EP0187234B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung der Raumluft - Google Patents

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EP0187234B1
EP0187234B1 EP85114676A EP85114676A EP0187234B1 EP 0187234 B1 EP0187234 B1 EP 0187234B1 EP 85114676 A EP85114676 A EP 85114676A EP 85114676 A EP85114676 A EP 85114676A EP 0187234 B1 EP0187234 B1 EP 0187234B1
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EP
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heat exchanger
air
heat
exhaust
heat source
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EP85114676A
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EP0187234A2 (de
EP0187234A3 (en
Inventor
Heinrich Prof. Dipl.-Ing. Trümper
Karl-Friedrich Prof. Dr. Ing. Knoche
Klaus Dipl.-Ing. Hain
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Vaillant BV
Original Assignee
Vaillant Austria GmbH
Nv Vaillant Sa
Joh Vaillant GmbH and Co
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
SCHONEWELLE BV
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/065—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using fluid fuel

Definitions

  • the subject of the present invention is a method for heating room air, in particular apartments, using a heat source processing fossil fuels, a water heat accumulator and a heat exchanger device in the exhaust gas stream of the heat source, the room air in the heat exchanger being heated by the exhaust gas stream and being the exhaust gas heat exchanger
  • Exhaust air heat exchanger is connected upstream and the outside air to be heated is first passed through the exhaust air heat exchanger and then through the exhaust gas heat exchanger and is heated in two stages, and furthermore the exhaust air is fed into the combustion chamber of the heat source after leaving the heat exchanger for the outside air and with the exhaust gas from the heat source for the Outside air supplied to the second heat exchanger and discharged together with these exhaust gases as exhaust air.
  • the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • a device for heating and ventilating a room using a fuel-heated heat source has become known from DE OS 3 308 700.
  • the exhaust air is removed from the room to be ventilated and heated supply air is introduced into this room.
  • An intermediate circuit is provided so that the leaks in the course of time do not mix with fresh air downstream of the heat source, so that the heat from the exhaust air or from the exhaust gas is only transferred via this intermediate circuit to the fresh air to be heated in a one-stage heat transfer.
  • the device has an inlet for cold fresh air and an outlet for warm fresh air, because the fresh air is heated via the intermediate circuit already mentioned.
  • the device also has an inlet for warm exhaust air, which is brought from the heat source in the heat exchange with the warm exhaust gas. The warm exhaust air is then fed into the combustion chamber and serves as combustion air.
  • the disadvantage here is that the heat content of the warm exhaust air is insufficiently used.
  • the present invention has for its object to provide a device for heating and ventilation, in which the heat of the warm exhaust air and the exhaust gases of the heat source can be used even better.
  • the invention consists in that a heat source processing a fossil fuel, a water heater, a first heat exchanger downstream in the direction of the outside air and an upstream second heat exchanger are provided, and in which one furthermore the exhaust air Downstream of the heat exchanger in the combustion chamber of the heat source conductive, outside the housing enclosing the heat source running exhaust air duct is provided.
  • the device in the example shown houses within a housing 2 from bottom to top: a hot water heat accumulator 3, a natural gas-fired heat source 4 and a two-stage heat exchanger 5 as a two-stage cross-flow heat exchanger.
  • the hot water heat accumulator 2 is with a cold water inlet 6 and a hot water outlet 7, for. B. for connection to bathroom installations or the like.
  • a heat exchanger 8 for a secondary heating circuit 9 which serves to take over the heating tips when heating with heated supply air, as described in more detail below, should no longer suffice.
  • the natural gas-operated heat source 4 first emits its heat to a water heat exchanger 10 which, as shown, takes water from the heat accumulator 3 and supplies heated water to the heat accumulator.
  • the heat exchanger 5 essential for the invention is designed as a two-stage cross-flow heat exchanger, although the cross-flow itself is not important, but rather the two-stage. It is provided with four connections, namely with an exhaust air intake 11, an outside air intake 12, a supply air discharge connection 13 and an exhaust air discharge connection 14. The outside air is drawn in by means of symbolically indicated blowers 15, while the exhaust air is discharged via also symbolically indicated fans 16.
  • the fan 16 not only discharges the exhaust air, but also the exhaust gases coming from the combustion chamber 20 of the natural gas burner 4 in the same way.
  • the exhaust air is fed to the combustion chamber 20 and, as the warmer combustion air, makes a contribution to optimizing the burner and the overall efficiency.
  • the exhaust air / exhaust gas mixture is then discharged via the chamber 17a through the fan 16.
  • the second, downstream heat exchanger designated 19, is heated by exhaust gas / exhaust air.
  • the preheated outside air is thus further heated and supplied as a supply air via the supply air connection 13 to a room or a distribution system for several rooms.
  • a mixing device 22 can be provided at the end of the heat exchanger 18, by means of which the exhaust air can either be supplied to the chamber 17a or else to the line 21 and thus to the natural gas burner as combustion air.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung hat zum Inhalt ein Verfahren zur Erwärmung von Raumluft, insbesondere von Wohnungen, unter Einsatz einer fossile Brennstoffe verarbeitenden Wärmequelle, eines Wasserwärmespeichers sowie einer Wärmetauscher-Einrichtung im Abgasstrom der Wärmequelle, wobei die Raumluft im Wärmetauscher vom Abgasstrom erwärmt und wobei dem Abgaswärmetauscher ein Abluftwärmetauscher vorgeschaltet ist und die zu erwärmende Außenluft zunächst durch den Abluftwärmetauscher und daraufhin durch den Abgaswärmetauscher geführt und zweistufig erwärmt wird und wobei weiterhin die Abluft nach Verlassen des für die Außenluft ersten Wärmetauschers in den Brennraum der Wärmequelle eingespeist und mit dem Abgas der Wärmequelle dem für die Außenluft zweiten Wärmetauscher zugeführt und gemeinsam mit diesen Abgasen als Fortluft ausgetragen wird.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren.
  • Aus der DE OS 3 308 700 ist eine Einrichtung zum Heizen und Lüften eines Raums unter Verwendung einer brennstoffbeheizten Wärmequelle bekanntgeworden. Hierbei wird sowohl die Abluft aus dem zu belüftenden Raum abgeführt als auch beheizte Zuluft in diesen Raum eingeführt.
  • Damit nicht abwärts der Wärmequelle mit Frischluft zufolge von im Laufe der Zeit eintretenden Undichtigkeiten gemischt wird, ist ein Zwischenkreislauf vorgesehen, so daß die Wärme aus der Abluft beziehungsweise aus dem Abgas nur über diesen Zwischenkreislauf auf die zu beheizende Frischluft in einer einstufigen Wärmeübertragung übertragen wird.
  • Die Einrichtung besitzt einen Einlaß für kalte Frischluft und einen Austritt für warme Frischluft, weil die Frischluft über den bereits erwähnten Zwischenkreislauf erwärmt wird. Die Einrichtung besitzt weiterhin einen Einlaß für warme Abluft, die im Wärmetausch mit dem warmen Abgas von der Wärmequelle gebracht wird. Die warme Abluft wird dann dem Feuerungsraum zugeführt und dient als Verbrennungsluft. Hierbei tritt der Nachteil auf, daß der Wärmeinhalt der warmen Abluft nur ungenügend ausgenutzt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Heizen und Lüften zu schaffen, bei dem die Wärme der warmen Abluft und die Abgase der Wärmequelle noch besser ausgenutzt werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels des eingangs näher geschilderten Verfahrens.
  • Zur Ausgestaltung der Mittel für die Durchführung des Verfahrens besteht die Erfindung darin, daß ein eine fossile Brennstoffe verarbeitende Wärmequelle, ein Wasserwärmerspeicher, ein in Richtung der Außenluft stromabwärts liegender erster Wärmetauscher und ein stromaufwärts liegender zweiter Wärmetauscher vorgesehen sind und bei dem weiterhin eine den die Abluft stromabwärts des Wärmetauschers in den Brennraum der Wärmequelle leitenden, außerhalb des die Wärmequelle einschließenden Gehäuses verlaufender Abluftkanal vorgesehen ist.
  • Durch diese Merkmale gelingt eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung beherbergt im dargestellten Beipiel innerhalb eines Gehäuses 2 von unten nach oben: einen Warmwasserwärmespeicher 3, eine erdgasbefeuerte Wärmequelle 4 sowie einen zweistufigen Wärmetauscher 5 als zweistufiger Kreuzstromwärmetauscher.
  • Der Warmwasserwärmespeicher 2 ist mit einem Kaltwasserzulauf 6 und einem Warmwasserablauf 7, z. B. zum Anschluß an Badezimmerinstallationen o. dgl., versehen. Innerhalb des Wärmespeichers 3 befindet sich ein Wärmetauscher 8 für einen Sekundärheizkreis 9, der zur Übernahme der Heizspitzen dient, wenn die Beheizung mit erwärmter Zuluft, wie dies weiter unten näher beschrieben ist, nicht mehr ausreichen sollte.
  • Die erdgasbetriebene Wärmequelle 4 gibt zunächst ihre Wärme an einen Wasserwärmetauscher 10 ab, der, wie dargestellt, Wasser aus dem Wärmespeicher 3 entnimmt und dem Wärmespeicher erwärmtes Wasser zuführt.
  • Der für die Erfindung wesentliche Wärmetauscher 5 ist, wie bereits oben erwähnt, als zweistufiger Kreuzstromwärmetauscher ausgebildet, wobei es allerdings auf den Kreuzstrom an sich nicht ankommt, vielmehr auf die Zweistufigkeit. Er ist mit vier Anschlüssen versehen, und zwar mit einem Abluftansaugstutzen 11, einem Außenluftansaugstutzen 12, einem Zuluftabgabestutzen 13 sowie einem Fortluftabgabestutzen 14. Die Außenluft wird über symbolisch angedeutete Gebläse 15 angesogen, während die Fortluft über ebenfalls symbolisch angedeutete Gebläse 16 ausgetragen wird.
  • Wie aus der Zeichnung erkennbar, trägt das Gebläse 16 nicht nur die Fortluft aus, sondern in gleicher Weise auch die aus dem Brennraum 20 des Erdgasbrenners 4 kommenden Abgase.
  • Über die Leitung 21 wird die Abluft, nachdem sie den Wärmetauscher 18 durchströmt hat dem Feuerraum 20 zugeführt und bildet als wärmere Verbrennungsluft einen Beitrag zur Optimierung des Brenners und des Gedamtwirkungsgrades. Das Abluft-/Abgasgemisch wird dann über die Kammer 17a durch das Gebläses 16 ausgetragen.
  • Wie erkennbar ist der zweite, nachgeschaltete Wärmetauscher, mit 19 bezeichnet, abgas-/abluftbeheizt. Damit wird die vorgewärmte Außenluft weiter erwärmt und als Zuluft über den Zuluftstutzen 13 einem Raum bzw. einem Verteilersystem für mehrere Räume zugeführt.
  • In Strömungsrichtung der Abluft gesehen kann am Ende des Wärmetauschers 18 eine Mischeinrichtung 22 vorgesehen sein, mit der die Abluft entweder der Kammer 17a zuführbar ist oder aber der Leitung 21 und damit als Brennluft dem Erdgasbrenner zur Verfügung steht.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Erwärmung der Raumluft, insbesondere von Wohnungen, unter Einsatz einer fossile Brennstoffe verarbeitenden Wärmequelle, eines Wasserwärmespeichers sowie einer Wärmetauscher-Einrichtung im Abgasstrom der Wärmequelle, wobei die Raumluft im Wärmetauscher vom Abgasstrom erwärmt und wobei dem Abgaswärmetauscher ein Abluftwärmetauscher vorgeschaltet ist und die zu erwärmende Außenluft zunächst durch den Abluftwärmetauscher und daraufhin durch den Abgaswärmetauscher geführt und zweistufig erwärmt wird, wobei die Abluft nach Verlassen des für die Außenluft ersten Wärmetauschers in den Brennraum der Wärmequelle eingespeist und mit dem Abgas der Wärmequelle dem für die Außenluft zweiten Wärmetauscher zugeführt und gemeinsam mit diesen Abgasen als Fortluft ausgetragen wird.
  2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer fossile Brennstoffe verarbeitenden Wärmequelle (4), einem Brennraum (20), einem Wasserwärmespeicher (3), einer Wärmetauscher-Einrichtung im Abgasstrom der Wärmequelle (4), einem in Richtung der Außenluft stromabwärts liegenden Abluftwärmetauscher (18) und einem stromaufwärts liegenden Abgaswärmetauscher (19), gekennzeichnet durch einen die Abluft aus dem Abluftwärmetauscher (18) in den Brennraum (20) der Wärmequelle (4) leitenden und außerhalb des die Wärmequelle (4) einschließenden Gehäuses (2) verlaufenden Abluftkanal (21).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Abluftwärmetauscher (18) eine Trenneinrichtung (22) für Teilströme der Abluft vorgesehen ist.
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