DE4026823A1 - Hot water boiler with two heat exchanger - has second heat exchanger to pre-heat combustion air - Google Patents

Hot water boiler with two heat exchanger - has second heat exchanger to pre-heat combustion air

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Abstract

The hot water boiler has a combustion chamber (4) to which a burner (5) is attached. The combustion chamber is mounted above a first heat exchanger (10) which is mounted above a second heat exchanger (13). A fan (16) draws the combustion gases out of the combustion chambers (10, 13) so that combustion air flows into the combustion chambers through the pipe (14) and then through the lower heat exchanger (13) where it is heated before flowing into the combustion chamber (10). The water to be heated flows into the lower part of the upper heat exchanger (10) and after flowing through the control valve (24) flows through the upper part of the upper heat exchanger (10) before returning to the storage tank (21). USE/ADVANTAGE - The temp. of the flue gases is reduced.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gerät zum Erwärmen von Wasser, insbesondere einem Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einem Wärmetauscher für das Wasser, einem Ventilator zum Absaugen der Verbrennungsgase und einem Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft unterhalb des Wärmetauschers für das Wasser, wobei der Wärmetauscher für das Wasser die Brennkammer umschließende und ferner ein sich unterhalb der Brennkammer befindliches Paket bildende, sich quer zum Strom der Verbrennungsgase erstreckende Plattenelemente aufweist. The invention is based on a device for heating of water, especially a hot water boiler, with a a burner on top of the device Combustion chamber, a heat exchanger for the water, one Fan for extracting the combustion gases and one Heat exchanger for preheating the combustion air below of the heat exchanger for the water, the heat exchanger for the water enclosing the combustion chamber and further a package located below the combustion chamber forming, transverse to the flow of combustion gases has extending plate elements.  

Um zu erreichen, daß bei derartigen Geräten die aus dem Gerät austretenden Verbrennungsgase mit ihrer Temperatur unter etwa 50°C liegen und demgemäß das Gerät als Brennwertkessel (Kondensationsgerät) arbeitet, besteht erfindungsgemäß der Wärmetauscher aus zwei je mit einem Einlaß und Auslaß versehenen Teilen, wobei der der Brennkammer abgekehrte Teil des Wärmetauschers den Eingang für das zu erwärmende Wasser aufweist und dem anderen, der Brennkammer zugekehrten Teil wirkungsmäßig vorgeschaltet ist. Dabei kann dem der Brennkammer zugekehrten Teil des Wärmetauschers in üblicher Weise ein Bypass zugeordnet sein, um dessen Eingang - vom anderen Teil des Wärmetauschers gespeist - immer Wasser mit einer Temperatur von etwa 60°C zuführen zu können.In order to achieve that with such devices combustion gases escaping the device with their temperature are below about 50 ° C and accordingly the device as Condensing boiler (condensing device) is working According to the invention, the heat exchanger consists of two each with one Inlet and outlet provided parts, the der Combustion chamber facing away from the heat exchanger entrance for the water to be heated and the other, the part facing the combustion chamber upstream is. It can face the combustion chamber Part of the heat exchanger in the usual way, a bypass be assigned to its input - from the other part of the heat exchanger - always water with a To be able to supply temperature of about 60 ° C.

In diesem der Brennkammer abgekehrten Teil des Wärmetauschers wird das vom Verbraucher mit etwa 30-40°C temperierte Wasser um etwa 20°C angewärmt. Dies hat einen entsprechenden Einfluß auf die Verbrennungsgase; sie werden von etwa 80-90°C auf etwa 30-40°C abgekühlt. Wenn sie dann im vorerwähnten Luftwärmeaustauscher weiter abgekühlt werden, verlassen die Verbrennungsgase das Gerät mit einer Temperatur von nur etwa 20-30°C. Damit ist auch die Kondensation sichergestellt, und es können auch durch ein nachgeschaltetes Neutralisationsgerät die üblichen Schadstoffe abgezogen werden.In this part of the heat exchanger facing away from the combustion chamber is the consumer with about 30-40 ° C tempered water warmed by about 20 ° C. this has a corresponding influence on the combustion gases; they are from about 80-90 ° C to about 30-40 ° C cooled down. If they are in the aforementioned air heat exchanger be cooled further, leave the combustion gases the device with a temperature of only about 20-30 ° C. This also ensures condensation, and it can also be done by a downstream neutralizer the usual pollutants are deducted.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.Further details of the invention will become apparent from the drawing  explained in the embodiments of the Invention are explained.

Fig. 1 und 2 zeigen je in schematischer Darstellung im senkrechten Schnitt einen Warmwasserheizkessel zum Betreiben einer Warmwasserheizung. Fig. 1 and 2 each show a schematic view in vertical section of a hot water boiler for operating a hot water heater.

In einem quaderförmigen, isolierten Gehäuse mit Vorderwand 1, Rückwand 2 und Abdeckung 3 befindet sich oben unter der Abdeckung 3 eine Brennkammer 4 mit einem z. B. durch Öl oder Gas betriebenen Brenner 5. Es hat ein nicht dargestelltes Gebläse für die Brennerluft. Der Brennkammer 4 ist ein Wärmetauscher 6 zugeordnet; er besteht aus Plattenelementen 7, die die Brennkammer 4 umschließen; in Richtung auf die Unterseite des Gerätes bzw. nach unten (Strömrichtung der Verbrennungsgase) befinden sich zwei übereinanderliegende Plattenelemente 7. Der Einlaß für den Wärmetauscher ist mit 8, der Auslaß ist mit 9 bezeichnet.In a cuboid, insulated housing with the front wall 1, back wall 2 and cover 3 at the top of the cover 3 a combustion chamber 4 with a z. B. burner operated by oil or gas 5 . It has a blower for the burner air, not shown. The combustion chamber 4 is assigned a heat exchanger 6 ; it consists of plate elements 7 which enclose the combustion chamber 4 ; in the direction of the underside of the device or downwards (flow direction of the combustion gases) there are two plate elements 7 lying one above the other. The inlet for the heat exchanger is 8 , the outlet is 9 .

Vom Wärmetauscher 6 aus gelangen die Verbrennungsgase nach unten zu einem aus sechs Plattenelementen 7 bestehenden weiteren Wärmetauscher 10 mit Einlaß 11 und Auslaß 12. In Strömungsrichtung der Verbrennungsgase folgt ein Wärmetauscher 13 im unteren Teil des Gehäuses mit einem Lufteinlaß 14 und einem Luftauslaß 15, der mit dem Brenner 5 in Verbindung steht, um ihm vorgewärmte Luft zuführen zu können. Die Verbrennungsgase hingegen werden von einem Ventilator 16 angesaugt, der die Verbrennungsgase über eine Kunststoffleitung 17 ins Freie treibt.From the heat exchanger 6 , the combustion gases pass down to a further heat exchanger 10 consisting of six plate elements 7 with inlet 11 and outlet 12 . In the flow direction of the combustion gases follows a heat exchanger 13 in the lower part of the housing with an air inlet 14 and an air outlet 15 , which is connected to the burner 5 in order to be able to supply preheated air to it. The combustion gases, on the other hand, are drawn in by a fan 16 , which drives the combustion gases out into the open via a plastic line 17 .

Im unteren Teil des Gehäuses ergibt sich eine Kondensation; das anfallende Kondensat gelangt bei 18 in eine Neutralisationseinrichtung 19, von der aus das Wasser bei 20 anfällt.Condensation occurs in the lower part of the housing; the resulting condensate arrives at 18 in a neutralization device 19 , from which the water is obtained at 20 .

Der Verbraucher des Wassers, z. B. eine Hausanlage ist bei 21 dargestellt, sie hat einen Vorlauf 22 und einen Rücklauf 23. Außerdem ist ein Vierwegehahn 24 vorgesehen; in seiner Normalstellung bewirkt er keinen Bypass; unter den schon erwähnten besonderen Temperaturbedingungen kann er in Bezug auf den Wärmetauscher 6 eine Rückführung des erwärmten Wassers, also einen Bypass zur Erzielung der gewünschten Wassertemperatur bilden.The consumer of water, e.g. B. a house system is shown at 21 , it has a flow 22 and a return 23rd In addition, a four-way valve 24 is provided; in its normal position it does not bypass; under the already mentioned special temperature conditions, it can form a return of the heated water with respect to the heat exchanger 6 , ie a bypass to achieve the desired water temperature.

Von der Hausanlage 21 gelangt das Wasser über den Rücklauf 23 zum Einlauf 11 mit einer Temperatur von etwa 30-40°C. Im Wärmetauscher 10 erfolgt ein Aufwärmen auf etwa 50-60°C. Vom Auslaß 12 gelangt das Wasser mit dieser Temperatur im Sinne des gestrichelten Pfeiles 25 zum Einlaß 8 in den Wärmetauscher 6. Hier wird das Wasser auf eine Temperatur von etwa 80°C gebracht. Es gelangt über den Vierwegehahn 24 zum Vorlauf 22 der Hausanlage 21.From the house system 21 , the water reaches the inlet 11 at a temperature of about 30-40 ° C. via the return 23 . The heat exchanger 10 heats up to about 50-60 ° C. From the outlet 12 , the water reaches this temperature in the direction of the dashed arrow 25 to the inlet 8 in the heat exchanger 6 . Here the water is brought to a temperature of around 80 ° C. It passes through the four-way valve 24 to the flow 22 of the house system 21 .

Für den Fall, daß das Wasser im Einlaß 8 nicht etwa 60°C erreicht, erfolgt das Eingreifen des Vierwegehahnes 24, indem er heißes Wasser vom Auslaß 9 dem Einlaß 8 zuleitet.In the event that the water in the inlet 8 does not reach about 60 ° C., the four-way tap 24 engages by supplying hot water from the outlet 9 to the inlet 8 .

Wichtig ist indessen, daß die aus dem oberen Wärmetauscher 6 mit etwa 80-90°C austretenden Verbrennungsgase im vorgeschalteten Wärmetauscher 10 auf etwa 30-40°C abgekühlt werden, bis schließlich im unteren Wärmetauscher 13 die Verbrennungsgase weiter abgekühlt und am Auslaß des Gerätes eine Temperatur von etwa 20-30°C annehmen werden.It is important, however, that the combustion gases emerging from the upper heat exchanger 6 with approximately 80-90 ° C are cooled in the upstream heat exchanger 10 to approximately 30-40 ° C until finally the combustion gases are further cooled in the lower heat exchanger 13 and one at the outlet of the device Temperature of about 20-30 ° C.

Unter diesen Voraussetzungen müssen natürlich die Wärmetauscher 10,1 3 entsprechend ausgebildet und gegen die Wirkungen des noch nicht neutralisierten Kondensats geschützt ausgeführt werden.Under these conditions, of course, the heat exchangers 10.1, 3 must be designed accordingly and must be protected against the effects of the condensate which has not yet been neutralized.

Die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase innerhalb des Gerätes ist durch Pfeile 26 angedeutet, wobei zu erwähnen ist, daß die Verbrennungsgase innerhalb der Wärmetauscher hin und her quer zur Pfeilrichtung geführt sind. Die Auslässe 9, 12 und 15 sind oben am zugehörigen Wärmetauscher angeordnet. Wie erwähnt befindet sich die Brennkammer 4 oben im Gerät; die Verbrennungsgase verlassen hingegen das Gerät unten am Gerät, und zwar dort, wo sich auch der Ventilator 16 befindet.The direction of flow of the combustion gases within the device is indicated by arrows 26 , and it should be mentioned that the combustion gases within the heat exchanger are guided back and forth across the direction of the arrow. The outlets 9, 12 and 15 are arranged on the top of the associated heat exchanger. As mentioned, the combustion chamber 4 is at the top of the device; the combustion gases, on the other hand, leave the device at the bottom of the device, specifically where the fan 16 is also located.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber dem Gerät gemäß Fig. 1 insbesondere durch die Anordnung der Plattenelemente 7 unterhalb der Brennkammer 4. Um zu erreichen, daß die Temperatur der Verbrennungsgase im Bereich des Eingangs 11 praktisch diejenigen des zu erwärmenden Wassers entspricht, ist der der Brennkammer 4 zugekehrte Teil 6 des Wärmetauschers wesentlich vergrößert worden, indem wesentlich mehr Plattenelemente 7 benutzt werden, und zwar vorzugsweise so, daß das unterhalb der Brennkammer 4 befindliche Paket des Teils 6 dem Paket entspricht, das den unteren Teil 10 bildet. Beide Pakete sollen hierbei 6-8 Plattenelemente 7 erhalten. Unter diesen Voraussetzungen wird sichergestellt, daß die Verbrennungsgase mit dem Verlassen des unteren Paketes (Teil 10) eine solche Temperatur aufweisen, daß innerhalb des Paketes eine Kondensation nicht mehr auszuschließen ist, während im oberen Paket durch den Bypass bzw. den Vierwegehahn 24 stets eine Verbrennungstemperatur sichergestellt wird, die eine Kondensation ausschließt (Temperatur im wesentlichen über 60°C). Um den durch eine Kondensation möglichen Schäden vorzubeugen, wird das den Teil 10 bildende Paket leicht auswechselbar und/oder durch Beschichtung od. dgl. geschützt.The exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from the device according to FIG. 1 in particular by the arrangement of the plate elements 7 below the combustion chamber 4 . In order to ensure that the temperature of the combustion gases in the area of the inlet 11 practically corresponds to that of the water to be heated, the part 6 of the heat exchanger facing the combustion chamber 4 has been substantially increased by using considerably more plate elements 7 , preferably in such a way that the package of part 6 located below the combustion chamber 4 corresponds to the package forming the lower part 10 . Both packages should receive 6-8 plate elements 7 . Under these conditions, it is ensured that the combustion gases have such a temperature when leaving the lower package (part 10 ) that condensation can no longer be ruled out within the package, while in the upper package the bypass or four-way valve 24 always has a combustion temperature is ensured, which excludes condensation (temperature essentially above 60 ° C). In order to prevent the possible damage from condensation, the package forming part 10 is easily exchangeable and / or protected by coating or the like.

Eine weitere Abkühlung der Verbrennungsgase erfolgt unterhalb des Teil 10 ausmachenden Paketes durch den Wärmetauscher 13, der zweckmäßigerweise nicht mit Raumluft, sondern mit Außenluft betrieben ist, um vergleichsweise geringe Ausgangstemperaturen für den Wärmetauscher zu erzielen.A further cooling of the combustion gases takes place below the package making up part 10 by the heat exchanger 13 , which is expediently not operated with room air but with outside air in order to achieve comparatively low starting temperatures for the heat exchanger.

Claims (7)

1. Gerät zum Erwärmen von Wasser, insbesondere Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einem Wärmetauscher für das Wasser, einem Ventilator zum Absaugen der Verbrennungsgase im Bereich des Gasaustritts am Gerät und einem Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft unterhalb des Wärmetauschers für das Wasser, wobei der Wärmetauscher für das Wasser die Brennkammer umschließende und ferner ein sich unterhalb der Brennkammer befindliches Paket bildende Plattenelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher für das Wasser aus zwei, je einen Einlaß (8, 11) und einen Auslaß (9, 12) aufweisenden Teilen (6, 10) besteht, wobei der der Brennkammer (4) abgekehrte Teil (10) den Eingang (11) für das zu erwärmende Wasser aufweist und dem anderen, der Brennkammer (4) zugekehrten Teil (6) vorgeschaltet ist in der Weise, daß das vom Verbraucher kommende Wasser zunächst dem der Brennkammer abgekehrten Teil (10) und von diesem dem der Brennkammer zugekehrten Teil (6) zuleitbar ist. 1.Device for heating water, in particular a hot water boiler, with a burner with a combustion chamber at the top of the device, a heat exchanger for the water, a fan for extracting the combustion gases in the area of the gas outlet on the device and a heat exchanger for preheating the combustion air below the Heat exchanger for the water, the heat exchanger for the water comprising plate elements enclosing the combustion chamber and also forming a package located below the combustion chamber, characterized in that the heat exchanger for the water consists of two, one inlet ( 8, 11 ) and one outlet (9, 12) having parts (6, 10), wherein the combustion chamber (4) facing away part (10) the input (11) for the water to be heated and the other, the combustion chamber (4) facing part (6 ) is connected upstream in such a way that the water coming from the consumer first comes to that of the boiler mer turned part ( 10 ) and from this the combustion chamber facing part ( 6 ) can be fed. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wärmetauscher für das Wasser gebildete Paket (wärmetechnisch) in praktisch gleich große Teile (6, 10) aufgeteilt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the package formed by the heat exchanger for the water (thermally) in practically the same size parts ( 6, 10 ) is divided. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile aus quer zur Hauptströmungsrichtung (26) verlaufenden Plattenelementen (7) gebildet sind, die in jedem Paket parallel zueinander angeordnet sind und eine Verbrennungsgasführung hin und her bewirken.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that both parts of transverse to the main flow direction ( 26 ) extending plate elements ( 7 ) are formed, which are arranged parallel to each other in each package and cause a combustion gas flow back and forth. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (6, 10) 6-8 Plattenelemente (7) aufweisen.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the two parts ( 6, 10 ) have 6-8 plate elements ( 7 ). 5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Teil (6) gebildeten Paket ein Bypass mit Vierwegehahn (24) zur Sicherstellung einer Wassertemperatur von in etwa 60°C zugeordnet ist, während das andere Paket leicht auswechselbar und/oder durch Beschichtung od. dgl. gegen Kondensationsbildung widerstandsfähig ausgeführt ist. 5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the package formed by the part ( 6 ) is assigned a bypass with four-way valve ( 24 ) to ensure a water temperature of about 60 ° C, while the other package is easily replaceable and / or by coating or the like. Is made resistant to the formation of condensation. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Brennkammer (4) abgekehrte Teil (10) zur Abkühlung der Verbrennungsgase praktisch auf die Temperatur des dem Gerät zugeführten, zu erwärmenden Wassers bemessen ist.6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the part ( 10 ) facing away from the combustion chamber ( 4 ) for cooling the combustion gases is practically dimensioned to the temperature of the water to be heated supplied to the apparatus. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (14) des Wärmetauschers (13) für die Verbrennungsluft mit der Außenluft (Eingang außerhalb des Gebäudes, in dem das Gerät installiert ist) in Verbindung steht.7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the input ( 14 ) of the heat exchanger ( 13 ) for the combustion air with the outside air (input outside the building in which the device is installed) is connected.
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