit hier kein Kondensat ausfällt und daß in die zweite Stufe nur kühlere Abgase als etwa 130⁰C gelangen, damit hier die gewünschte Auskühlung erzielt wird und damit im Falle einer Beschichtung mit Kunststoff keine Schaden auftreten. Dieses ist dadurch zu erreichen, daß jeder der beiden Stufen eine in Abhängigkeit von der Abgastemperatur in ihrem Bereich steuerbare Abgasklappe zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich, jede Stufe nur unter den gewünschten Umständen in den Abgasstrom einzuschalten. Es ist auch möglich, die Abgase unter Umgehung beider Stufen direkt zum Schornstein zu leiten.

In der nachfolgenden Beschreibung werden an Hand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen

F i g. 1 und F i g. 2 je eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage.

Einem Heizkessel 1 ist ein Abga-kanal 2 nachgeschaltet, dem eine erste Wärmetauscher-Stufe 3 und eine zweite Wärmetauscher-Stufe 4 zugeordnet sind. Beide Stufen 3,4 können durch verstellbare Abgasklappen 5,6 in den Abgasstrom eingeschaltet werden. Jede der Stufen 3,4 besteht aus Wärmeaustauschern 7, die in einen Heizungskreislauf 8 eingefügt sind und von Heizwasser durchströmt werden.

Ein Temperaturfühler 9 im Abgasstrom ist auf den kritischen Wert von etwa 13(TC eingestellt. Bei Überschreiten dieses Wertes wird durch ein Zentralgerät 10 über einen Motor 11 die Abgasklappe 5 in den Abgaskanal 2 geschwenkt Die Abgase durchströmen jetzt die Stufe 3 und werden bis in Bereiche von etwa 130° C abgekühlt, d. h. sie bleiben noch trocken. Bei einer Unterschreitung von 130° C wird die Abgasklappe 5 umgeschwenkt, damit keine kühleren Abgase, die zu einer Kondensatabscheidung führen könnten, in die Stufe 3 eintreten können.

Die Abgasklappe 6 der Stufe 4 wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur am Fühler 9 über das Zentralgerät 10 und einen Motor 12 entgegengesetzt gesteuert Es treten nur Abgase mit Temperaturen um und unter 130° C in die Stufe 4 ein. Heißere Abgase werden vorbeigeleitet Das ausfallende Kondensat wird in einem Sammler 13 aufgefangen und abgeführt.

Gemäß F i g. 1 führt eine Rücklauf leitung 14 des Heizungskreisiaufes 8 in die Wärmeaustauscher 7 der zweiten Stufe 4, wobei ein thermostatisches Regelventil 15 in der Leitung für die gewünschten niedrigen Temperaturen um 40°C sorgt. In die Wärmeaustauscher 7 der ersten Stufe 3 führt hingegen kühleres Rücklaufwasser, welches aus einer Beimischleitung 16 in einem Mischer 17 auf Temperaturen um 60—70°C erwärmt wurde. Auf diese Weise besitzt das Heizwasser in jeder Stufe die geeignete Temperatur.

Gemäß Fig.2 ist an die Wärmeaustauscher 7 der zweiten Stufe 4 ein separater Niedertemperaturkreislauf 18 angeschlossen. Als solcher kommt in Frage ein Kreislauf durch einen Brauchwasserbereiter, ein Schwimmbad oder eine Fußbodenheizung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den Abgasen eines Heizkessels zum Austauschen von Wärme zwischen den heißen Abgasen und einem Wärmeträger, mit einem in den Abgasstrom einschaltbaren Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als zwei im Abgaskanal (2) nacheinander angeordnete, jeweils eine Zu- und eine Ableitung für den Wärmeträger aufweisende Wärmetauscher-Stufen (3, 4) ausgebildet ist, wobei der Abgasstrom in der ersten Stufe (3) bis zu einer kondensatkritischen Temperatur von etwa 130⁰C und in der zweiten Stufe (4) unter die kondensatkritische Temperatur abkühlbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger das Heizungswasser eines Heizungskreislaufes verwendet wird, wobei die erste Wärmetauscher-Stufe (3) mit einer höheren Einlauftemperatur des Heizungswassers als die zweite Wärmetauscher-Stufe (4) beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher-Stufen (3,4) über eine von dem Rücklaufwasser des Heizungskreislaufes durchströmte Verbindungsleitung verbunden sind, die eine Mischeinrichtung (17) zur Einstellung einer konstanten höheren Einlauftemperatur von 60 bis 7O⁰C in die erste Stufe (3) aufweist, wobei in die Mischeinrichtung (17) eine von einem Teil des heißen Vorlaufwassers des Heizkreislaufes durchströmte Beimischleitung (16) mündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der in die zweite Wärmetauscher-Stufe (4) mündenden Rücklaufleitung (14) des Hei?ungskreislaufs ein thermostatisches Regelventil (15) zur Einstellung einer konstanten niedrigen Einlauf tempera» ur von 40 bis 45° C in die zweite Wärmetauscher-Stufe angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Wärmetauscher-Stufen (3, 4) eine in Abhängigkeit von der Abgastemperatur in ihrem Bereich steuerbare und im Abgaskanal (2) angeordnete Abgasklappe (5 bzw. 6) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe (4) aus korrosionsfestem Material ausgebildet ist.