DE8507953U1

DE8507953U1 - Flue gas heat exchangers for heating boilers

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Publication number: DE8507953U1
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Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1985-05-30

Description

.·.·..- *>·..' '..·...' (15 200) Abgas-Wärmetauscher für Heizungskessel. ·. · ..- *> · .. '' .. · ... '(15 200) Flue gas heat exchangers for heating boilers

Die Neuerung betrifft einen Abgas-Wärmetauscher für Heizungskessel, insbesondere Brennwertkessel zur Abkühlung des Abgases bis zur Kondensation, der aus einem Gehäuse mit Wärmetauschflächen zur Durchleitung wärmeabgebender und warmeaufnehmender Medien besteht.The innovation relates to an exhaust gas heat exchanger for heating boilers, in particular condensing boilers for cooling of the exhaust gas to the point of condensation, which consists of a housing with heat exchange surfaces for conduction heat-emitting and heat-absorbing media.

Derartige Wärmetauscher sind allgemein bekannt und für die verschiedensten Wärmetauschaufgaben in Benutzung, wobei es im vorliegenden Fall jedoch um einen speziellen Anwendungszweck eines solchen Wärmetauschers geht, nämlich die Abkühlung von Heizgasen bis herunter zur Kondensation, wofür Wärmetauscher der eingangs genannten Art nicht ohne weiteres geeignet sind. Kondensatheizkessel, die auch als sogenannte Brennwertkessel bezeichnet werden, sind inzwischen allgemein bekanntgeworden und unterscheiden sich von "normalen" Heizkesseln bezüglich ihrer Betriebsweise dadurch, daß die Heizgase gezielt bis zur Kondensation heruntergekühlt werden, was voraussetzt, daß der Rücklauf für derartige Heizkessel entsprechend niedrige Temperaturen haben muß, um die Heizgase im unteren Bereich des Heizkessels entsprechend abkühlen zu können. Der vom notwendigen Kondensatsammeiraum derartiger Kessel abgehende Abgasstutzen ist bspw. aufgrund der Abkühlung der Heizgase praktisch nur nochSuch heat exchangers are generally known and are used for a wide variety of heat exchange tasks, but in the present case it is a special application of such a heat exchanger, namely the cooling of heating gases down to condensation, for which heat exchangers of the type mentioned are not readily suitable. Condensate boilers, which are also known as condensing boilers, are now well known and differ from "normal" boilers in terms of their mode of operation in that the heating gases are specifically cooled down to condensation, which requires that the return for such boilers have correspondingly low temperatures must in order to be able to cool the hot gases in the lower part of the boiler accordingly. The exhaust gas connection leading from the necessary condensate collection space of such boilers is practically only due to the cooling of the heating gases, for example

handwarm. Problematisch sind dabei Heizperioden mit hohem Wärmebedarf, da in solchen Perioden der aus dem Heizkreis kommende Rücklauf, soweit dafür nicht andere Maßnahmen getroffen werden, in der Regel nicht die entsprechend niedrige Temperatur hat, d.h., eine "Vollkondensation", die an sich wünschenswert ist, kann in solchen Perioden mit derartigen Kesseln praktisch nicht erreicht werden. Da das in baulicher Hinsicht einfachste Konstruktionskonzept für derartige Brennwertkessel darin besteht, unter der vertikal orientierten Brennkammer entsprechend große und auch ausreichend lange Wärmetauschflächen anzuordnen und darunter wiederum den Kondensatsaromelraum, ergeben sich für Heizkessel dieser Art im höheren Leistungsbereich relativ hohe Gehäuseabmessungen, insbesondere dann, wenn in Rücksicht auf die Problematik bei höherem Wärmebedarf Zusatzwärmetauschfläche mit untergebracht werden soll, um durch Zufuhr eines zusätzlichen Kühlmediums die in solchen Perioden erwartbare nicht ausreichende Abkühlung der Abgase dennoch zu erreichen.lukewarm. Heating periods with high heat demand are problematic, as the off in such periods The return flow coming into the heating circuit, unless other measures are taken, generally not which has a correspondingly low temperature, i.e. "full condensation", which is desirable in itself, can practically not be achieved in such periods with such boilers. As the simplest construction concept for such Condensing boiler consists in correspondingly large and also under the vertically oriented combustion chamber to arrange sufficiently long heat exchange surfaces and underneath in turn the condensate aroma space For boilers of this type in the higher output range, relatively large housing dimensions, in particular if, in consideration of the problem with a higher heat requirement, additional heat exchange surface is to be accommodated by supplying an additional Cooling medium to still achieve the insufficient cooling of the exhaust gases expected in such periods.

Der Neuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art, einen Abgas-Wärmetauscher zu schaffen, der neben dem eigentlichen Brenngaskessel aufgestellt und abgasseitig mit diesem verbunden werdenThe innovation is accordingly based on the task starting from a heat exchanger of the type mentioned at the outset, to create an exhaust gas heat exchanger, which are set up next to the actual fuel gas boiler and connected to it on the flue gas side

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kann und der die Zufuhr unterschiedlicher Wärmetfägermedien zuläßt, nämlich einerseits Rücklaufwaeser aus dem angeschlossenen Heizungssystem und zusätzlich von Kühlluft, die ja in Perioden höheren Wärmebedarfs in Form mehr oder weniger kalter Außenluft zur Verfügung steht.can and the supply of different heat transfer media allows, namely on the one hand return water from the connected heating system and additionally of cooling air, which in periods of higher heat demand in the form of more or less cold outside air is available.

Diese Aufgabe ist mit einem Abgas-Wärmetauscher der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst.This task is with an exhaust gas heat exchanger of the type mentioned according to the innovation by the Features listed in the characterizing part of the main claim solved.

Da der dem Brennwertkessel nachzuschaltende Wärmetauscher dieser Art die Abgase schon beträchtlich heruntergekühlt zugeführt erhält, kann die Wärmetauschfläche des Gas'/Flüssigkeitswärmetauschers entsprechend stark aufgegliedert und damit entsprechend großflächig, aber auf engsten Raum konzentriert ausgebildet werden, wofür Wärmetauscher in Form von gasseitig berippten Rohren oder in Form eines Lamellenblockes, der von einem oder mehreren Rohrzügen durchgriffen wird, zur Verfügung stehen. Unter diesem das Oberteil bildenden Wärmetauscher ist dann im Unterteil des Wärmetauschergehäuses ein Gas-/Gas-Wärmetauscher angeordnet, durch den die Kühlluft üu Querstrom zum von oben nach unten durchströmenden und schon weitgehend abgekühlten Abgas geführt wird,Since the heat exchanger of this type, which is to be connected downstream of the condensing boiler, already reduces the exhaust gases considerably Is supplied cooled down, the heat exchange surface of the gas / liquid heat exchanger correspondingly strongly subdivided and thus correspondingly large-scale, but concentrated in the smallest of spaces be designed, for which heat exchangers in the form of tubes with ribs on the gas side or in the form of a lamellar block, which is penetrated by one or more pipe trains are available. Under this The heat exchanger forming the upper part is then a gas / gas heat exchanger in the lower part of the heat exchanger housing arranged through which the cooling air üu cross flow to the top to bottom flowing through and exhaust gas that has already largely cooled down is routed,

was mittels eines geeigneten Gebläses erfolgt. Die das Unterteil des Wärmetauschers aufgewärmt verlassende Kühlluft kann dabei ohne weiteres unter Verwendung eines entsprechenden Verteilersystems zur Wohnraumbelüftung mit insoweit vorgewärmter Frischluft ausgenutzt werden, wobei es ohne großen Aufwand möglich ist, ein Teil dieser aufgewärmten Frischluft auch dem Brenner des zugehörigen Brennwertkessels zuzuführen.which is done by means of a suitable fan. the Cooling air leaving the lower part of the heat exchanger warmed up can easily be done using a corresponding distribution system for ventilation of the living space with fresh air that has been preheated to that extent be used, whereby it is possible without great effort, part of this warmed up fresh air also to be fed to the burner of the associated condensing boiler.

Der neuartige Abgas-Wärmetauscher und vorteilhafte Weiterbildungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The novel exhaust gas heat exchanger and advantageous further training forms are described below with reference to the graphic representation of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigt schematischIt shows schematically Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher;1 shows a longitudinal section through the heat exchanger; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher;Fig. 2 is a plan view of the heat exchanger;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine einen Kühlluftdurchströmkanal bildende Tasche und3 shows a section through a pocket forming a cooling air throughflow channel, and FIG

Fig. 4 einen Schnitt durch das Unterteil des Wärmetauschere längs Linie IV/IV in Fig. 1 in besonderer Ausführungsform.4 shows a section through the lower part of the heat exchanger along line IV / IV in FIG. 1 in special embodiment.

Wie aus der Fig. 1 erkennbar, ist im Oberteil Z des insgesamt von oben nach unten vom wärmeabgebenden gasförmigen Medium (Abgas) durchströmbaren Gehäuse 1 die Wärmetauschfläche als Gas-VFlUssigkeits-Wärme-As can be seen from Fig. 1, is in the upper part Z of the Housing 1 through which the heat-emitting gaseous medium (exhaust gas) can flow from top to bottom the heat exchange surface as gas-liquid-heat

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tauscher 2 ausgebildet, wobei dieser Teil abgasseitig offen in das Unterteil II übergeht, in dem ein Gas-/Gas-Wärmetauscher 3 angeordnet ist, unter dem abströmseitig eine Kondensatsammelkammer 4 mit Abgasabströmstutzen 5 sitzt. Am Gehäuse des Unterteiles II sind kühlgasseitig Zu- und Abströmstutzen 6, 7 für die Zu- und Ableitung der Kühlluft vorgesehen, die gemäß Fig. 2 mittels eines Gebläses 10 durch das Unterteil II gedrückt wird. Der Gas-/Flüssigkeii:s-Wärmetauscher 2 des Oberteiles I ist als gasseitig berippter Rohrwärmetauscher 8 ausgebildet und zwar, wie dargestellt, in Form eines Lamellenblockes, der von einer wasserführenden Rohrleitung durchgriffen wird. Der darunter befindliche Gas-/Gas-Wärmetauscher 3 ist in Form eines senkrecht und quer durchströmbaren Taschenwärmetauschers 9 ausgebildet, der noch näher erläutert wird. Oben aufsitzend ist ein geeigneter Zuströmkasten 1* für die Zuleitung und Verteilung des Abgases vorgesehen. Bei dieser Ausbildung steht natürlich nichts »ntgegen, das Oberteil I und dci« Unterteil II ggf. aus separaten, gasdicht gegeneinander anschließbar ausgebildeten Gehäuseteilen s:u bilden.formed exchanger 2, this part being open on the exhaust side merges into the lower part II, in which a Gas / gas heat exchanger 3 is arranged, under which a condensate collection chamber 4 with exhaust gas outflow nozzle 5 is seated on the outflow side. On the housing of the lower part II cooling gas side inlet and outlet nozzles 6, 7 are provided for the inlet and outlet of the cooling air, the 2 is pressed by means of a fan 10 through the lower part II. The gas / liquid heat exchanger 2 of the upper part I is designed as a tubular heat exchanger 8 with ribs on the gas side, specifically as shown, in the form of a lamellar block, which is penetrated by a water-carrying pipeline. The gas / gas heat exchanger 3 located underneath is in the form of a vertical and transverse flow Pocket heat exchanger 9 formed, which will be explained in more detail. Sitting on top is a suitable one Inflow box 1 * intended for the supply and distribution of the exhaust gas. In this design, of course, there is nothing wrong with forming the upper part I and the lower part II, if necessary, from separate housing parts which can be connected to one another in a gastight manner.

Wie bereits erwähnt/ ist am zu- oder Abluftstutzen 6, 7 ein thermostatgesteuertes Gebläse 10 mit stufenlos oder in Stufen regelbaren Antriebsmotor 11 angeord-As already mentioned / is on the air inlet or outlet 6, 7 a thermostat-controlled fan 10 with stepless or in stages adjustable drive motor 11 arranged

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net und zwar thermostatgesteuert und regelbar deshalb, um das Unterteil des Wärmetauschers bedarfsangepaßt betreiben zu können, bspw. in der Weise, daß bei ausreichend niedrigtemperaturigem Rücklauf das Gebläse für die Luftdurchströmung abgestellt bleibt oder mit regelbarer und angepaßter Luftleistung eingeschaltet wird, so daß die Luft, die angewärmt wird, immer eine bestimmte Soll-Temperatur hat, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn diese Kühlluft zur Belüftung von Wohnräumen benutzt werden soll. Wie ferner bereits erwähnt, kann autfh ein Teil der im Unterteil II aufgewärmten Frischluft dem Brenner des oetreffenden Heizungskessels zugeführt werden, wofür mindescens ein Teil des Abluftstutzens 7 als Brennerluftzuleitungsanschluß 7¹ ausgebildet ist.net and that is thermostat-controlled and controllable so that the lower part of the heat exchanger can be operated as required, for example in such a way that when the return flow is sufficiently low, the fan for the air flow remains off or is switched on with adjustable and adapted air output, so that the air, which is heated, always has a certain target temperature, which is of particular interest if this cooling air is to be used to ventilate living spaces. As already mentioned, a part of the fresh air heated in the lower part II can be fed to the burner of the relevant heating boiler, for which at least part of the exhaust air connection 7 is designed as a burner air feed connection 7 ¹ .

Die kühlgasdurchströmbaren Taschen 12 des Taschenwärmetauschers 9 im Unterteil II, die außerdem die Abgasdurchströmtaschen 13 bei Hebeneinanderanordnung der Taschen 12 begrenzen, sind vorteilhaft jeweils aus U-förmig gebogenen Blechzuschnitten gebildet, wobei die abströmseitige Schließschweißnaht 14 vorteilhaft höher angeordnet ist als die unteren Taschenkanten 15. Abgesehen davon, daß für die Ausbildung jeder Tasche nur ein entsprechend zuzurichtender Blechzuschnitt erforderlich ist, hat diese Ausführungsform der Taschen den Vorteil, daß anströmseitig das AbgasThe pockets 12 of the pocket heat exchanger 9 through which cooling gas can flow in the lower part II, which also have the exhaust gas flow pockets 13 when they are arranged one above the other of the pockets 12 are advantageously each formed from U-shaped bent sheet metal blanks, the downstream sealing weld seam 14 being advantageously arranged higher than the lower pocket edges 15. Apart from the fact that only one sheet metal blank to be appropriately prepared is required for the formation of each pocket, this has Embodiment the pockets have the advantage that the exhaust gas flows upstream

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auf schweißnahtlose Taschenflächen 18 trifft, und das längs der Seitenflächen 16 abfließende Kondensat nicht an die Schließschweißnaht 14 gelangen kann, da es an den tieferliegenden unteren Taschenkanten 15 abtropft und von da in den Kondensatsammelraum gelangen kann, in dem sich ggf. ein Neutralisationsmittel befindet und an dem eine Wasservorlage angeschlossen sein kann. In Rücksicht auf die einfache Zuschnittsform des taschenbildenden Materials können am Blechzuschnitt Abgaskanalverschlußfahnen 17 mit zugeschnitten werden, die dann in rechtwinkliger Abwinklung bei Nebeneinanderanordnung der Taschen die Verschlüsse für die Abgasdurchströmtaschen 13 bilde.ii. Der ganze Taschenwärmetauscher 9 für das Unterteil IZ ist dadurch denkbar einfach herzustellen und muß nur noch in den unteren Gehäuseteil eingesetzt werden.meets weldless pocket surfaces 18, and the condensate flowing off along the side surfaces 16 can not get to the closing weld 14, since it is on the lower pocket edges 15 drips off and from there can get into the condensate collecting chamber, in which there is possibly a neutralizing agent and to which a water seal can be connected. In consideration of the simple The cut shape of the bag-forming material can be used on the sheet metal blank for exhaust gas duct closure flags 17 are cut to size, which are then bent at right angles when the pockets are arranged side by side the closures for the exhaust gas flow pockets 13 bilde.ii. The whole pocket heat exchanger 9 for the lower part IZ is therefore very easy to manufacture and only needs to be inserted into the lower part of the housing will.

Claims

, t. ··.: ··· patent attorneys * j '>>' ·; *, .. '*, *' *, DlpWne · AmthOf .i, ',.' L't'I ·· '* ..' .. · * M. onrt. DlpMng.Wolf x U 3 ^ 00Vn iter Mainbfflokei 6450 Hanau Protection claims:

1. Abgas-Wärmetauscher für Heizungskessel, insbesondere Brennwertkessel zur Abkühlung von Abgasen bis zur Kondensation, bestehend aus einem Gehäuse mit Wärmetauschflächen zur Durchleitung wärmeabgebender und wärmeaufnehmender Medien, dadurch gekennzeichnet , daß im Oberteil (I) des insgesamt von oben nach unten vom wärmeabgebenden, gasförmigen Medium durchströmbaren Gehäuses (1) die Warmetauschfläche als Gas-/Flüssigkeitswärmetauscher (2) ausgebildet ist und dieser Teil abgasseitig offen in das Unterteil (II) übergeht, χ* dem ein Gas-/Gas-Wärmetauscher (3) angeordnet ist, unter dem abgasseitig eine Kondensatsammelkara-· mer (4) mit Abgasabströmstutzen (5) sitzt and am Gehäuse des Unterteiles (II) kühlgasseitig Zu- und Abströmstutzen (6, 7) angeordnet sind.1. Exhaust gas heat exchangers for heating boilers, especially condensing boilers for cooling exhaust gases up to for condensation, consisting of a housing with heat exchange surfaces for the passage of heat-emitting and heat-absorbing media, thereby characterized in that in the upper part (I) of the housing (1) through which the heat-emitting, gaseous medium can flow from top to bottom, the heat exchange surface is designed as a gas / liquid heat exchanger (2) and this Part open on the exhaust gas side merges into the lower part (II), where a gas / gas heat exchanger (3) is arranged is, under which a condensate collecting chamber (4) with exhaust gas outflow nozzle (5) sits on the exhaust gas side Housing of the lower part (II) on the cooling gas side inlet and outlet nozzles (6, 7) are arranged.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß der Gas-/Flüssigkeitswärmetauscher (2) als gasseitig berippter Rohrwärmetauscher (8) und der Gas-/Gaswärmetauscher (3) in Form eines senkrecht und quer durchströmbaren Taschenwärmetauschere (9) ausgebildet ist.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the gas / liquid heat exchanger (2) is ribbed on the gas side Tube heat exchanger (8) and the gas / gas heat exchanger (3) are designed in the form of a vertical and transverse flow through pocket heat exchanger (9) is.

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3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the upper part (I) and the lower part (II) are made of separate, gas-tight, mutually connectable

.,; formed housing parts are formed.

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4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3 /

marked by : -, et that on the supply or exhaust air connection (6, 7) a

Fan (10) with

Drive motor (11) is arranged.

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least part of the exhaust air connection (7) is designed as a burner air supply connection (7 ¹ ).

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6. Heat exchanger according to one of claims 2 to 5,

characterized, • . that the cooling gas-permeable pockets (12) of the

Pocket heat exchanger (9) the c? Ie exhaust gas flow pockets (13), each consisting of a U-shaped

■ curved sheet metal blanks are formed, the

; ■■ · the downstream sealing weld seam (14) is higher

is ordered as the lower tarche edges (15).

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7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ränderη der Seitenflächen (16) der Taschen (12) Abgaskanalverschlußfahnen (17) abgewinkelt angeordnet und diese Fahnen jeweils zweier benachbart angeordneter Taschen (12) miteinander verschweißt7. Heat exchanger according to claim 6, characterized characterized in that on the Ränderη of the side surfaces (16) of the pockets (12) exhaust gas duct closure flags (17) are angled and these flags are each two adjacent arranged pockets (12) welded together