DE8012552U1 - Abwaermeverwerter fuer kessel, insbesondere klein-heizkessel - Google Patents

Description

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Fernand Thirion, B-5920 Perwez (Belgien) und
Michel Doehaerd, B-1477 Maransart (Belgien)

Abwärmeverwerter für Kessel, insbesondere Klein-Heiz- | kessel Z

Die Erfindung geht aus von einem Abwärmeverwerter für § Kessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kessel der hier betrachteten Art finden weitverbreitet ■ Anwendung in Zentralheizungsanlagen, insbesondere von I Wohngebäuden, aber auch von nicht zu großen gewerblichen Unternehmungen. Das Arbeitsmedium ist im allgemei- | nen Wasser. Die zu schaffende Einrichtung soll aber ;^:i auch für Kessel geeignet sein, die mit einem anderen ■ Medium betrieben werden, das auch gasförmig, insbeson- -^: dere Luft sein kann. '

Bei solchen Klein-Heizkesse In gelangen die Verbren- J nungsabgase, hinfort kurz Rauchgas genannt, aus dem i Verbrennungsraum direkt in den Kamin. Die Temperatur \ des Rauchgases liegt am Eingang in den Kamin beispielsweise in der Größenordnung zwischen 190 und 400 C.

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i-; . Dadurch geht bei Klein-Heizanlagen eine beträchtliche pj · Wärmemenge verloren.

κ Diese Kessel sind somit mit einem mäßigen thermischen

Wirkungsgrad behaftet. Unter thermischem Wirkungsgrad

wird hier das Verhältnis der vom Arbeitsmedium bzw.

-fluid aufgenommenen Wärmemenge zu der Wärmemenge ver-

(| standen, die in dem Brennstoff enthalten ist, der dem

Verbrennungsprozeß zugeführt wird.

Demnach ist es Aufgabe der im Anspruch 1 definierten Erfindung, einen in Verbindung mit Klein-Heizkesseln einsetzbaren Abwärmeverwerter anzugeben, der den thermischen Wirkungsgrad von Heizungsanlagen verbessert.

Hierzu ist der eigentlichen Brennkammer des Kessels ein als Hohlkörper ausgebildeter und mit mindestens einem Gasführungskanal versehener Wärmetauscher nachgeschaltet, dessen Wände einerseits vom Arbeitsmedium und andererseits vom Rauchgas bestrichen sind. In diesen Wärmetauscher gelangen die Verbrennungsgase aus dem Brennraum durch einen Rauchgasauslaß. Am anderen Ende ist der Rauchgaskanal entsprechend dem Rauchgasabzug gestaltet. Außerdem ist mindestens eine Gasklappe eingebaut.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Rauchgaskanal die Form einer Serpentine bzw. einer Schlange haben.

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Eine andere Ausgestaltung besteht darin, den Hohlkörper allseitig, natürlich mit Ausnahme der Öffnung zum Brennraum, mit einer Wärmeisolierung zu umgeben. Hierfür ist Stein- oder Schlackenwolle besonders geeignet.

Die erwähnte Gasklappe kann schließlich in vorteilhafter Weise für die Zeit, in welcher der Brenner nicht in Betrieb ist, durch einen Antrieb in Schließstellung verbringbar sein.

Einzelheiten und damit erzielte Vorteile des Gegenstandes der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles einer mit einem Klein-Heizkessel bzw. dessen Innenwand fest verbundenen Abwärmeverwertungseinrichtung sowie aus der zugehörigen Zeichnung hervor; in dieser zeigen:

Fig. 1 die Ansicht eines mit einem Abwärmeverwerter ausgestatteten Klein-Heizkessels, der seinerseits mit einem Kamin in Verbindung steht und

Fig. 2 die Seitenansicht des Kessels mit Abwärmeverwerter und Kamin gemäß Fig. 1, im Schnitt.

Nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Kessel 1 mit einem Brenner 2 ausgerüstet, der mit flüssi-

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gem Brennstoff zusammen mit Luft betrieben wird, deren Zutritt durch eine Klappe 6 absperrbar ist. Natürlich ist der gleiche Abwärmeverwerter auch für mit festen bzw. gasförmigen Brennstoffen betriebene Kessel geeignet. Der Kessel weist eine Brennkammer 1' auf, in welche in dem beschriebenen Falle durch den Brenner 2 dosiert Luft sowie Brennstoff eingespeist und verbrannt wird. Die Verbrennungsgase, Kurz Rauchgas genannt, verlassen die Brennkammer 1' durch einen Rauch- / gas- Auslaß 3, der in eine Wärmetauscher-Schlange 5 führt. Die Schlange mündet in einen Rauchgasabzug 11, der seinerseits in dem Kamin 4 endet.

Die Schlangenform der Wärmeübertragerpartie ist hier nur beispielsweise angegeben. Der Abwärmeverwerter ist ebenso wirksam, wenn die gasseitige Übertragerfläche etwa durch zickzackförmige oder kammförmige Gasführung oder durch Einbau von Parallelwänden vergrößert wird.

In jedem Falle steht der Rauchgaskanal, hier die Schlange 5, in direkter Verbindung mit der Brennkammer 1'. Im Rauchgas··- Abzug 11 befindet sich eine Drossel-Rauchgasklappe 7, die nur in Öffnungsstellung ein Entweichen des Rauchgases aus der Schlange 5 in den Kamin 4 erlaubt. In ihrer Schließstellung sperrt also die Rauchgasklappe 7 den Rauchgasabzug 11 ab.

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Nach diesem Beispiel ist die Schlange 5 in zwei vollständigen Windungen, gerechnet vom Rauchgasauslaß 3
an, bis zum Rauchgasabzug 11 längs der Kesselwände
geführt. Der von der Schlange 5 und der Wand des
Kessels 1 gebildete Baukörper weist außen eine Isolierschicht 9 auf, die hier aus Steinwolle besteht; natür- p lieh ist auch jede andere nicht brennbare Isolierung |

geeignet. Über der Isolierung liegt ein Mantel 10. g

Somit sind Wärmeverluste soweit wie möglich vermieden. |

Die Rauchgasklappe 7 ist durch einen Antrieb 8 betätig- f

bar. Sofern ein ölbetriebener Brenner 2 Anwendung fin- t det, ist ein elektromechanischer Antrieb 8 zweckmäßig. f

Für andere Brennstoffe kann auch ein pneumatischer ?

oder ein hydraulischer Antrieb 8 in Betracht kommen. $

Im gegebenen Falle schließt der Antrieb 8 die Rauch- I

gasklappe 7, sobald der Brenner 2 nicht arbeitet. |

Gleichzeitig ist die Luftklappe 6 geschlossen. Anderer- f

seits sind beim Anlaufen des Brenners 2 die Luftklappe f.

sowie - durch den Antrieb 8 - die Rauchgasklappe 7 I geöffnet. |

Sobald - im hier angenommenen Fall der Ölfeuerung - | der Brenner 2 arbeitet, erfolgt im eigentlichen Brenn- |

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raum 1¹ die Verbrennung und es entweichen die Verbrennungsgase durch die Schlange 5 und durch den Rauchgasabzug 11 in den Kamin 4. Somit wirkt die Schlange 5 als Wärmetauscher. Das Rauchgas kühlt sich in der Schlange ab; die dem Rauchgas innerhalb der Schlange entzogene Wärmemenge wird auf die Kesselwand übertragen und dient somit in vorteilhafter Weise zur Erwär-

p mung des Wassers. Am Eingang in den Rauchgasabzug könn

te das Rauchgas bis auf die Größenordnung von etwa 100⁰C heruntergekühlt sein.

Diese Wärmeübertragung erfolgt in der Schlange 5 gleichfalls, wenn der Brenner nicht arbeitet; da aber ρ die Klappen 6 und 7 geschlossen sind, gibt es im

Kessel und in der Schlange keine Gasströmung. Wären

hingegen diese Klappen geöffnet, dann würde sich eine

ansteigende Strömung vom Lufteinlaß 6 beim Brenner 2

bis zum Rauchgasabzug 11 durch die Schlange 5 einstellen, was zu einem Abkühlen von Kessel und Schlange

f führte. Dieser Nachteil ist dadurch vermieden, daß die

fi Klappen 6 und 7 geschlossen sind, wenn der Brenner

|.^; nicht in Betrieb ist. Bei feststoff gefeuerten Kesseln

sind diese Klappen thermostatgesteuert.

Der Querschnitt der Schlange bleibt vorteilhafterweise vom Rauchgasauslaß 3 an über die gesamte Länge der Schlange konstant.

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Durch diese Maßnahmen ist der thermische Wirkungsgrad erheblich größer als bei bekannten gleichartigen Kesseln; aus einer bestimmten Brennstoffmenge gelangt eine größere Wärmemenge in das Heizwasser bzw. es ist zum Erreichen einer bestimmten Heizwassertemperatur eine geringere Brennstoffmenge erforderlich.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß sich der Abwärmeverwerter auch nachträglich noch in vorhandene Kesselkonstruktionen einfügen läßt. Hieraus ergibt sich ein erweiterter Anwendungsbereich des Abwärmeverwerters.

Je nach dem speziellen Anwendungsfall läßt sich der Abwärmeverwerter mit einer anderen Anzahl von Windungen der Schlange 5 bauen. Für eine geringe Bauhöhe des Kessels wird man mit einer Windung auskommen, während für besonders große Bauhöhen auch mehr als zwei Windungen in Betracht kommen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Ausbildung des Wärmetauschers als Schlange nur eine der Gestaltungsmöglichkeiten ist. Gleichwertig ist jede andere Formgestaltung, welche die rauchgasseitige Fläche vergrößert. Eine Alternative besteht darin, die Schlange über einen erheblich größeren Bereich der Kesselwand zu

führen. Andere Alternativen bestehen in einer Gasführung durch doppelwandig ausgeführte Kesselinnenwände, ferner in einer Flächen vergrößerung durch Ripper u.dgl., schließlich in einer Gasumlenkung durch wärmeübertragende Umlenkflächen·

Claims (7)

• · · t It ···· < I I · Fernand Thirion, B-5920 Perwez (Belgien) und Michel Doehaerd, B-1477 Maransat (Belgien) Ansprüche

1.) Abwärmeverwerter für Kessel, insbesondere Klein-Heizkessel für Wohnhäuser und Gewerbebetriebe mit einem Wasserraumkessel, einer Verbrennungseinrichtung für den Brennstoff, einer Verbrennungsluftzuführung und einem Rauchgasabzug,

dadurch gekennzeichnet,

daß mit dem Brennraum (1*) des Kessels (1) ein einen Hohlraum umgebender Wärmetauscher (z.B. 5) fest verbunden ist, in den ein Rauchgasauslaß (3) mündet und der einen in Richtung zum Kamin (4) gelegenen Rauchgasabzug (11) aufweist, und daß wenigstens eine Klappe (6;7) eingebaut ist.

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2.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmetauscher als Rauchgasschlange (5) gestaltet ist.

3.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rauchgasschlange (5) mit mindestens zwei Windungen ausgeführt ist.

4.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die nicht vom Rauchgas bestrichenen Flächen des Hohlraumes zum Kessel (1) mit einer Isolierschicht (9) bekleidet sind.

5.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kessel (1) mit einem ölverbrennenden Brenner (2) ausgerüstet und daß wenigstens eine Klappe (6;7) bei nichtarbeitendem Brenner durch einen Antrieb (8) in Schließstellung verbringbar ist.

6.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine steuerbare Luftklappe (6) in der Verbren nungsluftzufuhrung liegt.

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7.) Abwärmeverwerter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine steuerbare Rauchgasklappe (7) im Rauchgas abzug (11 ) liegt.