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Die Erfindung bezieht sich auf gasbefeuerte Geräte und
insbesondere auf Installationen mit solchen Geräten.
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Die GB-A-1422503 bezieht sich auf eine gasbefeuerte
Heizvorrichtung mit erzwungener Druckluftzufuhr, mit einem
Gasbrenner, der in eine Brennkammer feuert. Bei einer
beschriebenen Anordnung zieht ein Extraktorgebläse, das in
Strömungsrichtung nach der Brennkammer angeordnet ist,
Verbrennungsluft in den Brenner und zieht außerdem
Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer in eine Abgasführung,
die dem Gebläse in Strömungsrichtung nachgeordnet ist. Ein
Sensor tastet den Druck des Brenngases ab, das in den Brenner
injiziert wird, und ein Regulator regelt entsprechend dem vom
Sensor abgetasteten Gasdruck die Luftströmung von einer
Einlaßleitung zum Brenner.
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Erfindungsgemäß weist eine Installation eine Vielzahl von
gasbefeuerten Geräten auf, mit je einem Einlaß für
Verbrennungsluft und einem Auslaß für durch das Gerät gebildete
Verbrennungsprodukte, wobei die Auslässe der Geräte mit einer
gemeinsamen Abgasleitung verbunden sind, mit einem Gebläse,
das mit der gemeinsamen Abgasleitung stromabwärts aller
Geräte verbunden und betätigbar ist, um Verbrennungsluft in
die Geräte und Verbrennungsprodukte aus den Geräten in und
durch die gemeinsame Abgasleitung zu leiten, wobei jedem
Gerät eine jeweilige selbstregulierende Ventileinrichtung
zugeordnet ist, die mit dem Verbrennungslufteinlaß des Gerätes
verbunden ist, um automatisch die Strömung der eingeführten
Verbrennungsluft in das zugeordnete Gerät auf eine vorbestimmte
Volumen-Strömungsrate einzuregeln.
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In dieser Beschreibung sind die Ausdrücke "stromaufwärts"
und "stromabwärts" relativ in bezug auf die Strömungsrichtung
von Verbrennungsprodukten durch die Abgasleitung hindurch
gemeint.
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Bei einer derartigen Installation kann ein einziges,
ausreichend starkes Gebläse vorgesehen werden, um den
erforderlichen Zug für alle Geräte über deren normale
Minimumbis Maximum-Ausgangsbereiche einzubringen.
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Darüber hinaus ergibt die Entwicklung von kleinen
Hochdruckgebläsen, wie beispielsweise Toroidal- bzw.
Seitenkanalgebläse, die Möglichkeit, daß die Abgasleitung
in der Installation eine sogenannte "Miniatur"-Abgasleitung
ist.
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Zur Zeit ist der Innendurchmesser von
"Miniatur"-Abgasleitungen, wenn bei Hausgeräten verwendet, z.B. bis
zu einem 20 kW-Ausgang, in der Größenordnung von 30 mm oder
weniger, z.B. 22 mm. Es ist daran gedacht, daß bei der Entwicklung
von stärkeren Gebläsen "Miniatur"-Abgasleitungen etwas größer
als 30 mm sein können, wenn bei kommerziellen Geräten verwendet.
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Ein Vorteil von Miniatur-Abgasleitungen, unterstützt
durch Hochdruckgebläse, gegenüber Abgasleitungen mit natürlichem
Zug besteht darin, daß erstere nicht nur bei vertikal
angeordneten Abschnitten der Abgasleitung arbeiten können,
sondern auch bei annähernd horizontal angeordneten Abschnitten
von Abgasleitungen.
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Darüber hinaus sind "Miniatur"-Abgasleitungen relativ
einfach zu installieren und sind weniger auffällig. Ein
horizontaler Abschnitt oder Lauf der Abgasleitung kann
beispielsweise um einen Teil einer Fußleiste in einem Raum
verlegt werden.
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Eine Steuerung der Volumen-Strömungsrate von
Verbrennungsluft durch einstellbare Ventileinrichtungen ist
besonders nützlich bei einem "Miniatur"-Abgasleitungssystem.
Die Volumen-Strömungsrate von Verbrennungsluft zu jedem Gerät
reagiert empfindlich auf Schwankungen in den Druckabfällen
sowohl an den Geräten als auch an den mit ihnen verbundenen
Abgasleitungen. Bei einer Miniatur-Abgasleitung sind die
Druckabfälle sowohl an den Abgasleitungen als auch an den
Geräten ähnlich, und daher beeinträchtigen Änderungen in der
effektiven Länge der Abgasleitung oder in der Anzahl von
Geräten, die mit der Abgasleitung verbunden sind, die
Strömungsraten zu jedem der einzelnen Geräte beträchtlich.
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Eines oder mehrere der Ventileinrichtungen kann bzw.
können ein druckempfindliches, selbstregulierendes Ventil sein.
Beispielsweise kann jedes derartige Ventil zwei untereinander
verbundene Kammern aufweisen, die durch eine Trennwand getrennt
sind, bestehend aus einem ortsfesten Wandteil, der eine Öffnung
enthält, die eine Verbindung zwischen den Kammern vorsieht,
und einer beweglichen Wand oder Membran, wobei jede
Kammerwand eine Öffnung darin aufweist, wobei die Öffnung der
einen der Kammern mit einem rohrartigen Bauteil verbunden ist,
der sich zur benachbarten Seite der Membran hin erstreckt und
nahe derselben endet, um eine Gasströmungs-Kontrollöffnung
zwischen dem Ende des rohrartigen Bauteils und der Membran
vorzusehen, wobei die Kontrollöffnung in der Größe variabel
ist, und zwar abhängig von der Stellung, die von der Membran
je nach der Druckdifferenz zwischen den Gasen in den beiden
Kammern eingenommen wird.
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Die bewegbare Wand oder Membran kann in Richtung auf eine
optimale Position federvorgespannt sein, um die Steuerung bzw.
Kontrolle der Relativstellungen der Membran und des Endes
des rohrartigen Bauteils zu erleichtern. Beispielsweise kann
eine federnde Einrichtung, wie eine Feder, so vorgesehen
werden, daß sie zwischen der beweglichen Wand oder Membran
und einer Kammerwand wirkt. Alternativ kann die Membran
selbst aus einem federnd-nachgiebigen Material hergestellt
sein, wie beispielsweise aus einem Gummi-Material, welches
in der Lage ist, sich federnd um eine optimale Stellung herum
zu biegen.
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Eines oder mehrere der Geräte kann bzw. können gasbefeuerte
Geräte von hohem Wirkungsgrad sein, d.h. Geräte, die einen
Wirkungsgrad von etwa 88 % oder mehr haben, oder wo die
Gaseinlaßtemperatur der Abgasleitung etwa 60ºC oder weniger
beträgt.
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Damit die Erfindung besser verständlich wird, soll diese
nun nur beispielsweise mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben
werden. Dabei zeigt
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Fig. 1 in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel der
Installation gemäß der Erfindung,
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von einem der
selbstregulierenden steuerventile, die bei der
Installation nach Fig. 1 verwendet werden, und
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Fig. 3 ein gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten
abgeändertes Ventil.
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Nach Fig. 1 weist eine Installation z.B. drei gasbefeuerte
Geräte, wie beispielsweise einen Wasserboiler oder
Durchlauferhitzer 1, einen Konvektor 2 und eine Brennstoff-
Effekt-Feuerung 3 auf. Jedes Gerät hat einen Einlaß 4 für
Verbrennungsluft und ein Auslaßrohr 6 für Verbrennungsprodukte,
die durch Verbrennung von Brenngas gebildet werden, das von
einer Gaszufuhr der Brennzone 5 zugeführt wird.
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Die Auslaßrohre 6 der Geräte sind mit einer gemeinsamen
Abgasleitung 7 verbunden. Stromabwärts den Verbindungen der
Rohre mit der Leitung ist ein elektrisch betriebenes Gebläse 8,
wie beispielsweise ein Toroidal- bzw. Seitenkanalgebläse, mit
der Leitung 7 verbunden und induziert Verbrennungsprodukte
durch die Auslaßrohre 6 hindurch aus den Geräten und in und
durch die Leitung 7 und induziert Verbrennungsluft durch die
Lufteinlässe 4 hindurch in die Geräte, und zwar als Folge des
induzierten Soges durch die Leitung hindurch.
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Ein druckempfindliches, selbstregulierendes Steuerventil 9
ist mit dem Lufteinlaß 4 jedes Gerätes verbunden. Die Gas-
Steuerventile steuern die Rate, mit welcher Verbrennungsluft
in die jeweiligen Geräte über den normalen Wärme-Ausgangsbereich
jener Geräte induziert wird.
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Die Konstruktion jedes Ventils 9 ist klarer aus Fig. 2
ersichtlich. Das Ventil weist ein Gehäuse 10 auf, das innen
durch eine Trennwand in zwei Kammern 11, 12 unterteilt ist.
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Die Trennwand weist einerseits einen ortsfesten Wandteil 13,
der mit einer Öffnung 14 versehen ist, die eine Verbindung
zwischen den Kammern erlaubt,und andererseits eine flexible
Membran 15 auf, die in der Öffnung des ortsfesten Wandteils 13
so angeordnet ist, daß sie diese schließt.
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Die Wand 16 der Kammer 11 ist mit einer Einlaßöffnung 17
versehen, über welche Verbrennungsluft in das Steuerventil
gelangt.
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Durch die Wand 18 der Kammer 12 erstreckt sich ein
rohrartiger Bauteil 19, der einen Auslaß 20 aus der Kammer
vorsieht. Der rohrartige Bauteil 19 erstreckt sich in
entgegengesetzter Richtung von der Kammerwand, um so ein
erstes rohrförmiges Teil 21 zu bilden, das sich außerhalb der
Kammer befindet und mit dem Lufteinlaß 4 des Gerätes verbunden
ist, der zur Brennzone führt, und um ein zweites rohrförmiges
Teil 22 zu bilden, welches sich von der Kammerwand nach innen
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erstreckt und dicht an der benachbarten Seite der Membran 15
endet. Eine Gasströmungs-Kontrollöffnung 23 ist zwischen dem
Ende 24 des rohrförmigen Teils und der Membran 15 begrenzt.
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Die Öffnung ist in der Größe variabel, und zwar in Abhängigkeit
von der Stellung der Membran 15 mit Bezug auf das Ende des
rohrförmigen Teils 22. Eine solche Stellung der Membran ist
abhängig von der Druckdifferenz zwischen den Kammern 11,12
auf den entgegengesetzten Seiten der Membran. Eine Änderung
der Luft-Strömungsrate verursacht eine Änderung der
Druckdifferenz, die eine Bewegung der Membran 15 zum oder weg
vom Ende 24 des rohrförmigen Teils 22 hervorruft, so daß die
Öffnung 23 in der Größe reduziert oder erhöht wird, mit der
Folge, daß die Strömungsrate der über das Steuerventil induzierten
Verbrennungsluft auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeführt
wird.
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Ein Abgasanschlußstück 25 ist am Ende der Leitung
stromabwärts des Gebläses vorgesehen, während das andere
Ende der Leitung bei 26 geschlossen ist. Die Leitung kann in
einer Karkasse oder Führung installiert werden, die zweckmäßig
eine Schachtführung sein kann, die außerdem die Gas- und/oder
Energie-Zufuhrleitungen aufnehmen kann. Die Abgasleitung 7 und
die Auslaßrohre 6 haben über ihre Länge hinweg eine
kontinuierliche oder geschlossene Form, d.h. sie sind entlang
ihren Längswänden "raumdicht" zwischen den Brennzonen und dem
Abgasanschlußstück 25.
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In der Installation ist jedes Gerät so ausbalanciert mit
Bezug auf den übrigen Teil des Systems, daß es mit
Verbrennungsluft bei einer geeigneten Strömungsrate über
den normalen erwarteten Wärmeausgangsbereich des Gerätes
hinweg beliefert werden kann. So ist das Gebläse stark genug,
um den maximal erforderlichen Strömungsraten (d.h. wenn jedes
Gerät den maximalen Wärmeausgang liefert) und den Druckabfällen
innerhalb des kompletten Systems, d.h. über das ganze
Abgasleitungs- und Rohrwerk und alle Geräte hinweg, gerecht
zu werden.
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Wie bereits erwähnt, wird die Zufuhr von Verbrennungsluft
zu den Geräten durch die selbstregulierenden oder automatischen
Steuerventile geregelt. Jedes Gerät kann beispielsweise durch
den Hersteller des Gerätes mit dem bereits angebauten
zugeordneten Ventil versehen werden. Jedes Steuerventil
regelt automatisch die Luftströmung zum Gerät auf eine
vorbestimmte Volumen-Strömungsrate, die z.B. durch den
Gerätehersteller eingestellt wird. Das Steuerventil gleicht
jede Länge der Abgasleitung und die Zufügung oder Wegnahme
von Geräten zur bzw. von der Installation aus, und zwar
innerhalb bestimmter oberer Grenzen. Luft wird durch jedes
Gerät hindurch gezogen, wenn das Gebläse 8 in Betrieb ist,
selbst wenn das Gerät nicht eingeschaltet ist, d.h. nicht zum
Verbrennen von Brennstoff in Betrieb ist.
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Das Betriebsprinzip des Steuerventils ist im großen und
ganzen etwa ähnlich dem Betrieb bekannter Arten von
Gasvolumenreglern. Bei der vorliegenden Installation müssen
die Ventile auf geringe Druckdifferenzen, in der Größenordnung
von wenigen Millibar, ansprechen und eine variabel begrenzte
oder abgemessene Öffnung 23 vorsehen, die sich aus der
Druckdifferenz ergibt, welche an der Öffnung 14 aufgebaut wird.
Beispielsweise wird durch eine Reduzierung der Volumen-
Strömungsrate im Auslaß 20 des Ventiles (die als Folge davon
auftritt, daß ein weiteres Gerät eingeschaltet und somit eine
Druckerhöhung in der Abgasleitung wegen mehr Abgase verursacht
wird) die Volumen-Strömungsrate von Luft durch die Steueröffnung
14 hindurch reduziert, die ihrerseits die Druckdifferenz an der
Steueröffnung und somit zwischen den Kammern auf entgegengesetzten
Seiten der Membran reduziert und dadurch die Membran veranlaßt,
sich unter ihrem Eigengewicht vom rohrartigen Bauteil 19
wegzubewegen. Dadurch wird die Größe der Öffnung 23 zwischen dem
Ende 24 des rohrartigen Bauteils 19 und der Membran 15
vergrößert, was zu einem Anstieg der Luft-Strömungsrate durch
den Auslaß 20 hindurch führt, um so die Luft-Strömungsrate auf
ein voreingestelltes Optimum zu bringen.
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Wenn die Strömungsrate im Auslaß 20 zunimmt, dann bewegt
sich die Membran 15 in Richtung auf das Ende 24 des rohrartigen
Bauteils und reduziert dadurch die Luft-Strömungsrate durch den
Auslaß 20 hindurch in einem Versuch, sie zum erwünschten
Optimum zurückzubringen.
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Diese voreingestellten Steuerventile 9 können sich selbst
konstant regulieren, um so die Luft-Strömungsraten in die
Geräte hinein in Richtung auf die Optimalwerte für diese
Geräte neu einzuregeln.
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Durch Anwendung einer Installation, wie oben beschrieben,
kann ein Baukasten-Heizungs- und -Heißwassersystem für einen
Gasverbraucher vorgesehen werden. Es versteht sich, daß eine
solche Installation durch Zufügen weiterer Geräte erweitert
werden kann. Der induzierte Sog, der in der Abgasleitung 7
erzeugt wird, bedeutet, daß die Abgasleitung bzw. der Kamin
unter negativen Druckbedingungen arbeitet, d.h. bei Drücken
unter Atmosphärendruck, und somit von Haus aus sicherer ist als
Abgasleitungen mit erzwungenem Zug, wobei aus letzteren Gase
durch irgendwelche Lecks ausgestoßen werden können, die in
die Umgebung, z.B. in einen Raum eines Hauses, gelangen.
Darüber hinaus liefert der induzierte Sog jederzeit eine
kontrollierte Ventilation durch jedes Gerät hindurch, da
die Steuerventile Luft durchlassen und in und durch die Geräte,
ganz gleich, ob die Geräte sich in der "Feuerungs"-Betriebsweise
befinden oder nicht. Dies liefert einen Beitrag bei der
Reduzierung von Kondensation und bei der Herstellung
komfortablerer Umgebungsbedingungen.
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Eine zentrale Steuerung kann für die einzelnen Geräte
vorgesehen sein, um z.B. -"EIN"- und "AUS"-Zeiten der Geräte
sowie die Temperaturen verschiedener Räume durch in der
Installation enthaltene Geräte zu steuern.
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Es versteht sich außerdem, daß die Installation auch in
Neubauten oder bestehenden Wohnblöcken oder Häusern eingesetzt
werden kann und daß, wo "Miniatur"-Abgasleitungen verwendet
werden, Miniatur-Abgasanschlüsse bzw. -muffen nur relativ
kleine Löcher in Außenwänden der Gebäude erfordern, in denen
die Installation vorgesehen worden ist. Das einzige Gebläse kann
sich innen im Raum oder Gebäude befinden und an einer Wand
nahe dem Abgasanschlußstück montiert sein.
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Der Einsatz von Geräten hohen Wirkungsgrades führt zu
relativ niedrigen Temperaturen in der Abgasleitung und
bedeutet, daß relativ kostengünstige Kunststoff-Abgasrohre
zur Bildung der Leitung verwendet werden können.
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Bei einer Abänderungsform der oben beschriebenen
Installation können die Relativstellungen der Membran 15 und
des Endes 24 des rohrartigen Bauteil teilweise durch eine
Feder 31 gesteuert werden, wie in Fig. 3 dargestellt,
die zwischen der Kammerwand 18 und der Membran wirkt und
an diesen befestigt ist. Die Konstruktion des Ventils nach
Fig. 3 ist sonst die gleiche wie in Fig. 2, und somit werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet und wird auf eine weitere
Beschreibung verzichtet. Bei einer derartigen abgeänderten
Anordnung kann das Steuerventil ohne weiteres in einer Lage
angeordnet oder ausgerichtet sein, die von der in Fig. 2
gezeigten aufrechten Stellung abweicht. Beispielsweise kann
das Steuerventil an seiner Seite oder horizontal oder sogar
auf dem Kopf stehend montiert sein.
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Außerdem können die Lufteinlässe zu den Steuerventilen,
d.h. die Einlässe 17 in der oben beschriebenen Installation,
mit einer gemeinsamen Luft-Zufuhrleitung verbunden sein. Bei
einer solchen Installation können die Geräte räumlich
abgedichtete Geräte sein, die Verbrennungsluft von außerhalb
des Gebäudes oder Wohnhauses einziehen, das den Raum oder
die Räume aufweist, der bzw. die die Installation enthält
bzw. enthalten. Die gemeinsame Luft-Zufuhrleitung und die
gemeinsame Abgasleitung können in einen gemeinsamen
Führungsschacht über wesentliche Teile ihrer Länge eingebaut
sein.