DE69803010T2

DE69803010T2 - Wärmetauscher und Zentralheizungskessel mit so einem Wärmetauscher

Info

Publication number: DE69803010T2
Application number: DE69803010T
Authority: DE
Inventors: Jan Bijsterbosch; Jan Busser
Original assignee: REMEHA FABRIEKEN BV
Current assignee: REMEHA FABRIEKEN BV
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: EP0889292B1; ATE211246T1; NL1006456C2; DE69803010D1; EP0889292A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für einen Zentralheizungskessel, wobei der Wärmetauscher als einteiliges Gussteil aus im Wesentlichen Aluminium hergestellt ist und eine Anzahl von Wänden aufweist, die auf der einen Seite einen Wasser führenden Kanal und auf der anderen einen Brennerraum begrenzen.
Ein einen solchen Wärmetauscher umfassender Zentralheizungskessel ist aus der Praxis bekannt und wird z. B. durch den Anmelder vermarktet unter der Typen- Bezeichnung W21c ECO und W28c ECO. Das Prinzip des W21c ECO wird in einer Broschüre des Anmelders vom Februar 1996 gezeigt. Die maximale Ausgabeleistung der bekannten Kessel beträgt jeweils 21 kW und 28 kW. Ein besonderer Vorteil des bekannten Kessels ist, dass er besonders kompakt ist. Z. B. ist die Einbautiefe des bekannten Boilers 350 mm. Ein anderer Vorteil des Wärmetauschers des bekannten Kessels ist, dass er als einteiliges Gussstück konstruiert ist, was zur Folge hat, dass seine Herstellung relativ einfach ist.
Die Ausgabeleistung eines Zentralheizungskessels ist unter anderem durch die Größe des benutzten Brenners bestimmt. Bei dem bekannten Kessel wird der Brenner, der im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist, an seiner einen Endseite freitragend aufgehängt. Wenn eine größere Ausgabeleistung gefordert ist, könnte die Länge des Brenners vergrößert werden. Wie auch immer, dies führt zu Problemen mit Blick auf die einseitige Aufhängung des Brenners. Zu alledem wird, als eine Konsequenz hieraus, die Einbautiefe des Zentralheizungskessels zu groß.
Eine andere Möglichkeit, die Ausgabeleistung des bekannten Kessels zu erhöhen, ist es, den Durchmesser des Brenners zu vergrößern. Obwohl dies für sich gesehen möglich ist, wird dann die Menge des abzuführenden Abgases zu einem Problem werden. Der bekannte Kessel umfasst einen einzelnen Abgaszug. In diesem einzelnen Abgaszug muss die Temperatur der Abgase so weit wie möglich reduziert werden, so dass so viel Wärme wie möglich von den Abgasen auf das zu heizende Wasser übertragen wird. Um eine korrekte Wärmeübertragung zu erreichen, erstrecken sich Stifte in den Abgaszug, die die Wärme übertragende Oberfläche vergrößern. Um das Abführen der größeren Menge des Abgases zu ermöglichen, müsste der Querschnitt des Abgaszuges vergrößert werden. Dies bedeutet, dass, um eine korrekte Wärmeübertragung aufrechtzuerhalten, die Stifte, die die Wärme übertragende Oberfläche vergrößern, länger ausgeführt sein müssten. Wie auch immer, dies ist nicht möglich, weil während des Gussvorganges des Wärmetauschers das geschmolzene Aluminium, das in die Leerräume fließt, um die Stifte zu bilden, bereits hart geworden ist bevor das Ende des Hohlraumes erreicht ist. In der Konsequenz ist eine weitere Verlängerung der Stifte nicht möglich aufgrund von Problemen in Bezug auf die Gusstechnik. Infolge der oben beschriebenen Probleme ist es nicht möglich, lediglich den Durchmesser des Brenners zu vergrößern, um die Ausgabeleistung des Zentralheizungskessels zu erhöhen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher für einen Zentralheizungskessel bereitzustellen mit einer größeren Ausgabeleistung als der bekannte Zentralheizungskessel, wobei der angestrebte Wärmetauscher besonders kompakt ist und infolge dessen geeignet, für einen Zentralheizungskessel, der wie der bekannte Kessel eine flache Einbautiefe hat.
Zu diesem Zweck wird der Wärmetauscher entsprechend der Erfindung als einteiliges Gussteil aus im Wesentlichen Aluminium hergestellt, wobei der Wärmetauscher die Merkmale nach Anspruch 1 umfasst.
Der als einteiliges Gussteil hergestellte Wärmetauscher kann in einer verhältnismäßig schnellen und effektiven Weise hergestellt werden. Das Vorhandensein von mehr als einem Abgaszug ermöglicht die Abführung einer größeren Menge von Abgas, während der Querschnitt des Abgaszuges klein bleiben kann, so dass trotzdem im Verhältnis zum Durchfluss-Querschnitt eine verhältnismäßig große Wärmeübertragungs-Oberfläche erhalten wird. Infolge der größeren abführbaren Abgasmenge kann ein größerer Brenner mit einer größeren Ausgabeleistung verwendet werden. Ausgabeleistungen bis zu 30 kW pro Abgaszug sind bei dem Wärmetauscher entsprechend der Erfindung möglich. Weil der Wärmetauscher entsprechend der Erfindung jetzt zwei parallele Abgaszüge umfasst, vorzugsweise Seite an Seite angeordnet, kann die flache Einbautiefe des bekannten Zentralheizungskessels eingehalten werden. Infolge dessen kann mit dem Wärmetauscher entsprechend der Erfindung ein Zentralheizungskessel vorgesehen werden mit einer größeren Ausgabeleistung als der bekannte Zentralheizungskessel, währenddessen derselbe Grad der Kompaktheit erreicht wird, besonders in Bezug auf die Einbautiefe. Nachdem die Wände, die den Brennerraum und die Abgaszüge begrenzen, wassergekühlt sind, wird eine optimale Wärmeübertragung auf das zu heizende Wasser erreicht, während zu alledem der Wärmetauscher auf effektive Weise gekühlt wird, so dass er an keiner Stelle überhitzt. Der einteilige Kern macht die Herstellung des Kerns und die Positionierung des Kerns in der Form verhältnismäßig einfach, so dass die Herstellung des Wärmetauschers verhältnismäßig einfach und auf entsprechend wirtschaftlich zu bevorzugende Weise vonstatten gehen kann.
Entsprechend einer weiteren Ausführung der Erfindung, gedacht für die Erhöhung der Effektivität eines Zentralheizungskessels umfassend einen Wärmetauscher entsprechend der Erfindung kann jeder der Abgaszüge des Wärmetauschers zwei gegenüberliegende Wände aufweisen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu diesen erstreckende Stifte aufweisen, welche die Wärmeaustausch-Oberfläche vergrößern und sich in dem betreffenden Abgaszug erstrecken.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Zentralheizungskessel, umfassend einen Wärmetauscher entsprechend der Erfindung. Es ist selbstverständlich, dass ein solcher Zentralheizungskessel die oben beschriebenen Vorteile in Bezug auf den Wärmetauscher hat.
Es sollte festgehalten werden, dass DE-A-34 27 957 einen Zentralheizungskessel offenbart, umfassend einen Wärmetauscher, wobei der Wärmetauscher als zweiteiliges Gussteil ausgeführt zu sein scheint, die einzeln hergestellt werden und nachfolgend miteinander verbunden werden. Der bekannte Wärmetauscher umfasst einen einzelnen Abgaszug. Die Probleme eines solchen Einzel- Abgaszuges sind oben in Bezug auf die W21c ECO- und W28c ECO-Geräte beschrieben. Die Wände des bekannten Wärmetauschers begrenzen auf einer Seite einen Wasser führenden Kanal und auf der anderen einen Brennerraum und den genannten einzelnen Abgaszug.
Weitere Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben und werden im Folgenden auf der Basis einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen spezifiziert.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmetauschers entsprechend der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht von der Ebene II-II von Fig. 1 gesehen; und
Fig. 3 ist eine perspektivische Prinzipansicht des wasserseitigen Kerns, der den Wasser führenden Kanal des Wärmetauschers entsprechend der Erfindung formen soll.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Wärmetauschers 1 entsprechend der Erfindung. Wie klar ersichtlich ist, wird der Wärmetauscher 1 als einteiliges Gussteil im Wesentlichen aus Aluminium hergestellt. Der Wärmetauscher umfasst eine Anzahl von Wänden 2, 3, 4; diese Wände begrenzen auf der einen Seite einen Wasser führenden Kanal 5 und auf der anderen Seite einen Brennerraum 6 und zwei parallele Abgaszüge 7, 8. Die Abgaszüge 7, 8 erstrecken sich vom Brennerraum 6 aus. Der Brennerraum 6 ist vorgesehen, einen Brenner aufzunehmen. Die Wände 2, 3, 4, die den Brennerraum 6 und die Abgaszüge 7, 8 begrenzen, sind dadurch Wasser gekühlt, dass der Wasser führende Kanal 5 sich dort entlang erstreckt. Der Wasser führende Kanal 5 ist so konstruiert, dass er mit einem einzelnen einstückig ausgeführten Kern 9 geformt ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Jeder Abgaszug 7, 8 umfasst zwei gegenüberliegende Wände 2, 3, die sich im Wesentlichen senkrecht zu diesen erstreckende Stifte 10 aufweisen, welche die Wärmeaustausch-Oberfläche vergrößern und sich in den betreffenden Abgaszug 7, 8 erstrecken. Das Strömungssystem des Wasser führenden Kanals kann als eine Reihenschaltung einer Anzahl von parallelen Kanalteilen angesehen werden. Für eine Erklärung von diesem beziehe ich mich auf Fig. 3, die zutreffend den Kern zeigt, aus dem der Wasser führende Kanal geformt wird, der aber ebenfalls als Darstellung des Wasser führenden Kanals selber angesehen werden kann. Wasser, das von einem Zentralheizungs- Rohrsystem kommt, tritt in den Wärmetauscher angrenzend an dessen Unterseite bei der Lage des Pfeils R ein. Von dort setzt es seinen Weg fort in ein Einlassteil 5a des Wasser führenden Kanals 5. Angrenzend an die Rückseite des Wärmetauschers 1 teilt sich der Kanal 5a in zwei getrennte Kanalteile 5b, 5c auf. Diese Aufteilung ist in Fig. 2 klar dargestellt. Im Kanal 5b ist eine Teilung 11 angeordnet, die das heiße Wasser dazu zwingt, wieder vorwärts zu fließen, um anschließend wieder aufzusteigen und wieder zurück auf die Rückseite hin zu fließen. Von der Rückseite fließt das Wasser dann in ein gemeinsames Kanalteil 5d, das die zwei Abgaszüge 7, 8 voneinander trennt. Auch in dem Kanal 5d ist eine Teilung 12 angeordnet, die vorsieht, dass das Wasser zuerst vorwärts fließt und dann nach oben, um nachfolgend wieder auf die Rückseite hin zu fließen, so dass sich das Wasser von dort wieder aufteilen kann und zu den folgenden zwei separaten Unterkanälen 5b' und 5c' fließen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich noch einmal, wonach das Wasser über 5b''' und 5c''' in einen gemeinsamen Kanal 5E fließt, woher das Wasser in den Einlass A des Zentralheizungs- Rohrsystems fließt. Mit einer solchen Ausführungsform des Wasser führenden Kanals 5 wird erreicht, dass alle Wände der Abgaszüge und des Brennerraums Wasser gekühlt sind, so dass eine optimale Effektivität erreicht wird und alle Teile des Wärmetauschers ausreichend gekühlt bleiben. Um eine leichte Reinigung der Abgaszüge zu erreichen und eine gute Erreichbarkeit des Brennerraums 6, sind dieser Brennerraum 6 und die Abgaszüge 7, 8 zumindest von einer Seite S zugänglich. Die Seite S ist in Fig. 2 deutlich gezeigt. Fig. 2 zeigt ebenfalls deutlich, dass der Wasser führende Kanal S einen im Wesentlichen m- förmigen Querschnitt hat, gesehen aus einer Richtung senkrecht auf eine horizontale Querschnittsebene II-II angeordnet in der Höhe der Abgaszüge 7, 8.
Der Wärmetauscher kann drei oder mehr Abgaszüge umfassen und anstelle eines zylindrischen Brennerraums 6 kann ein Brennerraum mit einer anderen Form verwendet werden.

Claims

1. Wärmetauscher für einen Zentralheizungskessel, wobei der Wärmetauscher (1) als einteiliges Gußteil aus im wesentlichen Aluminium hergestellt ist und eine Anzahl von Wänden (2, 3, 4,) aufweist, die auf der einen Seite einen wasserführenden Kanal (5) und auf der anderen Seite einen Brennerraum (6) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher wenigstens zwei parallele Abgaszüge (7, 8) aufweist, die sich vom Brennerraum (6) aus erstrecken, wobei der Brennerraum (6) zum Aufnehmen eines Brenners vorgesehen ist, und die Wände (2, 3, 4), welche den Brennerraum (6) und die Abgaszüge (7, 8) begrenzen, dadurch wassergekühlt sind, daß sich der wasserführende Kanal (5) entlang derselben erstreckt, und der wasserführende Kanal (5) aus einem einzelnen einteiligen Kern (9) gebildet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abgaszug (7, 8) zwei gegenüberliegende Wände (2, 3) aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu diesen erstreckende Stifte (10) aufweisen, welche die Wärmeaustauschoberfläche vergrößern und sich in den betreffenden Abgaszug (7, 8) erstrecken.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungssystem des wasserführenden Kanals (5) eine Reihenschaltung mehrerer paralleler Kanalteile ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserführende Kanal (5) einen einzelnen Einlaßteil (5a) aufweist, der sich in zwei erste, separate Kanalteile (5b, 5c) teilt, wobei sich die ersten, separaten Kanalteile (5b, 5c) in einem ersten, gemeinsamen Kanalteil (5d) treffen, wobei sich der erste, gemeinsame Kanalteil (5d) in zwei nachfolgende zweite separate Kanalteile (5b', 5c') teilt, wobei sich die nachfolgenden zweiten separaten Kanalteile (5b', 5c') in einem nachfolgenden gemeinsamen Kanalteil (d') treffen, wobei sich das Muster des gemeinsamen Kanalteils (5d) und der daran anschließenden zwei separaten Kanalteile (5b, 5c) sich mehrmals wiederholt, wobei ein letzter gemeinsamer Kanalteil (5e) in einer Auslaßöffnung endet.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) zwei parallele Abgaszüge (7, 8) aufweist, die voneinander durch zwei Wände (3) getrennt sind, welche ferner die gemeinsamen Kanalteile (5d, 5d') mit Ausnahme des letzten gemeinsamen Kanalteils begrenzen.

6. Wärmetauscher nach einem de vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerraum (6) und die Abgaszüge (7, 8) von wenigstens einer Seite (5) her zugängig sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserführende Kanal (5), senkrecht zu einer auf der Höhe der Abgaszüge (7, 8) angeordneten horizontalen Querschnittsebene (II-II) gesehen, einen im wesentlichen m-förmigen Querschnitt hat.

8. Zentralheizungskessel mit einem Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1-7.