NL1006891C2 - Verwarmingsinrichting. - Google Patents

Description

VERWARMINGSINRICHTING

Een bekende verwarmingsinrichting omvat een brander met een van een interne holte voorzien branderlichaam met een aantal openingen die elk enerzijds aan de holte en anderzijds aan het buitenvlak uitmonden, aan welke holte 5 een toevoer voor niet-vaste brandstof aansluit, waarbij het van openingen voorziene buitenvlak van het branderlichaam toegankelijk is voor omgevingslucht.

De door de brander afgegeven warmte in de vorm van verbrandingsgassen wordt langs een warmtewisselaar 10 geleid, die wordt doorstroomd door een warmtetransportmedium. Door het contact tussen de genoemde afvoergassen en het door het de warmtewisselaar stromende warmtetransportmedium vindt een opwarming van dat medium plaats en kan warmte worden getransporteerd 15 naar een gewenste plaats en conform een gesteld doel.

Het is een bekend nadeel van dergelijke inrichtingen, dat de rookgassen, ook na het passeren van de warmtewisselaar, een aanzienlijk aandeel aan stikstofoxyden (ΝΟχ) bevatten. Bekend is, dat dergelijke 20 gassen de vorming van zure regen bevorderen.

Het is daarom een doel van de uitvinding, een verwarmingsinrichting zodanig uit te voeren, dat de uitstoot van ΝΟχ tot sterk gereduceerde proporties wordt teruggebracht.

25 Het is een verder doel van de uitvinding, het rendement, waarmee de door brander afgegeven energie wordt overgedragen aan het of elk warmtetransportmedium, verder wordt verbeterd.

In verband met bovenstaande doelstellingen verschaft 30 de uitvinding een verwarmingsinrichting, omvattende: ^0o39 1 2 een brander met een van een interne rol te voorzien branderlichaam met een aantal openingen die elk enerzijds aan de holte en anderzijds aan het buitenvlak uitmonden, aan welke holte een toevoer voor niet-vaste brandstof 5 aansluit, waarbij het van openingen voorziene buitenvlak van het branderlichaam toegankelijk is voor omgevingslucht, en een op zodanig geringe afstand van die openingen geplaatste, door ten minste één eerste 10 warmtetransportmedium doorstroombare warmtewisselaar, dat deze tijdens bedrijf van de brander in direct contact met de door de brander afgegeven vlammen verkeert.

Wezenlijk voor de uitvinding is, dat tijdens bedrijf van de brander de daardoor afgegeven vlammen in 15 rechtstreeks koelend contact verkeren met de warmtewisselaar. Door de koelende werking van deze opstelling op de vlammen wordt de vorming van ΝΟχ in aanzienlijke mate onderdrukt, terwijl verder door het intense thermische contact tussen de vlammen en de 20 warmtewisselaar het thermische overdrachtsrendement zeer hoog kan zijn.

In een specifieke uitvoering vertoont de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat zich aan de van de brander afgewende zijde van de 25 eerste warmtewisselaar een door ten minste één tweede warmtetransportmedium doorstroombare tweede warmtewisselaar bevindt.

Deze tweede warmtewisselaar is stroomafwaarts ten opzichte van de eerste warmtewisselaar in de gasstroom 30 geplaatst en is derhalve onderworpen aan een lagere temperatuur. Afhankelijk van de dimensionering van de beide warmtewisselaars is het niettemin zeer wel mogelijk, dat de tweede warmtewisselaar een grotere hoeveelheid warmte aan de rookgassen onttrekt dan door de 35 eerste warmtewisselaar wordt opgenomen uit de vlammen.

Deze warmtestromen zijn namelijk mede afhankelijk van het effectieve warmtewisselende oppervlak en diverse fysische parameters met betrekking tot de betreffende 1006891 .

3 warmteoverdrachtmedia. Een specifieke uitvoering vertoont een bijzonderheid dat het eerste warmtetransportmedium water of een andere vloeistof is. De vloeistof heeft in het algemeen een beter vermogen tot het transporteren van 5 warmte. In het bijzonder voor de eerste warmtewisselaar, die immers de door de brander afgegeven vlammen in essentiële mate dient te koelen, is dit een essentiële eigenschap. Door het gebruik van vloeistof kan met een relatief gering debiet een groot koelend vermogen worden 10 gerealiseerd, dat bij het gebruik van gas slechts met hoge debieten kan worden bereikt.

Omdat de tweede warmtewisselaar met betrekking tot de warmteoverdracht een minder kritische component is, kan deze zeer geschikt zodanig zijn ontworpen, dat het 15 eerste warmtetransportmedium lucht of een ander gas is.

Bijvoorbeeld kan aldus de eerste warmtewisselaar dienen voor het verwarmen van warmtetransportmedium voor een centrale-verwarmingsinstallatie of warm tapwater, terwijl de tweede warmtewisselaar bijvoorbeeld kan dienen 20 voor ruimteverwarming met lucht.

De voorkeur wordt gegeven aan een uitvoering, waarin de brander en de eerste warmtewisselaar in een gemeenschappelijk huis zijn opgenomen. Hierdoor wordt een natuurlijk thermische koppeling gerealiseerd, terwijl 25 bovendien de door de brander afgegeven vlammen worden begrensd door het huis.

De beschreven uitvoering met zowel een eerste als een tweede warmtewisselaar vertoont bij voorkeur de bijzonderheid dat de brander, de eerste warmtewisselaar 30 en de tweede warmtewisselaar in een gemeenschappelijk huis zijn opgenomen.

Om de werking van de brander en de thermische overdracht zo goed mogelijk beheersbaar te maken wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een uitvoering, waarin 35 het huis ventilatormiddelen omvat voor het geforceerd aan de brander toevoeren van een stroom omgevingslucht.

Een specifieke uitvoering vertoont de bijzonderheid, dat de eerste warmtewisselaar meer dan één voor eerste 1006891 4 warmteoverdrachtmedium doorstroombaar circuit omvat. Door het selectief instellen van elk van de debieten van de eerste warmteoverdrachtmedia zijn ook de betreffende temperaturen en warmteoverdrachten binnen ruime grenzen 5 beheersbaar.

In principe geldt hetzelfde voor een uitvoering, waarin de tweede warmtewisselaar meer dan één voor tweede warmteoverdrachtmedium doorstroombaar circuit omvat.

Een voorkeursuitvoeringsvoorbeeld vertoont het 10 kenmerk, dat de eerste warmtewisselaar ten minste één leiding voor transport van eerste warmteoverdrachtmedium omvat, welke leiding uit warmte geleidend materiaal, bijvoorbeeld metaal, zoals koper, bestaat, aan het buitenvlak waarvan oppervlaktevergrotende middelen, zoals 15 lamellen of draden, van warmtegeleidend materiaal zijn aangebracht, rond welke oppervlaktevergrotende middelen geleidingsplaten zijn geplaatst, die de door de brander afgegeven vlammen langs die oppervlaktevergrotende middelen leiden. Hiermee wordt een zo groot mogelijke 20 werkzaamheid en bijbehorend rendement gerealiseerd.

Een zeer eenvoudige variant vertoont het kenmerk, dat de leiding recht is. Aan het omtreksvlak kunnen de oppervlaktevergrotende middelen zijn aangebracht, zoals de reeds genoemde lamellen, draden of dergelijke. Het 25 voordeel van een rechte leiding is, dat de fabrikage van de warmtewisselaar in kwestie zeer eenvoudig kan zijn.

Een rechte leiding heeft, zoals bekend, het nadeel van een relatief geringe lengte en beperkte turbulentie in het doorstromende warmteoverdrachtmedium. Hierdoor kan de 30 thermische overdracht te wensen overlaten. Om aan dit ongerief het hoofd te bieden kunnen in de leiding de turbulentie bevorderende voorzieningen aanwezig zijn, bijvoorbeeld een ingelegde helixvormige structuur, schroefdraad, een vergrote oppervlakteruwheid, of 35 dergelijke.

Weer een andere uitvoering vertoont de bijzonderheid, dat de tweede warmtewisselaar van het kruisstroomtype is.

ï υ 0 6891 5

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening van een uitvoeringsvoorbeeld. Het zal duidelijk zijn, dat de tekening hiertoe echter niet beperkt is.

5 In de tekening toont:

Fig. 1 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding; en

Fig. 2 een sterk geschematiseerd 1angsdoorsnede-10 aanzicht van de verwarmingsinrichting volgens fig. 1.

De figuren 1 en 2 tonen respectieve verwarmingsinrichtingen 1,20 volgens de uitvinding.

De verwarmingsinrichting 1 omvat een brander 2 met een van een niet-getekende interne holte voorzien 15 branderlichaam 3 met een aantal openingen of mondstukken 4 die elk enerzijds aan de holte en anderzijds aan het buitenvlak van het branderlichaam 3 uitmonden. Aan de holte sluit een toevoer 5 voor gasvormige brandstof aan. De openingen 4 zijn aan hun buitenzijde toegankelijk voor 20 omgevingslucht, die in fig. 2 met 6 is aangeduid.

Boven de mondstukken of openingen 4 is op geringe afstand een warmtewisselaar-eenheid 7,8 geplaatst. Deze omvat twee rechte koperen buizen, respectievelijk 9,10 aan het buitenvlak waarvan koperen of aluminium lamellen 25 11,12 zijn aangebracht. Zoals fig. 1 duidelijk toont, zijn de lamellen 11,12 op zodanig geringe hoogte boven de openingen 4 geplaatst, dat de daardoor afgegeven vlammen 13 in rechtstreeks contact met de lamellen 11,12 verkeren, hetgeen een aanzienlijke koelende invloed op 30 deze vlammen heeft. Door deze koelende invloed is de Ν0χ-uitstoot sterk beperkt. De rechte buizen 9,10 worden doorstroomd door water in twee gescheiden circuits.

Pijlen respectievelijk 13,14 duiden de betreffende stromingen aan. De waterstromen 13,14 kunnen worden 35 gebruikt voor het transporteren van warmte in een centrale-verwarmingsinstallatie. Het ene circuit kan dingen voor voeding van convectoren, terwijl het andere - - cd©i 6 bijvoorbeeld voor voorverwarming of een ander deel van de convectoren voedt.

Boven de warmtewisselaar-eenheid 7,8 is een tweede warmtewisselaar 13 geplaatst. Deze omvat een bundel 5 verticale, warmtegeleidende buizen 14, waardoorheen de nog hete verbrandingsgassen 15 stromen. De warmtewisselaar 13 is van het kruisstroomtype en wordt doorstroomd door lucht 16, bijvoorbeeld koude buitenlucht die door thermisch contact met de hete buizen 14 wordt 10 opgewarmd, zodat verwarmde lucht aan een te verwarmen ruimte kan worden toegevoerd.

De brander 2 is in de uitvoering volgens fig. 1 in hoofdzaak vrij opgesteld. Omgevingslucht kan vrij de openingen 4 bereiken. Rond de eerste warmtewisselaars 7,8 15 en de tweede warmtewisselaar 13 is een mantel 17 geplaatst, die ertoe dient, de vlammen 18 en de rookgassen 15 zodanig te geleiden, dat ze in intensief contact worden gehouden met de warmtewisselaars. De mantel 17 vergroot aldus de thermische overdracht van de 20 door de brander 2 geleverde warmte naar de waterstromen 13,14 en de luchtstroom 16. Aan de bovenzijde sluit de mantel 17 aan aan een rookgasafvoer 19. Deze kan worden verbonden met een schoorsteen of dergelijke.

De inrichting 20 volgens fig. 2 omvat een huis 21 25 waarin de brander 2, de warmtewisselaars 7,8 en de warmtewisselaar 13 is opgenomen.

De aanzuiging van omgevingslucht 6 vindt in deze uitvoering plaats door middel van een ventilator 22. Deze ventilator 22 zuigt omgevingslucht aan en transporteert 30 die met enige druk naar het inwendige van het huis 21 voor het met zuurstof voeden van brander 2. Als alternatief zou de ventilator ook kunnen zijn opgenomen in de afvoer 19, in welk geval hij de rookgassen aanzuigt en via één of meer openingen in huis 21 de omgevingslucht 35 aanzuigt. In dit laatste geval is de brander onderhevig aan verwarming door de verbrandingsgassen. In het algemeen kan de laatste uitvoering het voordeel bezitten, dat geen risico bestaat dat in geval van kleine lekken r i',' ( ) £ I : ,· 1 '·. '/ ; ' ^ ] 7 van het huis 21 er bijvoorbeeld half-verbrande gassen in de omgeving terecht komen.

In fig. 2 zijn schematisch pompmiddelen respectievelijk 23,24 getekend die dienen voor het 5 verpompen van de warmtetransportmedia 13,14 en 16.

Fig. 1 toont, dat de inrichting 1 een zeer platte opbouw bezit. Dit is bereikt door het gebruik van rechte buizen 9,10. Hierdoor kan de inrichting een zeer gering vloeroppervlak beslaan, hetgeen voor bepaalde 10 toepassingen gunstig is.

In de tekening is afgezien van het tekenen van ontstekingsmiddelen voor het starten van de ontsteking en regelmiddelen voor het regelen van de toevoer van gas 25 aan de brander 2. In fig. 1 is verder afgezien van het 15 tekenen van een eventueel toegepaste afvoerventilator in afvoer 19.

De beschreven platte opbouw is in de uitvoering volgens fig. 1 zeer eenvoudig gerealiseerd door de module pijpenbundels 14 een met de gewenste vorm overeenkomende 20 vorm te geven. Een pijpenmodule is in dit opzicht zeer flexibel. De pijpen sluiten aan aan geperforeerde eindplaten 26,27 die gekoppeld zijn met mantel 17. De aldus omsloten ruimte sluit aan aan een invoerbuisstomp 28 en een afvoerbuisstomp 29.

25 Niet is getekend, dat de buizen 9,10 in het gebied van de brander kunnen zijn voorzien van turbulentieverhogende voorzieningen, bijvoorbeeld een helixvormig getordeerde metalen strook of dergelijke.

Het zal duidelijk zijn, dat de lamellen 11,12 30 bestand moeten zijn tegen de optredende hoge temperaturen van de vlammen 18, terwijl ze bovendien zodanig vast verbonden moeten zijn met de buizen 9,10, dat een uitstekende warmteoverdracht van de vlammen via de lamellen en de wanden van de buizen 9,10 naar de 35 waterstromen 13,14 is gewaarborgd.

***** io 68 91

Claims (12)

1. Verwarmingsinrichting, omvattende: een brander met een van een interne rol te voorzien branderlichaam met een aantal openingen die elk enerzijds aan de holte en anderzijds aan het buitenvlak uitmonden, 5 aan welke holte een toevoer voor niet-vaste brandstof aansluit, waarbij het van openingen voorziene buitenvlak van het branderlichaam toegankelijk is voor omgevingslucht, en een op zodanig geringe afstand van die openingen 10 geplaatste, door ten minste één eerste warmtetransportmedium doorstroombare warmtewisselaar, dat deze tijdens bedrijf van de brander in direct contact met de door de brander afgegeven vlammén verkeert.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin 15 zich aan de van de brander afgewende zijde van de eerste warmtewisselaar een door ten minste één tweede warmtetransportmedium doorstroombare tweede warmtewisselaar bevindt.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin 20 het eerste warmtetransportmedium water of een andere vloeistof is.

4. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin het eerste warmtetransportmedium lucht of een ander gas is.

5. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin de brander en de eerste warmtewisselaar in een gemeenschappelijk huis zijn opgenomen.

6. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2, waarin de brander, de eerste warmtewisselaar en de tweede 30 warmtewisselaar in een gemeenschappelijk huis zijn opgenomen. : 1

7. Verwarmingsinrichting volgens conclusies 5 of 6, waarin het huis ventilatormiddelen omvat voor het geforceerd aan de brander toevoeren van een stroom omgevingslucht.

8. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin de eerste warmtewisselaar meer dan één voor eerste warmteoverdrachtmedium doorstroombaar circuit omvat.

9. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2, waarin de tweede warmtewisselaar meer dan één voor tweede 10 warmteoverdrachtmedium doorstroombaar circuit omvat.

10. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarin de eerste warmtewisselaar ten minste één leiding voor transport van eerste warmteoverdrachtmedium omvat, welke leiding uit warmte geleidend materiaal, 15 bijvoorbeeld metaal, zoals koper, bestaat, aan het buitenvlak waarvan oppervlaktevergrotende middelen, zoals lamellen of draden, van warmtegeleidend materiaal zijn aangebracht, rond welke oppervlaktevergrotende middelen geleidingsplaten zijn geplaatst, die de door de brander 20 afgegeven vlammen langs die oppervlaktevergrotende middelen leiden.

11. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 10, waarin de leiding recht is.

12. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2, 25 waarin de tweede warmtewisselaar van het kruisstroomtype is. ***** 1006891