DE3604842A1 - Heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel zum Erhitzen eines in einem Heizkreislauf zirkulierenden Heizmediums, insbe­ sondere Wasser, der einen brennerbeheizten Flammraum und daran nach oben hin anschließend einen vom Heizmedium durch­ strömten Hauptwärmetauscher besitzt, der mindestens einen von dem vom Flammraum kommenden Abgas durchströmten Abgas­ zug aufweist, wobei das Abgas nach Durchströmen des Haupt­ wärmetauschers zu einer Gasaustrittsöffnung des Heizkessels gelangt.

Derartige Heizkessel werden in Gebäude-Heizungsanlagen verwendet, und ihr Hauptwärmetauscher wird vom zirkulierenden Heizmedium durchströmt, das einen Teil seiner Wärme über im Gebäude verteilt aufgestellte Heizkörper an die jeweili­ ge Raumluft abgibt. Anschließend wird das sich bei diesem Vorgang abkühlende rücklaufseitige Heizmedium zu seinem erneuten Erhitzen wieder durch den Hauptwärmetauscher hin­ durchgeführt, wobei es Wärme aus dem diesen Wärmetauscher ebenfalls durchströmenden Abgas aufnimmt. Hierbei kühlt sich gleichzeitig das Abgas ab, so daß es nach Verlassen des Hauptwärmetauschers eine gegenüber der Flammraumtempera­ tur wesentlich verringerte Abgastemperatur besitzt.

Maßgeblich für einen guten Wirkungsgrad einer derartigen Heizungsanlage ist eine maximale Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und dem Heizmedium insbesondere im Bereich des Hauptwärmetauschers. Einer hohen Flammraumtemperatur sollte also eine möglichst geringe Temperatur des durch die Gas­ austrittsöffnung abströmenden Abgases gegenüberstehen. Hierbei sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Gasaustritts­ temperatur eine bestimmte Mindesttemperatur nicht unter­ schreiten sollte, um im Kamin Kondensatanfall und Versottung zu vermeiden sowie einen problemlosen Abzug der Abgase zu gewährleisten. Üblicherweise sind Heizkessel daher so ausgelegt, daß sie bei optimalen Kaminverhältnissen einen bestmöglichen Wirkungsgrad und eine dementsprechend niedrige Gasaustrittstemperatur aufweisen.

Problematisch wird ein Einsatz derartiger Heizkessel dann, wenn sie in bestehende Heizungs-Altanlagen eingebaut werden, die häufig eine Querschnitts-Überdimensionierung und eine unzureichende Wärmedämmung des Schornsteins aufweisen. Hier muß zur Vermeidung von Kondensatanfall und Versottung eine Nebenlufteinrichtung zur Verringerung des Wasserdampf­ gehaltes der Abgase vorgesehen werden, so daß eine Tau­ punkt-Temperatursenkung erfolgt, die ein Auskondensieren der Abgase verhindert. Dies erfordert jedoch aufwendige und kostenintensive bauliche Maßnahmen. Darüber hinaus kann eine derartige bauliche Einrichtung kaum zur Erhöhung eines eventuell ungenügenden Kaminzuges beitragen, so daß häufig eine zusätzliche Erhöhung der Gasaustrittstemperatur durch eine Erhöhung der Feuerungswärmeleistung erzielt werden muß, was aber als Nachteil eine beträchtliche Erhö­ hung des Energieverbrauches nach sich zieht.

Die obigen Probleme treten jedoch nicht nur in Altanlagen auf, sondern auch in Neuanlagen, wenn der verwendete Heiz­ kessel nicht exakt auf die vorhandenen Schornsteinverhält­ nisse ausgelegt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heiz­ kessel gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne nachträgliche bauliche Veränderungen der jeweiligen Schornsteinanlage und ohne merkliche Erhöhung seines Energie­ verbrauches auch bei ungünstigen Schornsteinverhältnissen einen ausreichenden Kaminzug gewährleistet und Kondensat­ anfall sowie Versottung des Schornsteines ausschließt. Dies soll bei einfachem und kostengünstigem Aufbau des Heizkessels und ohne bauliche Veränderungen der Schornstein­ anlage realisierbar sein.

Die obige Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abgas im Übergangsbereich zwischen dem Flammraum und dem Hauptwärme­ tauscher in einen Abgas-Hauptstrom und in einen Abgas- Nebenstrom aufteilbar ist, wobei der Hauptstrom durch den mindestens einen Abgaszug des Hauptwärmetauschers vollständig hindurchströmt und der Nebenstrom an diesem mindestens teilweise vorbei bis zu einer Vereinigungsstelle mit dem Hauptstom geführt ist, derart, daß an der Vereinigungsstelle die Temperatur des Nebenstromes höher als die des Haupt­ stromes ist.

Anders als bei bisher bekannten Heizkesseln, bei denen die gesamte im Flammraum erzeugte Abgasmenge durch die Abzüge des Hauptwärmetauschers hindurchtritt, ist beim erfindungsgemäßen Heizkessel die Abgasmenge bereits im oberen Bereich des Flammraumes in zwei Teilströme, einen Hauptstrom und einen Nebenstrom, aufteilbar, wobei lediglich der Hauptstrom die Abgaszüge des Hauptwärmetauschers voll­ ständig durchströmt. Der Nebenstrom hingegen kann den Haupt­ wärmetauscher zumindest zum Teil umgehen, so daß er mit dem Hauptstrom des Abgases erst dann wieder vereinigt wird, wenn dieser zumindest einen Teil des Hauptwärmetauschers durchströmt hat. An dieser Vereinigungsstelle hat der direkt aus dem Flammraum abgezweigte und nicht wesentlich abgekühlte Nebenstrom eine erheblich höhere Temperatur als der Haupt­ strom, der einen großen Teil seiner Wärme im Hauptwärme­ tauscher an das Heizmedium abgegeben hat, so daß die Ver­ mischung der beiden Teilströme eine neuerliche Erhöhung der jetzt wieder vereinigten Abgasmenge zur Folge hat.

Vorteilhafterweise kann nunmehr ohne bauliche Veränderungen der Schornsteinanlage und ohne Erhöhung des Energiever­ brauches eine einfache Anpassung an die jeweilige Schorn­ steinanlage vorgenommen werden. Es ist lediglich die Menge des Volumenstromes des Abgas-Nebenstromes so festzulegen, daß das sich an der Vereinigungsstelle vermischende Abgas ein Temperaturniveau aufweist, das im Schornstein Kondensat­ anfall und Versottung ausschließt und das für eine Verringe­ rung des abgasseitigen Strömungswiderstandes sorgt, so daß ein zuverlässiger Abgasabzug durch den Kamin und damit ein gefahrloser Betrieb des Heizkessels gewährleistet ist. Darüber hinaus kann beim Vorhandensein zu starker Kaminzug­ verhältnisse, die sich negativ auf eine einwandfreie Ver­ brennung im Flammraum auswirken können, der Nebenstrom verringert und eventuell ganz unterbunden werden, so daß ein zusätzlicher Strömungswiderstand aufgebaut wird, was eine Verringerung des Kaminzuges bewirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 beschreibt eine konstruk­ tiv besonders einfache Ausführungsform der Erfindung, und insbesondere besteht die Möglichkeit, den Nebenstrom dem Hauptstrom erst dann wieder zuzuführen, wenn dieser einen dem Hauptwärmetauscher in Strömungsrichtung ggf. nachgeschalteten Vorwärmetauscher durchströmt hat. Dieser ist in den Heiz­ kreislauf rücklaufseitig und dem Hauptwärmetauscher vorge­ schaltet eingebaut und verursacht eine Vorwärmung des Heiz­ mediums, wobei ein Großteil der Restwärmeenergie des Abgases ausgenutzt wird. Denn das Abgas kondensiert im Vorwärme­ tauscher teilweise und gibt hierbei Kondensationswärme an das Heizmedium ab. Indem die Verbindungsstelle dem Vor­ wärmetauscher in Abgas-Strömungsrichtung nachgeordnet ist, wird das Abgas vor dem Eintritt in den Kamin nochmals auf eine Temperatur erwärmt, die einen störungsfreien Kamin­ betrieb gewährleistet.

Die Weiterbildungen nach Anspruch 4 und 5 sind besonders kostengünstig herstellbar, da im wesentlichen ein bereits vorhandener Heizkessel als Grundstruktur verwendet werden kann.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 6 erfolgt eine gute Abschirmung des den Nebenstrom führenden By-pass-Kanals, so daß der Nebenstrom bis zum Erreichen der Vereinigungs­ stelle lediglich eine geringfügige Abkühlung erfährt.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 8 kann auch bei Spezial­ heizkesseln auf einfache Weise eine By-pass-Regelung der Abgastemperatur durchgeführt werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 10 ermöglicht auch eine Wärmeübertragung zwischen Nebenstrom und Heizmedium, falls dies erwünscht ist.

Die Weiterbildungen nach Anspruch 11 bis 13 erlauben es, den Strömungsquerschnitt für den Nebenstrom variabel einzu­ stellen, so daß den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend das Mengenverhältnis der beiden Teilströme einstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich der Heizkessel exakt an die jeweils vorhandene Schornsteinanlage anpassen, und ins­ besondere ist es möglich, die Anpassung wirtschaftlich optimal so vorzunehmen, daß am Austrittsende des Schorn­ steines gerade keine Kondensation erfolgt.

Die Erfindung läßt sich vor allem bei atmosphärisch betrie­ benen Heizkesseln vorteilhaft einsetzen; derartige Heiz­ kessel besitzen kein Abgas-Abzugsgebläse, so daß der Abgas­ abzug allein auf Grund der Auftriebskraft der Abgase erfol­ gen muß.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Bauform des erfindungsgemäßen Heizkessels in einem Längsschnitt und im aufgestellten Zustand, in dem er in Betrieb genommen werden kann,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kessel nach Fig. 1 gemäß der Schnittlinie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Kessels, ebenfalls im Längsschnitt und schema­ tisch dargestellt,

Fig. 4 u. 5 zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizkessels, die mit dem Hauptwärmetauscher nachgeschalteten Vorwärmetauschern ausgestattet sind, ebenfalls im Längsschnitt und in schemati­ scher Darstellung,

Fig. 6 eine weitere, schematisch dargestellte Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels im Längsschnitt und

Fig. 7 einen Schnitt durch den Heizkessel nach Fig. 6 gemäß Schnittlinie VII-VII aus Fig. 6.

Der in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemäße Heiz­ kessel dient zum Erwärmen eines aus dem Rücklauf eines Heizkreislaufes kommenden Heizmediums, üblicherweise Wasser, das, nach Durchströmen des Heizkessels auf eine bestimmte Temperatur gebracht, dem Vorlauf des Heizkreislaufes zuge­ führt wird. Zwischen Vorlauf und Rücklauf befinden sich in den Zeichnungen nicht näher dargestellte Heizkörper, die vom Heizmedium durchströmt werden, das hierbei Wärme an die Umgebung des Heizkörpers abgibt, bei gleichzeitiger Abkühlung.

Der Heizkessel besitzt dabei regelmäßig einen von einem oder mehreren Brennern 6 beheizten Flammraum 5, an den sich, im aufgestellten Zustand des Heizkessels, nach oben hin ein Hauptwärmetauscher 7 anschließt, der im Betrieb sowohl von dem zirkulierenden Heizmedium als auch von im Flammraum 5 erzeugtem Abgas, selbstverständlich vonein­ ander abgetrennt, durchströmt wird. Zu diesem Zweck besitzt er hohl ausgebildete Trennwände 8, deren Inneres vom Heiz­ medium durchströmte Heizmediumkanäle 9 bilden (in den Zeich­ nungen ist das darin strömende Heizmedium punktiert ange­ deutet). Darüber hinaus sind die Trennwände 8 so angeordnet, daß sie einen oder mehrere vom Abgas hin zu einer Gasaus­ trittsöffnung 11 des Kessels durchströmte Hauptwärmetauscher- Abgaszüge 10 seitlich begrenzen.

Zweckmäßigerweise ist auch der Flammraum 5 des jeweiligen Heizkessels zumindest zum Teil von einer in ihrem Innern das Heizmedium führenden Wand umgeben, deren Heizmediumkanäle mit denjenigen des Hauptwärmetauschers 7 in Verbindung stehen. Damit kann, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, das rücklaufseitige Heizmedium im Bereich der Flammraum­ wand in die Heizmediumkanäle eintreten (bei 14), hernach den Flammraum umströmen, wobei es im wesentlichen Strahlungs­ wärme aufnimmt, und danach durch die Heizmediumkanäle 9 des Hauptwärmetauschers 7 strömen, wobei es vom Abgas vor­ wiegend durch Konvektion an die Trennwände 8 abgegebene Wärme aufnehmen kann. Anschließend kann das Heizmedium, nunmehr auf Vorlauftemperatur gebracht, den Heizkessel wieder verlassen (bei 15).

Gegebenenfalls können an den Begrenzungswänden des mindestens einen Abgaszuges 10 des Hauptwärmetauschers 7 in den Abgas­ strom ragende Wärmetauschstücke 16 angebracht sein, um die Wärmeübertragung zu erhöhen.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizkessel ist vorgesehen, daß das im Flammraum 5 erzeugte Abgas im Übergangsbereich zwi­ schen dem Flammraum 5 und dem Hauptwärmetauscher 7 in einen Abgas-Hauptstrom 17 und in einen Abgas-Nebenstrom 18 aufteil­ bar ist, wobei der Hauptstrom 17 durch den bzw. die Abgas­ züge des Hauptwärmetauschers 7 vollständig hindurchströmt, während der Nebenstrom 18 am Hauptwärmetauscher 7 zumindest teilweise vorbei bis zu einer Vereinigungsstelle 19 geführt ist, an der er mit dem Hauptstrom 17 wieder zusammentrifft. An der Vereinigungsstelle ist dabei die Temperatur des Nebenstromes 18 höher als diejenige des Hauptstromes 17.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Heizkessels ermög­ licht es, ihn einfach an die jeweiligen Gegebenheiten der sich an die Gasaustrittsöffnung 11 anschließenden Kamin­ anlage anzupassen und trotzdem einen hohen Wirkungsgrad beizubehalten. Denn der volumenmäßig gegenüber dem Nebenstrom 18 große Hauptstrom 17 kann beim Durchströmen der Abgas­ züge 10 weitestmöglich abgekühlt werden, selbst auf eine Temperatur, die einen Kaminbetrieb nur unter ungünstigen Bedingungen zulassen würde, da durch seine Vermischung mit dem Nebenstrom 18 an der Vereinigungsstelle 19 eine nachträgliche Temperaturerhöhung der gesamten Abgasmenge auf ein Niveau erfolgen kann, das einen optimalen Kaminzug ohne Kondensatanfall und Versottung im Kamin-Innern gewähr­ leistet.

Der mit dem erfindungsgemäßen Heizkessel erzielte Wärme­ gewinn ist trotz des Abzweigens des den Hauptwärmetauscher nicht oder nur zum Teil durchströmenden Nebenstromes 18 beträchtlich, da der Nebenstrom infolge seines direkten Entnehmens aus dem Flammraum 5 eine sehr hohe Temperatur aufweist, die bis zum Erreichen der Vereinigungsstelle 19 nur unwesentlich abkühlt, so daß der Nebenstrom volumen­ mäßig sehr klein gehalten werden kann. Vorteilhaft ist darüber hinaus, daß der Querschnitt des den Nebenstrom führenden Kanals zugunsten einer kompakten Bauweise des Heizkessels infolge der hohen Dichte des hohe Temperatur aufweisenden Nebenstromes sehr gering ausfallen kann.

Zur Anpassung des Heizkessels an die jeweiligen Kaminverhält­ nisse ist das Teilungsverhältnis, mit dem der Abgasstrom auf die beiden Teilströme 17, 18 unterteilt ist, mittels einer später noch zu erläuternden Steuereinrichtung 20 veränderbar, so daß entsprechend der vorhandenen Kaminzug­ verhältnisse bzw. der Abgastemperaturen an der Gasaustritts­ öffnung 11 der Volumenstrom des Nebenstromes 18 vergrößert oder verkleinert werden kann. Gegebenenfalls ist der Neben­ strom 18 dabei auch völlig unterbindbar.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand verschiedener Heizkessel­ bauformen detaillierter erläutert werden.

Die in den Fig. 1 bis 5 abgebildeten Heizkessel besitzen prinzipiell den gleichen Grundaufbau und insbesondere gleich­ artige Flammräume 5 sowie Hauptwärmetauscher 7. Abgesehen von unterschiedlichen Nebenstrom-Führungen entsprechen sich dabei die Heizkessel gemäß den Fig. 1 und 3 sowie diejenigen nach den Fig. 4 und 5, wobei die Schnittebenen der Heizkessel nach den Fig. 3 und 5 rechtwinkelig zu denjenigen der Heizkessel nach den Fig. 1 und 4 verlaufen.

Ausgehend von dem im unteren Bereich des Heizkessels angeord­ neten Flammraum 5, der gegebenenfalls Sekundärluft-Ansaug­ öffnungen 21 aufweisen kann, verlaufen die Abgaszüge 10 des Hauptwärmetauschers 7 (bei den Ausführungsbeispielen sind zwei derartige Abgaszüge 10 vorhanden) im wesentlichen vertikal und in zueinander parallelen Ebenen. Die Abgaszug- Querschnitte sind im wesentlichen rechteckig, wobei die Größe des Querschnittes zugunsten einer guten Abgasströmung von unten nach oben hin abnehmen kann.

Die Vereinigungsstelle 19 ist bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 5 dem der Gasaustrittsöffnung 11 zuge­ wandten Endbereich des Hauptwärmetauschers 7 in Abgas­ strömungsrichtung nachgeordnet. Zu diesem Zweck ist der Nebenstrom 18 in einem in Strömungsrichtung gesehen seitlich neben dem Hauptwärmetauscher 7 im wesentlichen ebenfalls vertikal verlaufenden By-pass-Kanal 22 geführt, und der Hauptwärmetauscher 7 wird damit praktisch umgangen.

Aus Gründen einer einfachen Bauweise kann dabei, wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 4, der By-pass-Kanal 22 zumindest über einen in seiner Länge der­ jenigen der beiden Abgaszüge 10 des Hauptwärmetauschers 7 entsprechenden Längenabschnitt gleich wie diese Abgaszüge 10, zur Verringerung des Wärmeübergangs jedoch ohne Wärme­ tauschstücke 16, ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann dadurch die bei Heizkesseln üblicherweise angewandte Glieder­ bzw. Segmentbauweise beibehalten werden, bei der aneinander angesetzte Trennwandsegmente 26 sowohl die Begrenzung der Abgaszüge als auch des Flammraumes bilden.

Es kann sogar so weit gegangen werden, daß bei einem übli­ chen, mehrere parallele Abgaszüge aufweisenden Heizkessel unter Beibehaltung seiner äußeren Formen zur Herstellung des By-pass-Kanals 22 lediglich aus einem der Abgaszüge die Wärmetauschstücke entfernt werden (siehe Fig. 1, 2 und 4). Zwar ist bei dieser Ausführungsform auch der By-pass- Kanal 22 von einer Heizmedium führenden Trennwand umgeben, doch ist die Austrittstemperatur des Nebenstromes im Bereich der Vereinigungsstelle 19 trotzdem wesentlich höher als diejenige des Hauptstromes 17.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 befindet sich die Vereinigungsstelle 19 unmittelbar im Anschluß und damit unmittelbar oberhalb der Abgaszüge 10 des Hauptwärmetauschers 7. Ist allerdings dem Hauptwärme­ tauscher 7 in Strömungsrichtung der Abgase gesehen ein Vorwärmetauscher 23 nachgeschaltet, so ist die Vereinigungs­ stelle 19 erst diesem nachgeordnet vorgesehen (vgl. Ausfüh­ rungsformen gemäß Fig. 4 und 5). Ein derartiger Vorwärme­ tauscher, der neben dem Abgas-Hauptstrom rücklaufseitig vom Heizmedium durchströmt wird, bevor dieses dem Hauptwärme­ tauscher 7 zuführt wird, verursacht eine Vorwärmung des Heizmediums unter Ausnutzung von aus dem Abgas infolge Kondensation frei werdender Kondensationswärme. Durch Ver­ einigung des Nebenstromes 18 mit dem durch den Vorwärme­ tauscher 23 hindurchgeströmten Hauptabgasstrom 17 kann die Temperatur der Gesamtabgasmenge wiederum auf ein Niveau angehoben werden, das eine störungsfreie Kaminbenutzung gestattet.

Der mit dem genannten Vorwärmetauscher ausgerüstete Heiz­ kessel arbeitet mit einem besonders hohen Wirkungsgrad, da sowohl der Hauptwärmetauscher als auch der Vorwärme­ tauscher von einer besonders hohen Abgasmenge durchströmt wird, während zur Nacherhitzung der Abgase lediglich ein kleiner Nebenstrom 18 erforderlich ist, da dieser infolge seiner direkten Abzweigung aus dem Flammraum 5 eine beson­ ders hohe Temperatur besitzt. Damit ist der Wärmegewinn eines derartigen Heizkessels wesentlich größer, als wenn der Nebenstrom aus einem der Abgaszüge 10 bzw. erst un­ mittelbar vor Erreichen des Vorwärmetauschers 23 abgezweigt würde. Die letztgenannte Variante erforderte infolge der geringen Nebenstrom-Temperatur eine größere Nebenstrom- Menge, was den Anteil der durch den Vorwärmetauscher 23 strömenden Abgase und somit die Gesamtwärmeausbeute ernied­ rigen würde.

Gegenüber den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 4 befindet sich bei den Beispielen der Fig. 3 und 5 der By-pass-Kanal 22 in einer zu den Ebenen der Abgaszüge 10 des Hauptwärmetauschers 7 quer und insbesondere recht­ winkelig stehenden Ebene, zweckmäßigerweise indem eine den Innenraum des Heizkessels durchquerende Trennwand zwi­ schen zwei gegenüberliegenden Kesselwänden eingezogen ist, die zusammen mit den benachbarten, dem Hauptwärmetauscher entgegengesetzten Kesselwänden 25 den By-pass-Kanal 22 begrenzt. Bei dieser Ausführungsform ist der Nebenstrom 18 besonders gut vom Hauptwärmetauscher 7 abgeschirmt, so daß seine Aufheizung verringert wird. Auch hier führt der By-pass-Kanal vorzugsweise gegebenenfalls bis zum Aus­ tritt des Vorwärmetauschers 23.

Wie beispielhaft in den Fig. 6 und 7 abgebildet ist, kann der Nebenstrom 18 auch innerhalb des Hauptwärmetauschers in den Hauptstrom 17 einmünden. Dabei besitzt der in den Fig. 6 und 7 abgebildete Heizkessel einen im wesentlichen schlangenlinienförmigen Abgaszug des Hauptwärmetauschers 7 - eventuell sind noch weitere, in parallelen Ebenen ange­ ordnete Abgaszüge vorhanden (nicht dargestellt) -, der sich aus mehreren, z. B. drei Stück, im Betrieb des Kessels übereinander angeordneten und im wesentlichen horizontalen Kanälen 29, 29′, 29′′ zusammensetzt, die im Rahmen einer Umlenkungsstrecke jeweils an ihrem in Strömungsrichtung vorderen Ende in das hintere Ende des jeweils nachfolgenden Kanals übergehen. Der in Strömungsrichtung gesehen letzte Kanal 29′′ führt dabei zur Gasaustrittsöffnung 11, während der erste Kanal 29 mit dem Flammraum 5 in Verbindung steht. Eine derartige Anordnung ergibt einen niedrig bauenden Heizkessel.

Beim hier zur Diskussion stehenden Ausführungsbeispiel ist der erste, mit dem Flammraum 5 in Verbindung stehende Kanal 29 gleichzeitig Teil des Flammraumes 5 und in dessen oberem Bereich zwischen der Flammraumwand und einem in den Flammraum 5 eingesetzten Flammrohr 30 angeordnet. In letzterem findet die Hauptverbrennung statt, und die Rauch­ gase gelangen über eine dem unteren Flammraumbereich zuge­ wandte Austrittsöffnung 31 in den Flammraum.

Erfindungsgemäß ist nunmehr an der Übergangsstelle 32 zwi­ schen dem ersten, dem Flammraum zugeordneten Kanal 29 und dem darauffolgenden Kanal 29′ entgegengesetzten Endbereich 33 des ersten Kanals 29 ein By-pass-Durchgang 34 für den Nebenstrom 18 vorhanden, der eine Kurzschlußverbindung des Flammraumes 5 mit dem der Übergangsstelle 32 entgegen­ gesetzten Endbereich eines nachfolgenden Kanals 29′, 29′′ bewirkt. Beim Ausführungsbeispiel gelangt hierbei der Neben­ strom 17 unmittelbar in den Endbereich des zweiten Kanals 29′ und unmittelbar in den Umlenkbereich zum dritten Kanal 29′′, so daß der Nebenstrom 18 lediglich den dritten Ab­ schnitt des Abgaszuges zusammen mit dem Hauptstrom 17 zurück­ legt. Die Temperaturerhöhung des Hauptstromes erfolgt also im Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem dritten Kanal.

Diese Ausführungsform ist konstruktiv besonders einfach, da gegenüber einem an sich bekannten Heizkessel lediglich im Bereich des Durchganges 34 eine Öffnung einzubringen ist.

Es versteht sich, daß der By-pass-Durchgang 34 auch zwischen der Übergangsstelle 32 und dem Endbereich 33 angeordnet sein kann.

Mit Hilfe der bereits oben erwähnten Steuereinrichtung 20 ist das Mengenverhältnis zwischen Haupt- und Nebenstrom veränderlich einstellbar. Diese Steuereinrichtung 20 ist zweckmäßigerweise im Bereich der Vereinigungsstelle 19 angeordnet und bei den abgebildeten Ausführungsbeispielen als verschwenkbar angelenkte Steuerklappe ausgebildet, über die der Durchströmquerschnitt des By-pass-Kanals 22 bzw. -Durchgangs 34 vorzugsweise stufenlos verstellbar einstellbar ist. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise von außen her verstellbar und kann beispielsweise auch in Gestalt eines Steuerschiebers ausgebildet sein.

Darüber hinaus besteht bei einfacheren Ausführungsbeispielen die nicht dargestellte Möglichkeit, die Steuereinrichtung beispielsweise als den Strömungsquerschnitt verringernde Lochblenden oder Gitter auszubilden.

Durch die verstellbare Steuereinrichtung kann der Heizkessel auf einfache Weise den jeweiligen Kaminverhältnissen ange­ paßt werden, und zugunsten eines bestmöglichen Wirkungs­ grades kann die Abgastemperatur im Bereich der Vereinigungs­ stelle so eingeregelt werden, daß im Schornsteinkopf gerade keine Kondensation erfolgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Heizkessel ist es also möglich, sowohl die Abgastemperatur im Bereich des Gasaustrittes als auch den Kesselförderdruck zu regulieren, wobei eine Feineinstellung durch eine Mengendosierung des Nebenstromes mit Hilfe der Steuereinrichtung erfolgen kann.

Besonders vorteilhaft läßt sich die By-pass-Lösung in Zusam­ menhang mit atmosphärisch betriebenen Spezialheizkesseln, die kein Gasabzugsgebläse besitzen, einsetzen, da die Gas­ austrittstemperatur jeweils so einstellbar ist, daß auch ohne Gebläse ein einwandfreier Abzug der Abgase durch den Schornstein gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung darüber hinaus bei Dreizug-Kesseln einsetz­ bar.

Claims (14)

1. Heizkessel zum Erhitzen eines in einem Heizkreislauf zirkulierenden Heizmediums, insbesondere Wasser, der einen brennerbeheizten Flammraum und daran nach oben hin anschlie­ ßend einen vom Heizmedium durchströmten Hauptwärmetauscher besitzt, der mindestens einen von dem vom Flammraum kommen­ den Abgas durchströmten Abgaszug aufweist, wobei das Abgas nach Durchströmen des Hauptwärmetauschers zu einer Gas­ austrittsöffnung des Heizkessels gelangt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abgas im Übergangsbereich zwischen dem Flammraum (5) und dem Hauptwärmetauscher (7) in einen Abgas- Hauptstrom (17) und in einen Abgas-Nebenstrom (18) aufteil­ bar ist, wobei der Hauptstrom (17) durch den mindestens einen Abgaszug (10) des Hauptwärmetauschers (7) vollständig hindurchströmt und der Nebenstrom (18) an diesem mindestens teilweise vorbei bis zu einer Vereinigungsstelle (19) mit dem Hauptstrom (17) geführt ist, derart, daß an der Vereini­ gungsstelle (19) die Temperatur des Nebenstromes (18) höher als die des Hauptstromes (17) ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungsstelle (19) von Haupt- und Nebenstrom (17, 18) dem der Gasaustrittsöffnung (11) zugewandten End­ bereich des Hauptwärmetauschers (7) in Abgas-Strömungs­ richtung nachgeordnet ist, wobei die Vereinigungsstelle (19) im Falle eines gegebenenfalls vorhandenen, in Strö­ mungsrichtung nach dem Hauptwärmetauscher (7) angeordneten und das Heizmedium vorwärmenden Vorwärmetauscher (23) zweckmäßigerweise diesem nachgeordnet ist.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Nebenstrom (18) in einem in Strömungsrichtung gesehen seitlich neben dem Hauptwärmetauscher (7) im wesent­ lichen vertikal verlaufenden By-pass-Kanal (22) geführt ist.

4. Heizkessel nach Anspruch 3, bei dem der mindestens eine Abgaszug des Hauptwärmetauschers im wesentlichen verti­ kal verläuft, wobei in den Abgaszug von dessen Wand vor­ stehende Wärmetauschstücke ragen, dadurch gekennzeichnet, daß der By-pass-Kanal (22) zumindest über einen der Länge des mindestens einen Abgaszuges (10) entsprechenden Längen­ abschnitt gleich wie der mindestens eine Abgaszug (10), jedoch ohne Wärmetauschstücke ausgebildet ist.

5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallele Abgaszüge (10) vorhanden sind, von denen einer den By-pass-Kanal (22) bildet, und der minde­ stens eine andere Abgaszug (10) Bestandteil des Hauptwärme­ tauschers (7) ist.

6. Heizkessel nach Anspruch 3, bei dem der Hauptwärme­ tauscher mehrere in parallelen Ebenen vertikal verlaufende Abgaszüge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich der By-pass-Kanal (22) in einer zu den Ebenen der Abgaszüge (10) querstehenden Ebene erstreckt.

7. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrom (18) innerhalb des Hauptwärmetauschers (7) in den Hauptstrom (17) mündet.

8. Heizkessel nach Anspruch 7 mit einem im wesentlichen schlangenlinienförmigen Abgaszug des Hauptwärmetauschers, der sich aus übereinander angeordneten, im wesentlichen horizontalen Kanälen zusammensetzt, die an ihrem in Strö­ mungsrichtung vorderen Ende in das hintere Ende des jeweils nachfolgenden Kanals übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Übergangsstelle (32) zwischen dem ersten, dem Flammraum (5) benachbarten Kanal (29) und dem darauffolgen­ den Kanal (29′) entgegengesetzten Endbereich (33) des ersten Kanals (29) ein By-pass-Durchgang (34) für den Nebenstrom vorhanden ist, über den das Ende des ersten Kanals (29) mit dem zugewandten Ende eines nachfolgenden Kanals (29′, 29′′) kurzgeschlossen ist.

9. Heizkessel nach Anspruch 8 mit einem sich aus drei Kanälen zusammensetzenden Abgaszug, dadurch gekennzeich­ net, daß der By-pass-Durchgang (34) das Ende des ersten Kanals (29) mit dem zugewandten Ende des zweiten Kanals (29′) kurzschließt.

10. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrom (18) an einer das Heiz­ medium enthaltenden Wand (9) vorbeigeführt ist.

11. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis, mit dem der Abgasstrom auf die beiden Teilströme (17, 18) unterteilt ist, mittels einer Steuereinrichtung (20) veränderbar ist.

12. Heizkessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweckmäßigerweise im Bereich der Vereinigungsstelle (19) angeordnete Steuereinrichtung (20) eine schwenkbare Steuerklappe oder einen Steuerschieber enthält.

13. Heizkessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20) im Nebenstrom (18) auswechsel­ bar enthalten ist und z. B. von einer Lochblende oder einem Gitter gebildet wird.

14. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er ein atmosphärisch betriebener Heiz­ kessel ist.