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Der Gasbrenner ist ein atmosphärischer Brenner, weshalb die Rauchgase
unten am Heizungskessel mit-
tels des Sauggebläses abgesaugt werden
müssen. Um das Absaugen der Rauchgase zu ermöglichen, muß der Heizungskessel möglichst
luftdicht ausgeführt sein, was konstruktionsaufwendig ist. Außerdem verringert durch
Undichtigkeiten eindringende kalte Nebenluft den Wirkungsgrad. Schließlich erzeugt
das Sauggebläse unterhalb der Wärmetauscher einen Unterdruck, der der Kondensation
der Rauchgase entgegenwirkt, die im Hinblick auf eine Reduzierung der Schadstoffemission
erwünscht ist.
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Weiter sind Heizungskessel bekannt, die mit einem Gebläsebrenner
betrieben werden. Der mit Überdruck betriebene Gebläsebrenner macht ein Sauggebläse
zum Absaugen der Rauchgase überflüssig. Die mit einem Gebläsebrenner betriebenen
Heizungskessel weisen jedoch nur einen einzigen Rauchgas-Wärmetauscher auf, der
zur Heizwasserbereitung dient. Zur Brauchwasserbereitung ist ein Brauchwasserbehälter
vorgesehen, der durch das im Wärmetauscher erhitzte Heizwasser erwärmt wird. Die
Nachteile des ungünstigen Wirkungsgrades ergeben sich in besonders starkem Grad.
Die relativ hohe Rücklauftemperatur des Heizwassers läßt eine stärkere Abkühlung
der Rauchgase nicht zu, so daß einerseits die Rauchgasenergie nur teilweise ausgenützt
werden kann und andererseits ein Abkühlen der Rauchgase bis zur Kondensation nicht
möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizungskessel der
eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß eine möglichst vollständige Energieausnützung
der Rauchgase in einem auch bei wechselndem Wärmebedarf kontinuierlichen Betrieb
möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Heizungskessel weist zwei oder mehr Rauchgas-Wärmetauscher
auf, die voneinander unabhängig von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt werden
können und in Strömungsrichtung der Rauchgase hintereinander angeordnet sind. Wenigstens
zwei dieser Wärmetauscher dienen zur Brauchwasserbereitung. Durch die Wärmetauscher
werden unabhängige Heizregister eines Brauchwasserbehälters gespeist, wobei das
durch den dem Brenner nächsten Wärmetauscher gespeiste Heizregister im oberen Bereich
des Brauchwasserbehälters angeordnet und das durch den nachgeordneten Wärmetauscher
gespeiste Heizregister im unteren Bereich des Brauchwasserbehälters angeordnet ist.
Der mit den heißen Rauchgasen beaufschlagte brennernächste Wärmetauscher entnimmt
auf diese Weise den Rauchgasen eine große Wärmemenge, die zum Nachheizen der oberen
Schichten des Brauchwasserbehälters auf die hohe Endtemperatur des Brauchwassers
verwendet wird. Der oder die in Strömungsrichtung der Rauchgase nachgeschalteten
Wärmetauscher werden zum Vorwärmen der unteren kalten Schichten des Brauchwasserspeichers
verwendet. Die untersten Schichten des Brauchwasserbehälters bestehen im allgemeinen
aus kaltem Frischwasser, so daß den nachgeschalteten Wärmetauschern Flüssigkeit
mit einer niedrigen Rücklauftemperatur zugeführt wird. Diese nachgeschalteten Wärmetauscher
können daher den Rauchgasen weitere Wärme entziehen und die Rauchgase auf eine niedrige
Endtemperatur abkühlen. Den Rauchgasen wird auf diese Weise ihre Wärme weitestgehend
entzogen, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad des Heizungskessels ergibt. Auch bei
wechselndem Wärmebedarf, wie er sich durch unterschiedliche Brauchwasserentnahme
ergibt, weisen zumindest die untersten Schichten des Brauchwasserbehälters eine
niedrige Temperatur auf, so daß den Rauchgasen die Wärme vollständig entzogen wird.
Ein Abschalten des Brenners ist erst dann notwendig, wenn der Brauchwasserbehälter
vollständig bis in seine unterste Schicht aufgeheizt ist Der Brenner kann daher
mit sehr viel längeren Betriebsperioden und geringer Ein- und Ausschalthäufigkeit
betrieben werden. Der Energieverlust durch Abkühlung und Wiederaufheizung des Heizungskessels
wird dadurch stark reduziert und die Rußablagerung im Brenner wird verringert.
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Der Brenner ist als Überdruckgebläsebrenner ausgebildet, so daß die
Rauchgase durch den Überdruck des Brenners über den Rauchgasaustritt durch den Kamin
ausgetrieben werden. Es ist kein thermischer Zug des Kamins notwendig, so daß den
Rauchgasen die Wärme vollständig bis zur Kondensation entzogen werden kann. Da der
Gebläsebrenner mit Überdruck arbeitet.
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ist keine Saugpumpe zum Absaugen der Rauchgase notwendig. Die Anforderungen
an die Dichtigkeit des Heizungskessels sind gering und die Kondensation der im Rauchgas
enthaltenen Schadstoffe und Feuchtigkeit wird nicht durch Unterdruck beeinträchtigt.
Die Anordnung des Brenners an der Oberseite des Heizungskessels und des Rauchgasaustritts
an dessen Unterseite ermöglichen ein Abtropfen des Kondensats vom letzten, untersten
Wärmetauscher nach unten. Außerdem können die Rauchgase mit zunehmender Abkühlung
entsprechend ihrer zunehmenden Dichte von oben nach unten strömen.
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Die Schalthäufigkeit des Brenners kann weiter dadurch reduziert werden,
daß anstelle eines einzigen Gebläsebrenners mehrere Gebläsebrenner, vorzugsweise
zwei oder drei Gebläsebrenner, vorgesehen sind. Ein einzelner Gebläsebrenner muß
für die maximal notwendige Brennerleistung ausgelegt sein, die dem Heizungsfall
bei tiefsten Wintertemperaturen entspricht. Werden dagegen zwei oder drei Brenner
kleiner Leistung verwendet, so kann ein Brenner, der der erforderlichen Mindestleistung
angepaßt ist, praktisch ständig in Betrieb sein, während die übrigen Brenner nur
bei höherem Leistungsbedarf zugeschaltet werden. Der den Mindestleistungsbedarf
deckende Brenner ist dabei kontinuierlich in Betrieb, wie dies für den Wirkungsgrad
optimal ist. Die zusätzlichen Brenner werden mit sehr geringer Schalthäufigkeit
zugeschaltet, so daß auch deren Betrieb den optimalen Bedingungen nahekommt.
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Dadurch, daß die Rauchgas-Wärmetauscher parallel und voneinander
getrennt betrieben werden, ist der Heizungskessel äußerst vielseitig einsetzbar,
wobei die Betriebsbedingungen einer optimalen Ausnützung der Rauchgaswärme angepaßt
werden können. Der dem Brenner nächste Wärmetauscher wird beispielsweise zum Betrieb
einer Warmwasserheizung benutzt. Durch diesen Wärmetauscher strömt die größte Wassermenge,
da dieser den heißen Rauchgasen die größte Wärmemenge entzieht. Der zweite Wärmetauscher
wird zur Speisung des Heizregisters im oberen Bereich des Brauchwasserbehälters
verwendet. Besteht bei der Warmwasserheizung kein Wärmebedarf, so kann der erste
Wärmetauscher dem zweiten zugeschaltet werden und gleichfalls zur Aufheizung der
obersten Schicht des Brauchwasserbehälters verwendet werden. Umgekehrt können gegebenenfalls
auch die beiden ersten Wärmetauscher parallel zur Speisung der Warmwasserheizung
verwendet
werden. Der nachgeschaltete zweite Wärmetauscher wird dabei von einer kleineren
Wassermenge durchströmt, da die größte Wärmemenge den Rauchgasen bereits durch den
ersten Wärmetauscher entzogen wird. Ein dritter in Strömungsrichtung der Rauchgase
nachgeschalteter Wärmetauscher ist nicht mehr an die Warmwasserheizung anschließbar,
da die im allgemeinen noch relativ hohe Rücklauftemperatur der Warmwasserheizung
keine ausreichende Abkühlung der Rauchgase durch den dritten Wärmetauscher bewirken
würde. Der dritte Wärmetauscher wird daher zum Vorwärmen der tiefsten, kältesten
Schicht des Brauchwasserbehälters verwendet, so daß der Wärmetauscher mit kaltem
Rücklaufwasser gespeist wird und die für den Gesamtwirkungsgrad wichtige starke
Abkühlung der Rauchgase bewirkt Ebenso ist es möglich, den zweiten Wärmetauscher
wahlweise zum Betrieb einer Niedertemperaturheizung, z. B. einer Fußbodenheizung,
zu verwenden. Auch dabei werden die Rauchgase an den aufeinanderfolgenden Wärmetauschern
schrittweise abgekühlt. wobei der Brauchwasserbehälter in den Perioden geringen
Wärmebedarfs der Warmwasserheizung bzw. Niedertemperaturheizung aufgeheizt wird,
um einerseits einen kontinuierlichen Betrieb des Brenners und des Heizungskessels
zu gewährleisten und wobei andererseits der letzte Wärmetauscher ein Heizregister
im unteren Bereich des Brauchwasserbehälters speist, um eine vollständige Ausnutzung
der Rauchgaswärme zu erreichen.
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Die höchste Ausnutzung der Rauchgaswärme und damit eine weitere Verbesserung
des Wirkungsgrades wird erreicht, wenn durch den letzten, vom Brenner entferntesten
Wärmetauscher eine Wärmepumpe gespeist wird. Dadurch wird für den letzten Wärmetauscher
eine sehr niedrige Rücklauftemperatur erreicht, die zur Kondensierung der in den
Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe und Feuchtigkeit führt. Die Kondensierung der
Rauchgase am letzten Wärmetauscher führt zu einer weiteren Verbesserung der Energieausnutzung
und damit zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Heizkessels. Vor allem verringert
die Kondensierung der Schadstoffe und der Feuchtigkeit die Luftverschmutzung durch
die Rauchgase und wirkt der Versottung des Kamins entgegen. In dieser Ausführungsform
kann durch den letzten Wärmetauscher die Verdampferseite der Wärmepumpe gespeist
werden. Wegen der getrennten Führung der Wärmetauscher ist es auch möglich, den
letzten Wärmetauscher z. B. mit Frigen zu durchströmen und unmittelbar als Verdampfer
der Wärmepumpe einzusetzen. Mit dem hochtemperaturseitigen Kreislauf der Wärmepumpe
kann gleichzeitig eine mittlere Schicht des Brauchwasserbehälters beheizt werden.
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Die Ausbildung der Wärmetauscher als mit Rippen versehene Rohre ergibt
einen äußerst geringen Wasserinhalt der Wärmetauscherflächen. Der Wasserinhalt der
den heißen Rauchgasen ausgesetzten Wärmetauscher beträgt beispielsweise nur etwa
2,5 Liter. Diese geringe Wärmekapazität der Wärmetauscher macht es in Verbindung
mit der effektiven Ausnutzung der Rauchgaswärme möglich, den gesamten Heizungskessel
klein zu dimensionieren. Die Masse des Heizungskessels ist dadurch gegenüber herkömmlichen
Heizungskesseln starlc reduziert und beträgt beispielsweise nur etwa 20 kg. Die
geringe Wärmekapazität des Wasserinhaltes der Wärmetauscher und der Kesselmasse
verringert die Trägheit des Heizungskessels und verringert die Wärmeverluste. Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die in allen Wärmetauschern insgesamt enthaltene
Wassermasse kleiner ist als die gesamte Masse der zugehörigen umgebenden Metallteile
der Wärmetauscher.
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Um das am letzten Wärmetauscher abgeschiedene Kondensat aufzufangen,
ist unter den Wärmetauschern eine Kondensatsammelkammer angeordnet. Das in dieser
Sammelkammer gesammelte flüssige Kondensat wird durch eine Kondensatleitung entfernt,
vorzugsweise abgepumpt.
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Der Heizungskessel mit den Wärmetauschern, der Kondensatsammelkammer
und dem aus der Kondensatsammelkammer austretenden, nach oben geführten Rauchgas-Austritt
sind bis zu einem Niveau oberhalb des obersten Wärmetauschers so dicht ausgeführt,
daß der Heizungskessel bis zu diesem Niveau mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllt
werden kann. Während bei bekannten Heizungskesseln die Reinigung der Wärmetauscherflächen
äußerst mühsam ist, eine teilweise Demontage des Kessels erfordert und mit sehr
viel Staub verbunden ist, kann der erfindungsgemäße Heizungskessel in dieser Ausführungsform
in äußerst einfacher Weise gereinigt werden, indem er mit einer Reinigungsflüssigkeit,
z. B. Wasser, so weit überflutet wird, daß die Wärmetauscher vollständig in die
Reinigungsflüssigkeit eingetaucht sind. Nach einer ausreichenden Einwirkungszeit
von ca. 7 Minuten kann die Reinigungsflüssigkeit abgelassen bzw. abgepumpt werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch den Heizungskessel
einer Heizanlage in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 schematisch eine zweite
Ausführungsform des Heizungskessels, Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen Rauchgas-Wärmetauscher,
Fig. 4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Verwendung des Heizungskessels
und Fig. 5 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Verwendung des Heizungskessels.
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Der in F i g. 1 dargestellte Heizungskessel einer Heizanlage weist
eine Brennkammer 2 auf, an deren Oberseite drei Brennerrohre la, ih und lc angeordnet
sind.
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In die Brennerrohre ia, 1b und Ic sind jeweils getrennt schaltbare
Gebläsebrenner mit nach unten gerichteter Flamme eingesetzt. Die Gebläsebrenner
können Ö1-brenner oder Gasbrenner sein. Ebenso ist es möglich zur optimalen Anpassung
an den jeweiligen Leistungsbedarf Gas- und ölbrenner zu kombinieren. Die Brenner
und die Brennerrohre la, 1b und ic sind so dimensioniert, daß die Brenner ohne gegenseitige
Beeinflussung betrieben werden können. Die aus den Brennerrohren la, ib und Ic in
die Brennkammer 2 austretenden heißen Rauchgase strömen in dem Heizungskessel 1
nach unten, wobei sie auf Rauchgas-Wärmetauscher 3a, 3b und 3c treffen. Die Wärmetauscher
3a, 3b und 3c sind als Rohrregister-Wärmetauscher 4a, 4b, 4c ausgebildet, die in
geringem Abstand übereinander angeordnet sind und den Heizungskessel horizontal
durchqueren.
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Die Wärmetauscher 4a, 4b, 4c sind beispielsweise in der in F i g.
3 im Axialschnitt dargestellten Weise ausgebildet. In dieser Ausführungsform bestehen
die Wärmetauscher 4a, 4b, 4c aus einem Gußkörper 43 in Form von vorzugsweise quadratischen
Rippen, in welchen ein Rohr 42 eingegossen ist, durch dessen Querschnitt 41 Wasser
strömt. Mittels eines Dosierventils als Durchtrittsdrosseleinrichtung 44 kann der
Durchtrittsquerschnitt und damit die durchströmende Wassermenge für
jeden
Wärmetauscher gesondert eingestellt werden.
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Die Wärmetauscher 4a, 4b, 4c können an ihrer Oberfläche unterschiedlich
beschichtet sein. Der oberste Wärmetauscher 4a ist vorzugsweise gegen Hochtemperatur-
Korrosion. der unterste Wärmetauscher 4c gegen Kondensat-Korrosion beschichtet.
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Unterhalb der Wärmetauscher 4a, 4b und 4c ist in dem Heizkessel eine
Kondensatsammelkammer 5 vorgesehen. Aus der Kondensatsammelkammer 5 tritt seitlich
ein Rauchgasaustritt 6 aus, der nach oben geführt ist.
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Im Boden der Kondensatsammelkammer 5 ist ein verschließbarer Ablaß
8 vorgesehen, an den sich eine Kondensatleitung 13 anschließt. die mit einer Pumpe
14 versehen ist.
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Weiter ist im Boden der Kondensatsammelkammer 5 eine Kondensatleitung
9 vorgesehen, die in einen mit einem Schwimmerventil ausgestatteten Siphon 11 mündet.
Der Siphon 11 führt in die Kondensatleitung 13 und weist eine Ablaßschraube 20 auf
Ein durch das Schwimmerventil 10 betätigbarer Kontakt 15 schaltet die Pumpe 14 als
Kondensatpumpe.
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Die Kondensatleitung 13 ist mit einem Ö1- und Schmutzabscheider 19
sowie einem Ablaufventil 21 versehen.
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Das sich während des Betriebs an dem letzten Wärmetauscher 4c niederschlagende
Kondensat sammelt sich in der Kondensatsammelkammer 5 und fließt über die Kondensatleitung
9 in den Siphon 11, da der Ablaß 8 im normalen Betrieb verschlossen ist. Hat sich
in dem Siphon 11 eine gewisse Kondensatmenge angesammelt, so wird durch das Schwimmerventil
10 der Kontakt 15 betätigt und die Pumpe 14 pumpt das Kondensat über die Kondensatleitung
13 ab. Auf der Höhe des Rauchgaraustritts 6 ist in der Kondensatsammelkammer 5 ein
Kontakt 17 vorgesehen, der die Anlage ausschaltet, wenn das Kondensat bis zur Höhe
dieses Kontaktes 17 angestiegen ist. Dadurch wird eine Verunreinigung des Rauchgasaustritts
6 und des gesamten Heizungskessels bei einem Ausfall des Kondensatabpumpsystems
gewährleistet. Ebenso ist in dem Siphon ein Kontakt 18 oberhalb des Siphonbodens
vorgesehen, der betätigt wird, wenn der Kondensatspiegel auf die Höhe dieses Kontaktes
18 absinkt. Dadurch wird sichergestellt, daß eine für die Siphonwirkung ausreichende
Mindestflüssigkeitsmenge vorhanden ist.
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Der Heizungskessel mit der Kondensatsammelkammer 5, die Durchtrittsstellen
der Wärmetauscher 4a, 4b und 4c sowie der Anschluß des Rauchgasaustritts 6 sind
flüssigkeitsdicht und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Zum Reinigen des
Heizungskessels ist oberhalb des obersten Wärmetauschers 4a ein Wasseranschluß 22
vorgesehen, durch welchen Wasser in den Heizungskessel geleitet werden kann. Die
Kondensatsammelkammer 5, die Wärmetauscher, die Brennkammer 2 und der Rauchgasaustritt
6 können auf diese Weise bis zu einem Flüssigkeitsspiegel 7 überflutet werden, der
über dem obersten Wärmetauscher 4a liegt. Nach dem Überfluten wirkt das Wasser für
eine gewisse Zeit von beispielsweise 7 Minuten ein, um Staub, Ruß und Ölrückstände
von den Rippen der Wärmetauscher 4a, 4b und 4c abzulösen. Anschließend wird das
Wasser über den Ablaß 8 abgelassen und mit der Pumpe 14 abgepumpt.
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Eine im Boden des Siphons 11 vorgesehene Ablaßschraube 20 und ein
in der Kondensatleitung 13 vorgesehener Kondensatablauf 21 mit Ventil ermöglichen
auch das Ablassen des Kondensats und des Wassers aus dem Siphon und der Kondensatleitung.
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Im Rauchgasaustritt 6 ist ein Temperaturfühler 16 angeordnet, der
ein Signal gibt, wenn die Rauchgastemperatur über einen vorgegebenen Wert ansteigt,
d. h.
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wenn die Wärmetauscher aufgrund von Verrußung nicht mehr genügend
Wärme aufnehmen.
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In F i g. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Heizungskessels
dargestellt. Soweit der Heizungskessel mit dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
übereinstimmt, wird auf die vorstehende Beschreibung zu F i g. 1 verwiesen.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist die Kondensatsammelkammer
5a so ausgebildet, daß sie die im tinteren Bereich der Brennkammer 2 angeordneten
Wärmetauscher umschließt.
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Es sind in diesem Ausführungsbeispiel nur zwei übereinander angeordnete
Wärmetauscher 5c vorgesehen.
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Die beiden Wärmetauscher 5c sind außerhalb der Brennkammer in der
Kondensatsammelkammer 5a durch einen Rohrbogen 5e miteinander verbunden. In dieser
Ausführungsform kann der Heizungskessel zum Betreiben eines einzigen Verbraucherkreislaufes,
z. B.
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zum Beheizen einer Fußbodenheizung, verwendet werden.
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Im Betrieb wird der Brenner des Brennerrohres 1a, der der minimalen
Leistung entsprechend ausgelegt ist, praktisch im Dauerbetrieb eingeschaltet. Die
weiteren Brenner der Brennerrohre 1h und werden jeweils nur bei höherem Leistungsbedarf
entsprechend zugeschaltet. Die aus den Brennerrohren 1 a, 1 b und 1 c austretenden
heißen Rauchgase treffen zunächst auf den obersten Wärmetauscher 4a und geben an
dieses den größten Teil ihrer Wärme ab. Da der oberste Wärmetauscher 4a den größten
Teil der Wärme der Rauchgase aufnimmt, wird dieser Wärmetauscher 4a auf die größte
Wasserdurchflußmenge eingestellt. Die an dem obersten Wärmetauscher 4a bereits abgekühlten
Rauchgase treffen auf den zweiten Wärmetauscher 4b, an welchen sie weiter Wärme
abgeben. Da die Wärmemenge der Rauchgase bereits reduziert ist, wird der zweite
Wärmetauscher 4b auf eine geringere Wasserdurchflußmenge eingestellt, um noch eine
ausreichende Erwärmung des durchfließenden Wassers zu erreichen. Schließlich treffen
die Rauchgase auf den untersten Wärmetauscher 4b, durch welchen ihnen soweit wie
möglich die Restwärme entzogen wird. Vorzugsweise wird das Rauchgas an dem letzten
Wärmetauscher 4c bis zur Kondensation abgekühlt. Das Rauchgas kann auf diese Weise
von Schadstoffen gereinigt und getrocknet durch den Rauchgasaustritt 6 entweichen.
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In F i g. 4 ist schematisch gemäß einem Ausführungsbeispiel die Verwendung
des Heizungskessels zum Betrieb einer Warmwasserheizung und zur Warmwasserbereitung
dargestellt.
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Die drei Wärmetauscher 4a, 4b und 4c sind parallel geschaltet und
werden parallel von Wasser durchströmt. Die beiden oberen, den Brennern la, 1b,
lcnächsten Wärmetauscher 4a und 4b speisen den Kreislauf der Warmwasserheizung 100.
Der Durchtrittsquerschnitt des obersten Wärmetauschers 4a ist dabei im allgemeinen
maximal eingestellt, während der Durchtrittsquerschnitt des zweiten Wärmetauschers
4b z. B.
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mittels der in F i g. 3 dargestellten Drosseleinrichtung 44 reduziert
ist. Der Kreislauf der Warmwasserheizung 100 weist in an sich bekannter Weise eine
Umwälzpumpe, Regelventile, ein Überlaufgefäß, Temperaturfühler und -steuerungen
und dgl. auf. Diese an sich bekannten Teile sind hier nicht erläutert.
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Wird die Warmwasserheizung 100 außer Betrieb ge-
setzt,
da kein Heizbedarf besteht, so wird über ein Umschaltventil 1102 das von den Wärmetauschern
4a und 4b kommende heiße Vorlaufwasser in ein Heizregister 106 geleitet. das sich
in der obersten wärmsten Schicht eines Brauchwasserbehälters 104 befindet. Das Rücklaufwasser
der Warmwasserheizung 800 bzw. des Heizregisters 1016 wird wieder der Zulaufseite
der Wärmetauscher 4a und 4b zugeleitet.
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Durch das gesteuerte Umschalten mittels des Umschaltventils 102 wird
sichergestellt, daß das von den Wärmetauschern da und 4b kommende erhitzte Wasser
entweder zum Betreiben der Warmwasserheizung 100 oder zum Betreiben des Schichtenspeichers
104 ausgenützt wird. Durch die Wärmetauscher 4a und 4b wird somit in jedem Falle
den Rauchgasen der Feuerung Wärme entzogen, so daß die Rauchgase abgekühlt werden
und ihr Energieinhalt mit einem guten Wirkungsgrad ausgenützt wird Der dritte und
letzte Wärmetauscher 4c ist einerseits parallel zu den Wärmetauschern 4a und 4b
an den Kreislauf der Warmwasserheizung 108 angeschlossen.
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Über ein Absperrventil 112 und eine Pumpe 114 ist der Wärmetauscher
4c ausgangsseitig zusätzlich an ein Heizregister 110 angeschlossen, das in der tiefsten
und kältesten Schicht des Brauchwasserbehälters 1G4 angeordnet ist. Die Rücklaufleitung
des Heizregisters 110 ist über ein Umschaltventil 116 eingangsseitig an den Wärmetauseher
4c angeschlossen. Der Wärmetauscher 4c kann auf diese Weise entweder parallel zu
den Wärmetauschern 4a und ßb an den Kreislauf der Warmwasserheizung 100 oder an
das Heizregister 110 des Brauchwasserbehälters 104 angeschlossen werden. Als Kriterium
für das Umschalten wird die Rücklauftemperatur der Warmwasserheizung 100 verwendet.
Ist die Rücklauftemperatur der Warmwasserheizung 100 so niedrig, daß in dem dritten
Wärmetauscher 4c eine ausreichende Entwärmung der Rauchgase erfolgt, so wird der
letzte Wärmetauscher 4c an den Kreislauf der Warmwasserheizung 100 angeschlossen.
Ist die Rücklauftemperatur bei der Warmwasserheizung t00 bei geringem Heizbedarf
jedoch höher, so wird der letzte Wärmetauscher 4c zur Vorwärmung der kältesten Schicht
des Brauchwasserbehälters 104 benutzt. Der letzte Wärmetauscher 4c wird auf diese
Weise in jedem Fall mit ausreichend kaltem Wasser gespeist, um die Rauchgase vor
dem Austritt in den Rauchgasaustritt 6 vollständig abzukühlen.
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Dadurch ergibt sich ein hoher Anlagewirkungsgrad.
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In F i g. 5 ist schematisch ein weiteres Anwendungsbeispiel dargestellt
Der Heizungskessel dient zum Betreiben einer Warmwasserheizung, einer Fußbodenheizung
und eines als Schichtenspeicher ausgebildeten Brauchwasserbehälters. Soweit Regelventile,
Umwälzpumpen, Steuerungselemente und dgl. bei dieser Anlage in herkömmlicher Weise
ausgebildet sind, sind diese Teile nicht dargestellt oder nicht beschrieben.
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Der oberste, den Brennern nächste Wärmetauscher 4a speist bei maximalem
Heizbedarf die Warmwasserheizung 100 und parallel dazu die Fußbodenheizung 118.
Der Kreislauf der Fußbodenheizung 118 kann durch Absperrventile getrennt von dem
Kreislauf der Warmwasserheizung 100 abgeschaltet werden.
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Besteht kein Heizbedarf, so wird die Austrittsseite des ersten Wärmetauschers
4a über ein Umschaltventil 102 von den Heizungslereisläufen abgetrennt und an ein
Heizregister BOQ in der obersten wärmsten Schicht des Brauchwasserbehälters 104
angeschlossen. Dadurch ist auch in diesem Falle gewährleistet, daß durch den ersten
Wärmetauscher 4a den Rauchgasen in jedem Falle eine große Wärmemenge entzogen wird.
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Der zweite Wärmetauscher 4b ist parallel zum ersten Wärmetauscher
4a an die Kreisläufe der Warmwasserheizung 100 und der Fußbodenheizung 118 angeschlossen.
Besteht kein Heizbedarf oder nur ein geringer Heizbedarf. so steigt die Rücklauftemperatur
der Heizungskreisläufe an. In diesem Falle wird der zweite Wärmetauscher 4b durch
Öffnen eines Absperrventils 120 an ein Heizregister 110 angeschlossen. das sich
in der tiefsten, kältesten Schicht des HIa LlchwÜsserbchiilters 104 befindet. Die
Rücklaufleitung dieses Heizregisters 110 wird über ein Umschaltventil 122 der Einlaufseite
des Wärmetauschers 4b zugeführt. Der Wärmetauscher 4b dient in diesem Betriebszustand
zum Vorerwärmen des Wassers in dem Brauchwasserbehälter 104.
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Der letzte und unterste Wärmetauscher 4c kann einerseits über ein
Absperrventil 124 an den Kreislauf der Warmwasserheizung 100 und der Fußbodenheizung
118 angeschlossen werden, wenn ein hoher Heizbedarf besteht, so daß das Rücklaufwasser
des Heizkreislaufes eine ausreichend niedrige Temperatur zum vollständigen Entwärmen
der Rauchgase am letzten Wärmetauscher 4c hat. Bei geringerem Heizbedarf wird das
Absperrventil 124 geschlossen und der Wärmetauscher 4c über ein nun geöffnetes Absperrventil
126 und eine Pumpe 128 der Verdampferseite 132 einer Wärmepumpe 130 zugeführt. Der
Rücklauf der Wärmepumpe 130 wird über ein Umschaltventil 136 der Eingangsseite des
letzten Wärmetauschers 4c zugeführt. Die auf der Kondensationsseite 134 der Wärmepumpe
130 erzeugte Wärme wird über ein Heizregister 108 einer mittleren Schicht des Brauchwasserbehälters
104 zugeführt. Die starke Abkühlung des Wassers durch die Wärmepumpe 130 führt zu
einer Abkühlung der Rauchgase an dem Wärmetauscher 4c bis zur Kondensation der in
den Rauchgasen enthaltenen Feuchtigkeit und Schadstoffe.
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Die Entwärmung der Rauchgase mittels des an die Wärmepumpe 130 angeschlossenen
letzten Wärmetauschers 4c führt zu einer sehr starken Abkühlung der Rauchgase, was
zu einem hohen Anlagewirkungsgrad führt, die Abgase umweltfreundlicher macht und
einer Versottung des Kamins entgegenwirkt.
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In diese Ausführungsform kann der letzte Wärmetauscher 4c auch unmittelbar
mit dem Kältemedium der Wärmepumpe 130, z. B. mit Frigen, gespeist werden.
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Der Wärmetauscher 4c dient in diesem Fall als Verdampfer der Wärmepumpe
130. In dieser Ausführungsform muß der Wärmetauscher 4c selbstverständlich vollständig
von den übrigen Wärmetauschern 4a und 4b getrennt sein und kann nur zum Betreiben
der Wärmepumpe 130 verwendet werden.