EP1371903B1 - Heizgerät - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizgerät mit hitzeempfindlichen Bauelementen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
• 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.
• Aus DE 24 29 501 ist ein Heizgerät bekannt, bei dem sich das Gebläse für die Verbrennungsluft mit Motor innerhalb einer Unterdruckkammer in einem Totwassergebiet befindet. In diesem Gebiet staut sich die Hitze, die durch die Unterdruckkammer nicht via Konvektion in die Umgebung entweichen kann.
• DE 201 09 903 lehrt, die durch die Luftströmung bewirkte Reibung und somit die Gebläseleistung zu reduzieren, wobei gleichzeitig das Geräuschniveau gesenkt wird. Mittels eines motorisch angetriebenen Turboladers, der sowohl auf der Luft-, als auch Abgasseite fördert, erfolgt eine erzwungene Strömung. Hierzu ist eine neue, aufwändige, unübliche Frischluft-Abgas-Führung zwischen dem koaxialen Abgasrohr und der Brennkammer A notwendig; diese Frischluft-Abgas-Führung verfügt sowohl auf der Luft-, als auch Abgasseite über Berührflächen zur Umgebung, so dass Wärmeverluste zur Umgebung auftreten.
• Die GB 947 114 zeigt einerseits den Motor des Verbrennungsgebläses außerhalb des Heizgerätes, so dass der Motor lediglich durch Konvektion gekühlt wird. Andererseits geht alternativ aus der Schrift hervor, das Gebläse inklusive Motor mitten innerhalb der Unterdruckkammer zu positionieren, wodurch eine gezielte Umströmung des Motors mit Luft nicht möglich ist.
• Aus der gattungsbildenden DE 36 43 952 A1 ist ein Heizgerät mit einer wasserdurchströmten Umwälzpumpe und einer wasserdurchströmten Mischventil bekannt, wodurch die Umwälzpumpe gleichzeitig gekühlt und das Mischventil erwärmt wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Heizgerät zu schaffen, bei dem hitzeempfindliche Bauteile ausreichend gekühlt werden können.
• Erfindungsgemäß wird dies bei einem Heizgerät der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht.
• Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen des unabhängigen Anspruchs 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 2 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 Heizgerät mit einer nicht zur Erfindung gehörenden alternativen Komponentenkühlung und
• Fig. 2 ein 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 Wechselstromgebläsen durch die Netzfrequenz auf 3000 U/min (50 Hz x 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 (2)

1. 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 Elektronik-Bauelemente des Heizgerätes mit dem Wasserkreislauf (3) wärmeleitend verbunden sind.
2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlende Elektronik-Bauelemente des Heizgerätes, insbesondere die Steuerelektronik (14) eines Gebläses (4) und die Regelung (15) des Heizgerätes mit der Rücklaufleitung (17) des Wasserkreislauf (3) wärmeleitend verbunden sind.

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