EP1371903A2 - Heizgerät - Google Patents

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EP1371903A2
EP1371903A2 EP03012647A EP03012647A EP1371903A2 EP 1371903 A2 EP1371903 A2 EP 1371903A2 EP 03012647 A EP03012647 A EP 03012647A EP 03012647 A EP03012647 A EP 03012647A EP 1371903 A2 EP1371903 A2 EP 1371903A2
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burner
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • F23L17/005—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues using fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
    • F23L5/02—Arrangements of fans or blowers
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel

Definitions

  • the invention relates to a heater with heat sensitive components according to the preamble of the independent claims.
  • a combustible gas-air mixture is burned Combustion gases are cooled in an exhaust gas heat exchanger and then passed outside through an exhaust pipe.
  • a coaxial Exhaust system used in which the fresh air line concentric around the exhaust line to be led. Part of the heat contained in the exhaust gas is thus transferred to the fresh air common wall of the coaxial exhaust system over.
  • Heaters often have a closed chamber, the so-called Vacuum chamber into which the combustion air flows and which the combustion chamber flows around the heater.
  • the vacuum chamber has two functions: On the one hand, it can no exhaust gases from the combustion chamber get into the environment, as leakage currents into the Vacuum chamber would enter and there with the fresh air through the burner the exhaust system would be directed. On the other hand, the fresh air takes heat losses from the Combustion chamber so that the heat stays in the system.
  • Some heaters have fan support on the exhaust gas side. With these Devices burn a mixture of gas and air in a combustion chamber called hot Combustion gases are cooled in an exhaust gas heat exchanger and then pushed into the open by an exhaust gas blower through an exhaust gas line.
  • the Exhaust fan ensures a negative pressure in the heater on the suction side of the fan, whereby fresh air from outside flows into the device.
  • they become coaxial Exhaust systems are used in which there is an exhaust pipe coaxially inside and therefore a fresh air line is arranged. Part of the heat contained in the exhaust gas is therefore lost to the fresh air through the common wall of the coaxial exhaust system.
  • the Heaters typically have a closed chamber, the so-called Vacuum chamber into which the combustion air flows and which the combustion chamber flows around the heater.
  • the object of the invention is therefore a heater with a fan, in particular - but not only - to create exhaust gas blowers and fresh air supply for the heat-sensitive components can be cooled sufficiently.
  • the proposed measures of claim 1 can ensure that Fresh air, which has not yet warmed up in the heater, to cool the blower motor, blower electronics and other electrical and electronic components can be.
  • claim 2 protect an advantageous design, which especially used for non-condensing heaters.
  • the proposed measures of independent claim 6 can ensure be that the components are adequately cooled, as the cooling medium Water cycle is used.
  • Low temperature heaters have a flow temperature of about 40 ° C and a return temperature of about 30 ° C; even with old heating systems the flow temperature is not higher than 80 ° C, which is sufficient to cool the components.
  • the waste heat is transferred to the heating circuit and is therefore not lost.
  • a heater 8 according to FIG. 1 has a burner 1 which burns a fuel gas / air mixture.
  • the exhaust gases flow through the combustion chamber 11, which is located in an encapsulated combustion chamber 12.
  • the exhaust gases are cooled in a heat exchanger 2 and thus the water one Water circuit 3, which is driven by a pump 13, heated.
  • the cooled exhaust gas arrives to a fan wheel 4 of a blower and is then exposed to excess pressure through an exhaust pipe 9 pressed.
  • the motor 6, the power supply 7 and the electronics 14 of the blower are located outside the Exhaust pipe 9 in the area of the fresh air inlet.
  • the fresh air passes through a fresh air supply 5, which is arranged concentrically around the exhaust pipe 9, in the heater 8.
  • Fresh air supply 5 and Exhaust line 9 thus form a coaxial exhaust system.
  • Vacuum chamber 10 which surrounds the combustion chamber 12 to the burner 1. This cools the Fresh air, the motor 6, the power supply 7 and the electronics 14 of the fan, takes waste heat from the Combustion chamber 12 and later releases this energy to the heat exchanger 2.
  • the burner 2 has a burner 1 which burns a fuel gas-air mixture.
  • the burner 1 is powered by a fan 4 with combustion air and a gas valve 19 with fuel gas provided.
  • the exhaust gases from the burner 1 flow through the combustion chamber 11, which is encapsulated in a Combustion chamber 12 is located.
  • the exhaust gases are cooled in a heat exchanger 2 and thus that Water from a water circuit 3, which is driven by a pump 13 and in the water above the return line 17 enters the heater and leaves the heater via the feed line 18, heated.
  • the cooled exhaust gas is expelled through an exhaust pipe 9.
  • the blower 4 has a drive motor 6 and control electronics 14.
  • the heater has one Regulation 15, which controls the control electronics 14, among other things.
  • the control electronics 14 and the control 15 are connected to the return line 17 in order to ensure cooling. Good cooling is achieved if, for example, heat sinks of the control electronics 14 and the control 15 are connected to flattened pipe parts of the return line 17 via a thermal paste.

Abstract

Bei einem Heizgerät (8) mit brennstoffbeheiztem Brenner (1), Wärmeaustauscher (2) zur Übertragung von thermischer Energie der Abgase des Brenners (1) auf einen Wasserkreislauf (3), einem Lüfterrad (4) eines Gebläses stromab des Wärmeaustauschers (2) im Abgasweg zur Förderung des Abgases und einer Frischluftzuführung (5), wird der Motor (6) und / oder die sonstigen elektrischen und / oder elektronischen Bauteile (7, 14) des Gebläses in der Frischluftzuführung (5), am Eintritt der Frischluftzuführung (5) in das Heizgerät (8) im Strömungsweg der Frischluft oder an dem Wasserkreislauf (3) wärmeleitend angeordnet. Hierdurch werden die Bauteile gekühlt und ihre Lebensdauer dadurch verlängert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizgerät mit hitzeempfindlichen Bauelementen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Bei gasbetriebenen Heizgeräten wird ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrannt, die heißen Verbrennungsabgase werden in einem Abgaswärmeaustauscher abgekühlt und anschließend durch eine Abgasleitung ins Freie geleitet. Häufig wird ein koaxiales Abgassystem verwendet, bei dem die Frischluftleitung konzentrisch um die Abgasleitung geführt wird. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme geht somit auf die Frischluft über die gemeinsame Wand des koaxialen Abgassystems über.
Heizgeräte verfügen häufig über eine geschlossene Kammer, die sogenannte Unterdruckkammer, in welche die Verbrennungsluft einströmt und welche die Brennkammer des Heizgerätes umströmt. Die Unterdruckkammer hat zwei Aufgaben: Einerseits können keine Abgase aus der Brennkammer in die Umgebung gelangen, da Leckströme in die Unterdruckkammer gelangen würden und dort mit der Frischluft über den Brenner gezielt in das Abgassystem geleitet würden. Andererseits nimmt die Frischluft Wärmeverluste der Brennkammer auf, so dass die Wärme im System bleibt.
Manche Heizgeräten verfügen über eine abgasseitige Gebläseunterstützung. Bei diesen Geräten wird ein Brenngas-Luft-Gemisch in einer Brennkammer verbrannt, die heißen Verbrennungsabgase werden in einem Abgaswärmeaustauscher abgekühlt und anschließend von einem Abgasgebläse durch eine Abgasleitung ins Freie gedrückt. Das Abgasgebläse sorgt für einen Unterdruck im Heizgerät auf der Saugseite des Gebläses, wodurch Frischluft aus dem Freien in das Gerät strömt. Häufig werden koaxiale Abgassysteme verwendet, bei denen koaxial im Inneren eine Abgasleitung liegt und darum eine Frischluftleitung angeordnet ist. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme geht somit auf die Frischluft über die gemeinsame Wand des koaxialen Abgassystems über. Die Heizgeräte verfügen typischerweise über eine geschlossene Kammer, die sogenannte Unterdruckkammer, in welche die Verbrennungsluft einströmt und welche die Brennkammer des Heizgerätes umströmt.
Die Nutzung der Wärmeverluste durch das koaxiale Abgassystem und die Unterdruckkammer haben jedoch zur Folge, dass die Luft in der Unterdruckkammer stark erwärmt wird und somit manche Bauteile im Heizgerät nur ungenügend Abwärme abgeben können. Da in solchen Heizgeräten Temperaturen über 120°C auftreten können, sind Fehlfunktionen von hitzeempfindlichen Bauelementen nicht ausgeschlossen.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Heizgerät mit Gebläse, insbesondere - jedoch nicht nur - Abgasgebläse und Frischluftzuführung zu schaffen, bei dem hitzeempfindliche Bauteile ausreichend gekühlt werden können.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Heizgerät der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen des Anspruchs 1 kann sichergestellt werden, dass Frischluft, welche sich noch nicht im Heizgerät erwärmt hat, zur Kühlung des Gebläsemotors, der Gebläseelektronik und anderer elektrischen und elektronischen Bauteile verwendet werden kann. Hierbei ist einerseits vorteilhaft, dass die Frischluft noch relativ kühl ist, das heißt die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und zu kühlendem Medium ist relativ hoch, andererseits bewirkt die Platzierung im Strömungsweg einen guten Wärmeübergang; durch die relativ hohe Reynoldszahl ist der Wärmeübergangskoeffizient ebenfalls hoch.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird eine vorteilhafte Bauform geschützt, die vor allem bei nichtkondensierenden Heizgeräten Verwendung findet.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 wird der Fall geschützt, in dem Frischluft- und Abgasleitung in einem koaxialen Abgassystem geführt werden.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass Abstrahlungsverluste und Abgasleckagen in der Heizungsanlage verbleiben.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, dass die Wärme besonders wärmeproduzierender Bauteile abgeführt werden kann.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen des unabhängigen Anspruchs 6 kann sichergestellt werden, dass die Bauteile ausreichend gekühlt werden, da als Kühlmedium der Wasserkreislauf genutzt wird. Niedertemperaturheizungen weisen eine Vorlauftemperatur von etwa 40°C und eine Rücklauftemperatur von etwa 30°C auf; selbst bei Altbauheizungen ist die Vorlauftemperatur nicht höher als 80°C, was zur Kühlung der Bauelemente ausreicht. Zudem geht die Abwärme auf den Heizkreislauf über und ist somit nicht verloren.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, dass die besonders niedrige Temperatur des Heizungsrücklaufs zur Kühlung genutzt wird.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
  • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Heizgerät und
  • Fig. 2 ein alternatives erfindungsgemäßes Heizgerät.
Ein Heizgerät 8 gemäß Fig. 1 verfügt über einen Brenner 1, der ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrennt. Die Abgase durchströmen den Brennraum 11, der sich in einer gekapselten Brennkammer 12 befindet. Die Abgase werden in einem Wärmeaustauscher 2 abgekühlt und somit das Wasser eines Wasserkreislaufs 3, der von einer Pumpe 13 angetrieben wird, erhitzt. Das abgekühlte Abgas gelangt zu einem Lüfterrad 4 eines Gebläses und wird dann mit Überdruck durch eine Abgasleitung 9 ins Freie gedrückt. Der Motor 6, das Netzteil 7 und die Elektronik 14 des Gebläses befinden sich außerhalb des Abgasrohres 9 im Bereich des Frischlufteintritts. Die Frischluft gelangt durch eine Frischluftzuführung 5, die konzentrisch um die Abgasleitung 9 angeordnet ist, in das Heizgerät 8. Frischluftzuführung 5 und Abgasleitung 9 bilden somit ein koaxiales Abgassystem. Im Heizgerät 8 durchströmt die Frischluft eine Unterdruckkammer 10, welche die Brennkammer 12 umschließt zum Brenner 1. Hierbei kühlt die Frischluft den Motor 6, das Netzteil 7 und die Elektronik 14 des Gebläses, nimmt Abwärme der Brennkammer 12 auf und gibt diese Energie später an den Wärmeaustauscher 2 ab.
Es ist auch möglich, Frischluft und Abgas durch zwei getrennte Leitungen zu führen. In diesem Falle sollten die zu kühlenden Bauteile in die Frischluftleitung oder an den Eintritt der Frischluftleitung in das Heizgerät platziert werden.
Während die Drehzahl von Wechselstromgebiäsen durch die Netzfrequenz auf 3000 U/min (50 Hz × 60 sec) begrenzt ist, können bei Gleichstromgebläsen deutlich höhere Drehzahlen erreicht werden. Die Drehzahl wird hierbei über ein Pulsweiten-Modulations-Signal vorgegeben. Dies erfordert eine Elektronik, welche das Signal vorgibt. Da in Heizgeräten mit Gebläseunterstützung durch aus in einer Unterdruckkammer Temperaturen über 120°C auftreten können, ist es von besonderer Bedeutung, die Elektronik zu kühlen, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Eine Platzierung der Elektronik im Bereich des Frischlufteintritts garantiert Temperaturen, welche einen sicheren Betrieb der Elektronik gewährleisten und die Lebensdauer der Bauteile erhöht.
Auch bei Heizgeräten mit einem Gebläse stromab des Brenners, bei dem das Brenngas-Luft-Gemisch durch den Brenner und das Abgas durch den Wärmeaustauscher gedrückt werden, ist die erfindungsgemäße Platzierung der wärmeempfindlichen Bauteile vorteilhaft.
Ein Heizgerät gemäß Fig. 2 verfügt über einen Brenner 1, der ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrennt. Der Brenner 1 wird über ein Gebläse 4 mit Verbrennungsluft und eine Gasarmatur 19 mit Brenngas versorgt. Die Abgase des Brenners 1 durchströmen den Brennraum 11, der sich in einer gekapselten Brennkammer 12 befindet. Die Abgase werden in einem Wärmeaustauscher 2 abgekühlt und somit das Wasser eines Wasserkreislaufs 3, der von einer Pumpe 13 angetrieben wird und bei dem Wasser über die Rücklaufleitung 17 in das Heizgerät gelangt und über die Vorlaufleitung 18 das Heizgerät verlässt, erhitzt. Das abgekühlte Abgas gelangt durch eine Abgasleitung 9 ins Freie gedrückt. Das Gebläse 4 verfügt über einen Antriebsmotor 6 und eine Steuerelektronik 14. Ferner besitzt das Heizgerät eine Regelung 15, die unter anderem die Steuerelektronik 14 kontrolliert.
Die Steuerelektronik 14 und die Regelung 15 sind mit der Rücklaufleitung 17 verbunden, um eine Kühlung zu gewährleisten. Eine gute Kühlung wird erreicht, wenn beispielsweise Kühlkörper der Steuerelektronik 14 und der Regelung 15 über eine Wärmeleitpaste mit abgeflachten Rohrteilen der Rücklaufleitung 17 verbunden werden.
Bezugszeichenliste
1 Brenner
2 Wärmeaustauscher
3 Wasserkreislauf
4 Lüfterrad
5 Frischluftzuführung
6 Motor
7 Netzteil
8 Heizgerät
9 Abgasleitung
10 Unterdruckkammer
11 Brennraum
12 Brennkammer
13 Pumpe
14 Elektronik
15 Regelung
16
17 Rücklaufleitung
18 Vorlaufleitung
19 Gasarmatur
20
21
22
23

Claims (7)

  1. Heizgerät (8) mit brennstoffbeheiztem Brenner (1), Wärmeaustauscher (2) zur Übertragung von thermischer Energie der Abgase des Brenners (1) auf einen Wasserkreislauf (3), einem Lüfterrad (4) eines Gebläses und einer Frischluftzuführung (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) und / oder die sonstigen elektrischen und / oder elektronischen Bauteile (7, 14) des Gebläses in der Frischluftzuführung (5) oder am Eintritt der Frischluftzuführung (5) in das Heizgerät (8) im Strömungsweg der Frischluft angeordnet sind.
  2. Heizgerät (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4) des Gebläses zur Förderung des Abgases stromab des Wärmeaustauschers (2) im Abgasweg platziert ist.
  3. Heizgerät (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (9) und die Frischluftzuführung (5) in einem koaxiales Abgassystem integriert sind.
  4. Heizgerät (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät (8) eine Unterdruckkammer (10) besitzt.
  5. Heizgerät (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein drehzahlgeregeltes Gleichstromgebläse ist.
  6. Heizgerät mit brennstoffbeheiztem Brenner (1) und Wärmeaustauscher (2) zur Übertragung von thermischer Energie der Abgase des Brenners (1) auf einen Wasserkreislauf (3), dadurch gekennzeichnet, dass zu kühlende Bauelemente des Heizgerätes, insbesondere Elektronik mit dem Wasserkreislauf (3) wärmeleitend verbunden sind.
  7. Heizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlende Bauelemente des Heizgerätes mit der Rücklaufleitung (17) des Wasserkreislauf (3) wärmeleitend verbunden sind.
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