EP0851180A2 - Heizunganlage - Google Patents

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EP0851180A2
EP0851180A2 EP97113483A EP97113483A EP0851180A2 EP 0851180 A2 EP0851180 A2 EP 0851180A2 EP 97113483 A EP97113483 A EP 97113483A EP 97113483 A EP97113483 A EP 97113483A EP 0851180 A2 EP0851180 A2 EP 0851180A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
heating system
wall
container
heat exchanger
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Josef Bauer
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    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
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    • F24H7/0466—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using fluid fuel the transfer fluid being water

Definitions

  • the present invention relates to a heating system one serving as a heat store, with water as a heat storage medium filled container and one present in the container Combustion chamber for heating the storage water Burning a fuel.
  • Such heating systems are known in many ways.
  • the use of the heat stored in the water can take place in that the water via supply and return lines in the circuit to heating surfaces, such as radiators and underfloor heating, where it gives off heat.
  • Another one, especially for heating fresh water Possibility used is in the container with to arrange a heat exchanger for the storage water which the drinking water to be heated is led to. Also Combinations of both variants are known.
  • the heat loss is caused by heating the Combustion chamber balanced by a fuel in the combustion chamber, for example oil or gas is burned.
  • the one there generated heat is transferred from the combustion chamber to the storage water surrounding the combustion chamber.
  • a problem here is that in the fuel gas and / or water vapor present in the resulting flue gas condensed on the inner walls of the combustion chamber. This Condensation leads together with that in the fuel gases or Flue gases contain sulfur for acid formation and thus corrosion of the combustion chamber walls.
  • the invention has for its object a heating system of the type mentioned above to indicate these disadvantages does not have.
  • a heating system of the type mentioned above to indicate these disadvantages does not have.
  • the occurrence of Condensation on the inner walls of the combustion chamber as far as can be prevented.
  • combustion chamber at least partially surrounded by a wall at a short distance is, the one formed between the combustion chamber and the wall Space to the container is open.
  • the combustion chamber is opposite the wall in this area Temperature of the storage water surrounding the combustion chamber isolated. That in the space between the combustion chamber and the wall existing water is namely due to the small volume warms up relatively quickly and forms a thermal cushion between the combustion chamber and the cooler storage water. Since the space is open to the container, an exchange can be made of the water in the room with the outside in the tank existing water take place, so that overheating of the Water is prevented. Nevertheless, the container wall remains open a higher temperature than without such a wall, in particular at a temperature at which no condensation forms takes place. It has been found that with a Heating system according to the invention temperatures of the combustion chamber wall reached in the order of approx. 70 ° to 80 ° C can be, i.e. significantly above the temperature of approx. 40 ° C, below which condensation forms.
  • the wall is in particular at least on the underside of the Combustion chamber available and on one side of the combustion chamber pulled up than on the opposite one Page.
  • the distance between the wall and the combustion chamber is preferably between about 2 mm and 5 mm. This has been achieved a sufficiently high temperature of the combustion chamber wall turned out to be advantageous. Likewise, it has turned out to be advantageously exposed the combustion chamber with a circular Form cross-section and the wall accordingly to be designed in the form of a circular section.
  • the heating system according to the invention is particularly advantageous in connection with combustion chambers which are designed as so-called low-NO x combustion chambers, and in particular with so-called three-pass boilers in which the flue gases in the combustion chamber are deflected back towards the inlet opening before they reach the fume cupboard.
  • the use of the invention is also particularly advantageous in connection with a heating system, in which the Containers via supply and return lines in the circuit with Heating surfaces, in particular radiators and underfloor heating, is connectable and an upper one in the upper area Flow heat exchanger for heating fresh water has in line with one in the lower region of the container provided for preheating the fresh water lower Flow heat exchanger is arranged, the combustion chamber between the upper flow heat exchanger and the lower one Flow heat exchanger is arranged.
  • Such heating systems have a pronounced temperature stratification in vertical direction and are therefore particularly multivalent Heating systems can be used in which heat from different Heat sources are used. With one Plant is the occurrence of the invention Condensation is prevented particularly effectively.
  • the invention is in the area of the upper flow heat exchanger and / or in the area of the lower flow heat exchanger at least one vertical shaft available, the lower opening of the Upper shaft preferably arranged above the combustion chamber is.
  • the shafts lead to an advantageous revolution of the storage water in the tank, as in the shafts the temperature is higher than outside.
  • the said The arrangement of the shafts has turned out to be special appropriately highlighted.
  • a boiler 1 filled with water for the preparation of Hot water for heating systems and the sanitary area has a central oil burner 2 with a combustion chamber 3 and a cover arranged at the front of the boiler 1 4 on.
  • a Flue gas extractor 6 arranged, through which the combustion evolving flue gas to the chimney.
  • the boiler 1 can in addition to the oil burner 2 and heat exchanger or boiler may be provided, especially above and below the combustion chamber 3, as shown in Figure 2.
  • the combustion chamber 3 has a circular cross section and is essentially cylindrical. At hers The top of the combustion chamber has 3 exhaust openings 7, through which the flue gas can reach the flue gas outlet 6.
  • the Combustion chamber 3 is on the front side of the boiler 1 attached to the boiler 1 via holding devices 8, 9. Between the combustion devices 3 have the holding devices 8, 9 an opening 11 through which the tip of the oil burner 2 can be inserted into the combustion chamber 3.
  • the combustion chamber 3 but can also on a heat storage of the heating system or be welded to the boiler 1.
  • the combustion chamber 3 is at a short distance from its outer wall 12 in the area of the bottom 13 and a side wall 14 of the Combustion chamber surrounded by a wall 16, the corresponding the circular cylindrical shape of the combustion chamber 3 as a shell Half cylinder 17 is formed.
  • the half cylinder 17 has a cross section corresponding to a segment of a circle.
  • the circle segment can also in other embodiments be smaller or larger than a semicircle.
  • the half cylinder 17 is via holding devices 18 at the front of the Boiler 1 attached independently of the combustion chamber 3.
  • the half cylinder 17 can also on the front of the Boiler 1 or on a heat storage of the heating system be welded on.
  • the half cylinder 17 is axial Direction so long that the wall 16 to about protrudes rear end 21 of the combustion chamber 3.
  • the storage water flowing through the space 22 becomes heated by the combustion chamber 3 and forms a thermal cushion compared to the rest of the storage water in container 1.
  • the temperature of the wall 12 of the combustion chamber 3 is thereby in the area of the wall 16 relatively high and is particularly at a temperature that is practical no condensation forms.
  • a simple metal sheet can in particular be used as the half cylinder 17 serve which can be produced inexpensively and easily is to be assembled.
  • the invention can thus in particular favorable way to prevent the formation of condensation and thereby corrosion of the combustion chamber 3 largely be prevented.

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Abstract

Heizungsanlage mit einem als Wärmespeicher dienenden, mit Wasser als Wärmespeichermedium gefüllten Behälter (1) und einer in dem Behälter (1) vorhandenen Brennkammer (3) zur Erhitzung des Speicherwassers durch Verbrennung eines Brennstoffes, bei welcher zur Vermeidung von Schwitzwasser an den Innenwänden der Brennkammer (3) die Brennkammer (3) mindestens teilweise in geringem Abstand von einer Wandung (16) umgeben ist, wobei der zwischen Brennkammer (3) und Wandung (16) gebildete Raum zu dem Behälter (1) hin offen ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einem als Wärmespeicher dienenden, mit Wasser als Wärmespeichermedium gefüllten Behälter und einer in dem Behälter vorhandenen Brennkammer zur Erhitzung des Speicherwassers durch Verbrennung eines Brennstoffes.
Derartige Heizungsanlagen sind in vielfältiger Weise bekannt. Die Nutzung der im Wasser gespeicherten Wärme kann dabei dadurch erfolgen, daß das Wasser über Vor- und Rücklaufleitungen im Kreislauf zu Heizflächen, wie Heizkörper und Fußbodenheizungen, geleitet wird, wo es Wärme abgibt. Eine andere, insbesondere für die Erwärmung von Frischwasser verwendete Möglichkeit besteht darin, in dem Behälter mit dem Speicherwasser einen Wärmetauscher anzuordnen, durch welchen das zu erwärmende Trinkwasser geführt wird. Auch Kombinationen beider Varianten sind bekannt.
In allen Fällen wird der Wärmeverlust durch Erhitzung der Brennkammer ausgeglichen, indem in der Brennkammer ein Brennstoff, beispielsweise Öl oder Gas, verbrannt wird. Die dabei erzeugte Wärme überträgt sich von der Brennkammer auf das die Brennkammer umgebende Speicherwasser.
Ein Problem hierbei besteht darin, daß in dem Brenngas und/oder dem entstehenden Rauchgas vorhandener Wasserdampf an den Innenwänden der Brennkammer kondensiert. Dieses Schwitzwasser führt zusammen mit dem in den Brenngasen oder Rauchgasen enthaltenen Schwefel zur Säurebildung und damit zu einer Korrosion der Brennkammerwände.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage der eingangs genannten Art anzugeben, die diese Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll das Auftreten von Schwitzwasser an den Innenwänden der Brennkammer soweit wie möglich verhindert werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Brennkammer mindestens teilweise in geringem Abstand von einer Wandung umgeben ist, wobei der zwischen Brennkammer und Wandung gebildete Raum zu dem Behälter hin offen ist.
Durch die in geringem Abstand um die Brennkammer angeordnete Wandung wird die Brennkammer in diesem Bereich gegenüber der Temperatur des die Brennkammer umgebenden Speicherwassers isoliert. Das in dem Raum zwischen Brennkammer und Wandung vorhandene Wasser wird nämlich aufgrund des geringen Volumens verhältnismäßig schnell erwärmt und bildet ein Wärmepolster zwischen der Brennkammer und dem kühleren Speicherwasser. Da der Raum zum Behälter hin offen ist, kann ein Austausch des Wassers in dem Raum mit dem außerhalb im Behälter vorhandenen Wasser stattfinden, so daß eine Überhitzung des Wassers verhindert wird. Dennoch bleibt die Behälterwand auf einer höheren Temperatur als ohne eine solche Wandung, insbesondere auf einer Temperatur, bei der keine Schwitzwasserbildung stattfindet. Es hat sich herausgestellt, daß mit einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage Temperaturen der Brennkammerwand in der Größenordnung von ca. 70° bis 80° C erreicht werden können, also deutlich über der Temperatur von ca. 40° C, unterhalb derer Schwitzwasserbildung auftritt.
Die Wandung ist insbesondere zumindest an der Unterseite der Brennkammer vorhanden und an einer Seite der Brennkammer weiter nach oben gezogen als an der dieser gegenüberliegenden Seite. Durch diese teilschalenartige Umfassung der Brennkammer wird erreicht, daß eine geringe Wassermenge zwischen Brennkammer und Wandung hindurchströmt, die durch die Brennkammer schnell erwärmbar ist, so daß die Brennkammerwand auf einer höheren Temperatur gehalten wird als ohne Wandung, auch wenn das Speicherwasser aufgrund einer großen Wärmeentnahme stark abgekühlt wird.
Der Abstand zwischen der Wandung und der Brennkammer beträgt bevorzugt zwischen ca. 2 mm und 5 mm. Dies hat sich zur Erzielung einer ausreichend hohen Temperatur der Brennkammerwand als vorteilhaft herausgestellt. Ebenso hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Brennkammer mit einem kreisförmigen Querschnitt auszubilden und die Wandung entsprechend im Querschnitt kreisausschnittförmig zu gestalten.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Heizungsanlage in Verbindung mit Brennkammern, die als sogenannte Low-NOx-Brennkammern ausgebildet sind, und insbesondere bei sogenannten Dreizugkesseln, bei welchen die Rauchgase in der Brennkammer zur Eintrittsöffnung hin zurückgelenkt werden, bevor sie in den Abzug gelangen.
Ebenfalls besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Erfindung in Verbindung mit einer Heizungsanlage, bei welcher der Behälter über Vor- und Rücklaufleitungen im Kreislauf mit Heizflächen, insbesondere Heizkörper und Fußbodenheizungen, verbindbar ist und der im oberen Bereich einen oberen Durchflußwärmetauscher zur Erwärmung von Frischwasser aufweist, der in Reihe mit einem im unteren Bereich des Behälters zur Vorwärmung des Frischwassers vorgesehenen unteren Durchflußwärmetauschers angeordnet ist, wobei die Brennkammer zwischen dem oberen Durchflußwärmetauscher und dem unteren Durchflußwärmetauscher angeordnet ist. Derartige Heizungsanlagen weisen eine ausgeprägte Temperaturschichtung in vertikaler Richtung auf und sind daher insbesondere als multivalente Heizungsanlagen einsetzbar, bei denen Wärme aus unterschiedlichen Wärmequellen verwendet wird. Bei einer solchen Anlage wird durch die Erfindung das Auftreten von Schwitzwasser besonders wirkungsvoll verhindert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des oberen Durchflußwärmetauschers und/oder im Bereich des unteren Durchflußwärmetauschers jeweils mindestens ein vertikaler Schacht vorhanden, wobei die untere Öffnung des oberen Schachtes bevorzugt oberhalb der Brennkammer angeordnet ist. Die Schächte führen zu einer vorteilhaften Umwälzung des Speicherwassers in dem Behälter, da in den Schächten eine höhere Temperatur herrscht als außerhalb. Die genannte Anordnung der Schächte hat sich dabei als besonders geeignet herausgestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Figur 1
eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Heizkessels und
Figur 2
einen Schnitt gemäß Linie II-II in Figur 1, in gegenüber Figur 1 vergrößertem Maßstab.
Ein mit Wasser gefüllter Heizkessel 1 zur Aufbereitung von Warmwasser für Heizungsanlagen und den sanitären Bereich weist zentral einen Ölbrenner 2 mit einer Brennkammer 3 und einer an der Front des Heizkessels 1 angeordneten Abdeckhaube 4 auf. Im Heizkessel 1 über der Brennkammer 3 ist ein Rauchgas-Abzug 6 angeordnet, durch den das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas zum Kamin abziehen kann. Im Heizkessel 1 können neben dem Ölbrenner 2 auch Wärmetauscher oder Boiler vorgesehen sein, insbesondere oberhalb und unterhalb der Brennkammer 3, wie dies in Figur 2 gezeigt ist.
Die Brennkammer 3 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt und ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. An ihrer Oberseite besitzt die Brennkammer 3 Abzugsöffnungen 7, durch die das Rauchgas zum Rauchgas-Abzug 6 gelangen kann. Die Brennkammer 3 ist an der vorderen Seite des Heizkessels 1 über Haltevorrichtungen 8, 9 am Heizkessel 1 befestigt. Zwischen den Haltevorrichtungen 8, 9 weist die Brennkammer 3 eine Öffnung 11 auf, durch welche die Spitze des Ölbrenners 2 in die Brennkammer 3 einführbar ist. Die Brennkammer 3 kann aber auch an einem Wärmespeicher der Heizanlage oder an dem Heizkessel 1 angeschweißt sein.
Die Brennkammer 3 ist in geringem Abstand zu ihrer Außenwand 12 im Bereich der Unterseite 13 und einer Seitenwand 14 der Brennkammer von einer Wandung 16 umgeben, die entsprechend der Kreiszylinderform der Brennkammer 3 als schalenförmiger Halbzylinder 17 ausgebildet ist. Der Halbzylinder 17 hat dabei einen Querschnitt, der einem Kreissegment entspricht. Das Kreissegment kann bei anderen Ausführungsformen auch kleiner oder größer als ein Halbkreis sein. Der Halbzylinder 17 ist über Haltevorrichtungen 18 an der Vorderseite des Heizkessels 1 unabhängig von der Brennkammer 3 befestigt. Der Halbzylinder 17 kann aber auch an der Vorderseite des Heizkessels 1 oder an einem Wärmespeicher der Heizanlage angeschweißt sein. Der Halbzylinder 17 ist dabei in axialer Richtung so lang ausgeführt, daß die Wandung 16 bis über das hintere Ende 21 der Brennkammer 3 hinausragt. Auf diese Weise wird über die gesamte Länge der Brennkammer 3 ein Zwischenraum 22 zwischen Brennkammer 3 und Halbzylinder 17 gebildet, der im Bereich der Endabschnitte 23 und 24 des Halbzylinders 17 mit dem Innenraum des Heizkessels 1 in Verbindung steht. Das in dem Behälter 1 vorhandene Speicherwasser kann dadurch im Bereich des tiefer liegenden Endabschnittes 23 in den Zwischenraum 22 eintreten und diesen im Bereich des Endabschnittes 24 wieder verlassen.
Das den Zwischenraum 22 durchströmende Speicherwasser wird durch die Brennkammer 3 erhitzt und bildet ein Wärmepolster gegenüber dem übrigen im Behälter 1 vorhandenen Speicherwasser. Die Temperatur der Wand 12 der Brennkammer 3 ist dadurch im Bereich der Wandung 16 verhältnismäßig hoch und liegt insbesondere auf einer Temperatur, bei der praktisch keine Schwitzwasserbildung stattfindet.
Als Halbzylinder 17 kann insbesondere ein einfaches Metallblech dienen, welches kostengünstig herstellbar und leicht zu montieren ist. Durch die Erfindung kann somit auf besonders günstige Weise die Entstehung von Schwitzwasser unterbunden und dadurch eine Korrosion der Brennkammer 3 weitgehend verhindert werden.

Claims (10)

  1. Heizungsanlage mit einem als Wärmespeicher dienenden, mit Wasser als Wärmespeichermedium gefüllten Behälter (1) und einer in dem Behälter (1) vorhandenen Brennkammer (3) zur Erhitzung des Speicherwassers durch Verbrennung eines Brennstoffes,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Brennkammer (3) mindestens teilweise in geringem Abstand von einer Wandung (16) umgeben ist, wobei der zwischen Brennkammer (3) und Wandung (16) gebildete Raum zu dem Behälter (1) hin offen ist.
  2. Heizungsanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wandung (16) zumindest an der Unterseite (13) der Brennkammer (3) vorhanden ist.
  3. Heizungsanlage nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wandung (16) an einer Seite (14) der Brennkammer (3) weiter nach oben gezogen ist als an der dieser gegenüberliegenden Seite der Brennkammer (3).
  4. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand zwischen der Wandung (16) und der Brennkammer (3) zwischen ca. 2 mm und ca. 5 mm beträgt.
  5. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Brennkammer (3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und von einer im Querschnitt kreisausschnittförmigen Schale (17) umgeben ist.
  6. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Brennkammer (3) als sogenannte Low-NOx-Brennkammer ausgebildet ist.
  7. Heizungsanlage nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Brennkammer (3) als sogenannter Dreizugkessel ausgebildet ist.
  8. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Behälter (1) über Vor- und Rücklaufleitungen (26, 27) im Kreislauf mit Heizkörpern verbindbar ist, und daß mindestens ein im oberen Bereich des Behälters (1) angeordneter oberer Durchflußwärmetauscher (28) zur Erwärmung von Frischwasser vorgesehen ist, der in Reihe mit einem im unteren Bereich des Behälters (1) zur Vorwärmung des Frischwassers vorgesehenen unteren Durchflußwärmetauscher (29) angeordnet ist, wobei die Brennkammer (3) zwischen dem oberen Durchflußwärmetauscher (28) und dem unteren Durchflußwärmetauscher (29) angeordnet ist.
  9. Heizungsanlage nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Bereich des oberen Durchflußwärmetauschers (28) und/oder im Bereich des unteren Durchflußwärmetauschers (29) jeweils mindestens ein vertikaler Schacht (31, 32) vorhanden ist.
  10. Heizungsanlage nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die untere Öffnung (33) des oberen Schachtes (31) oberhalb der Brennkammer (3) angeordnet ist.
EP97113483A 1996-12-31 1997-08-05 Heizungsanlage Expired - Lifetime EP0851180B1 (de)

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EP0851180A3 EP0851180A3 (de) 1999-11-17
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DE (2) DE29622446U1 (de)

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