DE3839740A1

DE3839740A1 - Luftabgasfuehrung fuer brennstoffbeheizte waermequellen

Info

Publication number: DE3839740A1
Application number: DE19883839740
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Landhaeuser; Peter Dipl Ing Luebke; Rudolf Prof Dr Ing Frimberger; Peter Dr Ing Schmid; Anton Dipl Ing Hoess
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Vaillant GmbH
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1989-07-27

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftab gasführung für brennstoffbeheizte Wärmequellen, also ins besondere für gasbeheizte Wasserheizer oder Umlaufwasser heizer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Luftabgasführung für neu zu errichtende Schornsteine ist bekannt aus der DE-PS 36 23 577.

In der DE-PS 33 42 360 ist ein Mündungsabschnitt einer Luftabgasführung beschrieben, der sich im allgemeinen auf dem Dach eines Mehrfamilienhauses befindet. Es wurde festgestellt, daß es auf die Einhaltung bestimmter Maße bezüglich der Querschnitte der Luft- und Abgasführung so wie der Abstände zueinander und der Höhendifferenzen der Mündungen erheblich ankommt, um einmal das Rücksaugen von aus dem Abgasrohr stammenden Abgas in das Luftrohr zu vermeiden und um andererseits bei Windangriff am Schorn steinkopf gleiche induzierte Drücke im Abgas- und Zuluftrohr zu erzielen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Rücksaugen von aus dem Abgasrohr stammenden Abgas in das Luftrohr zu vermeiden und bei Windangriff am Schorn steinkopf gleiche induzierte Drücke im Abgas- und Zuluft rohr zu erzielen.

Die Lösung der Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprü chen sowie der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Fig. 1 zeigt ein Mehrfamilienhaus mit mehreren überein anderliegenden Wohnungen, die alle von Umlaufwasserhei zern beheizt werden. Das Haus wird von einem mehrzügigen Schornstein durchsetzt, wovon in der Darstellung der Fig. 1 zwei Züge des dreizügigen Schornsteins benutzt wer den, folgende Beispiele benutzen aber auch mehrere Schornsteinzüge für sowohl die Abgas- wie auch die Zuluftseite.

Der Schornsteinkopf, um dessen Bemessung hier es im we sentlichen geht, befindet sich häufig in der schrägen Seite eines Daches, auf jeden Fall aber oberhalb der Dachhaut. Für Flachdächer gelten analoge Bemessungsre geln. In jeder zu beheizenden Wohnung führen vom Umlauf wasserheizer eine Vielzahl von Rohrleitungen einmal zu Heizkörpern und zum anderen zu Warmwasserzapfstellen.

Jedem Umlaufwasserheizer wird über ein Zweigrohr vom ab wärts von der Zuluft durchströmten Zuluftschacht Zuluft zugeführt, die in die Brennkammer des Umlaufwasserheizers gegeben wird. Nach erfolgtem Verbrennungsvorgang werden die Abgasprodukte aus einer Abgassammelhaube der Brenn kammer mittels eines Ventilators angesaugt und unter teilweiser Koaxialführung mit der Zuluft in den Abgaszug des Schornsteins gegeben, wobei die einzelnen Zuluftan schlüsse wie auch die Abgasanschlüsse übereinander an denselben Schornsteinzug münden. Am Fußpunkt des Schorn steins können einzelne Revisionsöffnungen vorgesehen sein, es kann auch eine Verbindungsöffnung des Zuluftschachtes mit dem Abgasschacht vorgesehen sein. Oberhalb des obersten angeschlossenen Gerätes, aber unterhalb des Schornsteinkopfes können gleichermaßen Re visionsöffnungen vorgesehen sein.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Schornsteinkopfes geht aus der Fig. 2 hervor, gleiche Ziffern bedeuten bei den einzelnen weiteren Figuren die gleichen Einzelheiten.

Der Schornsteinkopf 20 besitzt ein oberes Ende 21 mit einer entsprechenden Stirnfläche und weist einen mit ei nem Auslaß 28 versehenen Abgaszug 22 und einen Zuluftzug 23 auf, die parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand stehen. Die Querschnitte der Züge können kreis rund oder rechteckig, gegebenenfalls auch quadratisch sein. Das eingetragene Maß b bestimmt entweder den Durchmesser oder bei rechteckigem Querschnitt die Länge der kleineren Seite des Rechtecks. Bei rechteckigen Schornsteinen kann es sich auch um den sogenannten hy draulischen Durchmesser oder den Wert der maßgebenden Querschnittsabmessung, das ist die kleinere Seitenlänge bei einem rechteckigen Querschnitt, handeln. Die Maße b beider Züge können gleich sein, müssen es aber nicht. Insbesondere das Maß b für den Zuluftzug kann größer sein als das für den Abgaszug. Bei der Erfindung ist aber im mer das Maß b für den Abgaszug maßgebend. Die Bemessungen der Fig. 2 gelten sinngemäß auch für die folgenden Figu ren. Wesentlich ist, daß die Mündung 24 des Abgaszuges auf einer höheren Ebene liegt als das obere Ende 21 des gesamten Schornsteins. Die Differenz zwischen beiden Maßen ist mit H bezeichnet. Weiterhin ist wichtig der Abstand V, der sich ergibt aus dem Abstand zwischen dem einer Seitenfläche 25 oder 26 des Schornsteines und der ihr zugewandten Seite oder Peripherie des Rohres, das die Mündung 24 des Abgaszuges definiert. Da sich mehrere Maße V bei dieser Definition ergeben würden, ist V immer das Maß, das sich über den Bereich der Zuluftöffnung auf der Ebene 21 ergibt.

Um die Aufgabe zu lösen, bei Windeinfall gleiche induzier te Drücke innerhalb der beiden Züge 22 und 23 zu erzielen - gegebenenfalls kann der Druck im Abgasschacht kleiner sein als im Zuluftschacht - sind nun folgende Bemessungen wesentlich:

Als Prämisse wird vorgegeben, daß das Maß V und das Maß H etwa gleich sind, genauer muß das Maß V gleich oder klei ner als das Maß H sein. Es gilt somit folgende Beziehung:

V ≦ H (1)

Für die praktische Ausgestaltung werden nun Schornsteine verschiedener Größen unterschieden. Für Werte von b gleich oder kleiner als 16 cm gilt die Gleichung 1 als erfüllt, wenn H größer oder gleich dem Maß von 4b ist. Es gilt somit Gleichung 2

H ≧ 4b (2)

Für Schornsteinquerschnitte größer als 16 cm gilt folgendes:

H ≧ 3b (3)

Hieraus folgt, daß man das Maß V als in jedem Falle er füllt ansehen kann, wenn man bei Schornsteinen mit Abgas zugdurchmessern von höchstens 16 cm die Höhe H wenigstens viermal so groß dem Durchmesser des Abgas schachtes wählt, bei Schornsteingrößen mit Abgasschächten von größer als 16 cm muß die Höhe nur mindestens dreimal so groß sein wie der Durchmesser des Abgasschachtes.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 besteht der Unter schied in einer Platte 27, die die Peripherie des Abgas rohres dicht umgibt und die um das Maß h die Stirnfläche 21 überragt. Weiterhin ist die Platte 27 geometrisch ähn lich der Stirnansicht des Schornsteinkopfes ausgebildet, sie ist nur um das Maß e allseitig größer. Ist der Schornstein demgemäß stirnseitig kreisrund, so ist der Durchmesser der Platte um das Maß e größer, ist der Schornsteinkopf rechteckig, so steht die rechteckige Platte um das Maß e allseitig über. Für die Bemessung der Maße H, h, b und e gilt nun folgendes:
Das Maß, mit dem das Ende 24 des Abgasschachtes die Platte 27 überragt, also das Maß H, ist viermal so groß als der Durchmesser des Abgasschachtes. Der Abstand der Platte 27 zur Oberseite 21 des Schornsteinkopfes, also das Maß h, beträgt 5/8 des Durchmessers b des Abgas schachtes, mindestens ist jedoch ein Maß von 10 cm für h einzuhalten. Der allseitige Oberstand der Platte über die Projektion des Schornsteinkopfes beträgt 0 bis 8 cm. Es ergeben sich Gleichungen 4 bis 6.

H ≧ 4b (4)

h = 5/8b, mindestens 10 cm (5)

e = 0 . . . 8 cm, vorzugsweise 5 cm (6)

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 liegt die Beson derheit darin, daß der Einlaß 29 des Zuluftschachtes sich nicht an der Stirnseite 21, sondern an einer vertikalen Seitenwand 26 befindet, er ist mit 30 bezeichnet. Es be steht die Möglichkeit, eine Öffnung 30 so vorzusehen, daß sie mit ihrer Achse den Abgasschacht schneiden würde, wenn sie lang genug wäre. Es wäre weiterhin möglich, die Öffnung 30 in einem rechten Winkel so zu versetzen, wie sie mit 30′ eingezeichnet ist. Die Achse dieser Öffnung liegt dann im Abstand zur Achse des Abgasschachtes und kreuzt sie, schneidet sie aber nicht. Gegebenenfalls könnten auch beide Öffnungen 30 und 30′ vorhanden sein. Weiterhin könnte noch eine dritte Öffnung 30 vorhanden sein, die mit der Öffnung 30′ fluchtet, in der Fig. 4 aber aufgrund des weggeschnittenen Vorderteils des Schornsteins nicht sichtbar ist. Die Platte 27 ist vor handen, sie liegt unmittelbar auf der Ebene 21 auf und verschließt den Zuluftschacht 23 nach oben. Die Platte 27 steht mit dem erwähnten Maß e wiederum allseitig über die Stirnseite 21 über, das Maß H bildet wieder den Abstand zwischen dem Ende 24 des Abgasrohres und der Fläche 21, das Maß h beträgt Null.

Hier gelten folgende Bemessungsregeln:
Das Maß H ist in jedem Fall größer als das Maß b zu hal ten, daß größtsinnvolle Maß für H ist 4b. Der Platten überstand e beträgt wiederum 0 bis 8 cm allseits. Für das Maß e gilt hier bevorzugt, daß e halb so groß gewählt wird wie der Durchmesser des Abgaszuges 22. Es sind be vorzugt zwei seitliche Bohrungen vorzusehen. Die Summe der Querschnittsmaße (A _L) der Bohrung 30 oder der Boh rungen 30 beträgt mindestens das 1,2fache des Querschnittes (A _Abg) des Abgasschachtes 22.

Es gelten somit folgende Gleichungen:

H < b (7)

e = 0 . . . 8 cm (8)

h = 0 (9)

A _L = 1,2 × A _Abg. (10)

Hierbei bedeuten A _L den Querschnitt des Zuluftzuges, A _Abg den des Abgaszuges.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 liegt der Unter schied zur Fig. 3 darin, daß das Maß e Null geworden ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind zwei Zu luftzüge 23 und 31 und der Abgaszug 22 vorgesehen, der dreizügige Schornstein gemäß Fig. 6 ist somit doppelt belegt, was die Zuluftzuführung angeht. Man benutzt diese Ausführung, um einen Teil der Wasserheizer an den einen Zuluftschacht, einen Teil an den anderen Zuluftschacht anzuschließen und das Abgas aller Geräte gemeinsam ab zuführen. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 dem der Fig. 4. An den sonstigen Bemessungen ändert sich auch nichts, ausgenommen an der Bemessung des Maßes H, das hier mindestens doppelt so groß gewählt wird wie der der Abmessung b des Abgaszuges. Bevorzugt wird das Maß H = 4b gewählt und e wird zu b/2 gewählt. Es er geben sich folgende Gleichungen:

H = 4b (11)

e = b/2 (12)

Dies sind bevorzugte Bemessungen. Die allgemeinen Bemessungen stellen sich wie folgt:

H ≧ 2 b (13)

e = 0 bis 8 cm (14)

Für die Zuluftquerschnitte gilt nun, daß alle Öffnungen 30 in die Bemessung des Querschnitts gemäß Gleichung 10 eingehen, gleich ob sie an einem oder beiden Zuluft schächten vorgesehen sind, die übrigens beide auch unter schiedliche Anzahl von Öffnungen haben können.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist die Platte 27 entfallen und damit das Maß e nicht existent. Die Zuluft schächte werden von oben über die Stirnseite 21 ange strömt. Es gilt nur folgende Bemessung, daß der Abstand der Mündung 24 des Abgasrohres von der Stirnseite 21 we nigstens das 4fache des Durchmessers des Abgasschachtes ist. Es ergibt sich Gleichung 15:

H ≧ 4 b (15)

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist wieder die Platte 27 vorgesehen, die im Abstand h die Stirnseite 21 überragt. Der Abgaszug überragt mit seinem Ende 24 die Platte 27 um das Maß H, die Platte überragt mit dem Maß e die Stirnseite 21. Der Abgaszug 22 befindet sich zentral im Schornstein, auf zwei Seiten ist je ein Zuluftzug 23 und 31 vorgesehen.

Es gelten folgende Bemessungen:
Die Überhöhung, das heißt, der Abstand H des Endes des Abgaszuges 24 von der Platte 27 beträgt mindestens das 4fache des Abgaszugdurchmessers, der Abstand der Abström platte 27 von der Stirnseite 21 beträgt mindestens 5/8 des Durchmessers des Abgaszuges, mindestens aber 10 cm, und der Plattenüberstand e liegt zwischen 0 und 8 cm, be vorzugt bei 5 cm. Es ergeben sich folgende Gleichungen:

H ≧ 4 b (16)

h = 5/8 b, mindestens 10 cm (17)

e = 0 . . . 8 cm, vorzugsweise 5 cm (18)

Bei der Ausführung nach Fig. 9 liegt die Platte 27 wie der auf der Stirnseite 21 auf, das Maß h ist demgemäß Null. Die Zuluftzüge sind an der Stirnseite verschlossen, es sind je Zuluftschacht eine oder mehrere Bohrungen 30 vorhanden. Der Abgaszug liegt zwischen zwei Zuluftzügen.

Der Abstand des Endes 24 des Abgasschachtes ist größer gehalten als der Durchmesser des Abgasschachtes, insbe sondere liegt das Maß H bei 2b. Der Plattenüberstand ist 0 cm, er kann bis 8 cm betragen, bevorzugt liegt er bei 5 cm, für die Summe der Zuluftquerschnitte der Bohrungen 30 gilt wieder, daß diese Fläche das 1,2fache der Fläche des Abgasschachtes beträgt, die Summe der Zuluftquer schnitte kann auch größer sein. Dies gilt übrigens auch für die anderen Ausführungsformen.

Es ergeben sich folgende Gleichungen:

H < b (19)

e = 0 . . . 8 cm (20)

A _L = 1,2 × A _Abg. (21)

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 fehlt die Platte 27, die beiderseits des Abgasschachtes 22 liegenden Zu luftschächte werden von oben über die Stirnseite 21 ange strömt. Es ergeben sich folgende Beziehungen:
Das Maß H wird mindestens dem Dreifachen des Durchmessers des Abgasschachtes gewählt, so daß sich folgende Glei chung ergibt:

H ≧ 3 b (22)

Für das Maß V gilt wieder das bei der Fig. 2 Gesagte.

Claims

1. Luftabgasführung für brennstoffbeheizte Wärme quellen, insbesondere gasbeheizte Wasserheizer oder Umlaufwasserheizer, mit einem mehrzügigen Schornstein, der mindestens einen Zuluftzug und einen daneben angeordneten Abgaszug enthält und an dessen Schornsteinkopf die Mündung des Abgas zugs in einer Ebene liegt, die um einen be stimmten Abstand (H) über der Stirnfläche des Schornsteinkopfs beziehungsweise einer auf be ziehungsweise ebenfalls um ein bestimmtes Maß (h) über der Stirnfläche des Schornsteinkopfs befestigten Abdeckplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem vorhandenen mehr zügigen Altbau-Schornstein, der zwischen der Mündung des Abgaszuges und der Stirnfläche des Schornsteinkopfes beziehungsweise der Abdeck platte gemessene Abstand (H) mindestens gleich groß, vorzugsweise jedoch größer ist als der Abstand (V) zwischen der dem Zuluftzug benach barten Seitenwand beziehungsweise Mantellinie des Abgaszuges und jener Seitenwand, beziehungs weise Mantellinie des Schornsteinkopfes, bezie hungsweise der Seitenkante der Abdeckplatte, die der vom Abgaszug abgekehrten Seitenwand, bezie hungsweise Mantellinie des Zuluftzuges benach bart ist.

2. Luftabgasführung nach Anspruch 1, mit einem Ab gaszug, dessen maßgebende Querschnittsabmessung (b) höchstens 16 cm beträgt, dadurch gekenn zeichnet, daß der zwischen der Mündung des Ab gaszuges und der Stirnfläche des Schornstein kopfes beziehungsweise der Abdeckplatte gemes sene Abstand (H) mindestens so groß wie der vierfache Wert der maßgebenden Querschnittsab messung (b) des Abgasquerschnittes ist.

3. Luftabgasführung nach Anspruch 1, mit einem Ab gaszug, dessen maßgebende Querschnittsabmessung (b) mindestens 16 cm beträgt, dadurch gekenn zeichnet, daß der zwischen der Mündung des Ab gaszuges und der Stirnfläche des Schornstein kopfes beziehungsweise der Abdeckplatte gemes sene Abstand (H) mindestens so groß ist wie der dreifache Wert der maßgebenden Querschnittsab messung (b) des Abgaszuges.

4. Luftabgasführung nach Anspruch 1, mit einer im Abstand (h) über der Stirnfläche des Schorn steinkopfes angeordneten Abdeckplatte, welche die Peripherie des Abgaszuges beziehungsweise eines den Endabschnitt des Abgaszuges bildenden Abgasrohres dicht umschließt und das Quer schnittsprofil des Schornsteinkopfes allseitig um einen bestimmten Überstand (e) überragt, ge kennzeichnet durch folgende Beziehungen:
der Abstand (H) ist mindestens viermal so groß wie die maßgebende Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes,
der Abstand (h) beträgt 5/8 der maßgebenden Querschnittsabmessung (b), mindestens jedoch 10 cm,
der Überstand e beträgt 0 bis 8 cm, vorzugsweise 5 cm (Fig. 3).

5. Luftabgasführung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung des Zu luftzuges an einer vertikalen Seitenwand des Schornsteinkopfes befindet und die Abdeckplatte unmittelbar auf der Stirnfläche des Schornstein kopfes aufliegt (Fig. 4, 6, 9).

6. Luftabgasführung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Achse der Einlaßöffnung etwa senkrecht auf der die Achsen des Abgaszuges und des Zuluftzuges aufnehmenden Symmetrieebene steht (Fig. 4, 6, 9) .

7. Luftabgasführung nach Anspruch 5 und 6, gekenn zeichnet durch folgende Beziehungen:
der Abstand (H) ist größer als die maßgebliche Querschnittsabmessung (b) des Abgaszuges,
der Überstand (e) der Abdeckplatte über das Um rißprofil des Schornsteinkopfes beträgt 0- 8 cm, vorzugsweise 0,5 × (b),
der Gesamtquerschnitt (A _L) aller seitlichen Ein laßöffnungen des Zuluftzuges beträgt mindestens das 1,2fache des Querschnitts (A _Abg) des Abgas zuges.

8. Luftabgasführung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einem einzigen Abgaszug zwei Zuluftzüge zugeordnet sind, deren Einlaßöff nungen an vertikalen Seitenwänden des Schorn steinkopfes vorgesehen sind (Fig. 6).

9. Luftabgasführung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Abdeckplatte unmittelbar auf der Stirnfläche des Schornsteinkopfes auf liegt und dessen Querschnittsprofil vorzugsweise allseitig um einen bestimmten Überstand (e) überragt.

10. Luftabgasführung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Beziehungen:
der Überstand (e) beträgt 0-8 cm, vorzugsweise 0,5 × der maßgeblichen Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes,
der Abstand (H) ist mindestens zweimal, vorzugs weise viermal so groß wie die Querschnittsab messung (b).

11. Luftabgasführung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einem einzigen Abgaszug zwei nebeneinanderliegende Zuluftzüge zugeordnet sind, deren Eintrittsöffnungen sich an der Stirnfläche des Schornsteinkopfes befinden, fer ner, daß der Schornsteinkopf ohne Abdeckplatte ausgeführt ist und daß der Abstand (H) zwischen der Mündung des Abgaszuges und den Eintrittsöff nungen der Zuluftzüge mindestens viermal so groß wie die maßgebliche Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes ist (Fig. 7).

12. Luftabgasführung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einem einzigen Abgaszug zwei Zuluftzüge zugeordnet sind, die sich an gegen überliegenden Längsseiten des Abgaszuges paral lel zu diesem erstrecken (Fig. 8 bis 10).

13. Luftabgasführung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen der Zu luftzüge in der Stirnfläche des Schornstein kopfes liegen, ferner das eine Abdeckplatte im Abstand (h) über der Stirnfläche des Schorn steinkopfes vorgesehen ist, welche dessen Stirn fläche allseitig um einen bestimmten Überstand (e) überragt, und daß ferner folgende Bezie hungen vorliegen:
der Abstand (H) der Mündung des Abgaszuges über der Abdeckplatte ist mindestens viermal so groß wie die maßgebende Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes,
das Maß (h) beträgt 5/8 der Querschnittsabmes sung (b), mindestens 10 cm,
der Überstand (e) beträgt 0 bis 8 cm, vorzugs weise 5 cm (Fig. 8).

14. Luftabgasführung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen der Zu luftzüge an vertikalen Seitenwänden des Schorn steinkopfes vorgesehen sind, daß ferner eine Abdeckplatte auf der Stirnfläche des Schorn steinkopfes aufliegt, und daß folgende Bezie hungen vorliegen:
der Abstand (H) ist größer, vorzugsweise viermal so groß wie die maßgebende Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes,
der Gesamtquerschnitt aller Eintrittsöffnungen der Zuluftzüge ist etwa 1,2mal so groß wie der Abgasquerschnitt (Fig. 9).

15. Luftabgasführung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen der Zuluftzüge in der Stirnfläche des Schornstein kopfes liegen, ferner, daß der Schornsteinkopf ohne Abdeckplatte ausgeführt ist und daß der Ab stand (H) zwischen der Mündung des Abgaszuges und den Eintrittsöffnungen der Zuluftzüge min destens dreimal so groß ist wie die maßgebende Querschnittsabmessung (b) des Abgasquerschnittes ist (Fig. 10).