NL1011395C2 - Ketel. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Ketel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een ketel voor het verwarmen van in de ketel aanwezige vloeistof, waarbij in de ketel 5 een een verbrandingsruimte begrenzend huis met een in het huis opgestelde brander is aangebracht, welk huis is verbonden met een verwarmingsspiraal die zich vanaf de verbrandingsruimte door de ketel uitstrekt en buiten de ketel via een leidingdeel op een rookgasafvoerkanaal is aangesloten.

Een dergelijke ketel is bekend uit de ten name van de 10 onderhavige aanvrager ingediende Nederlandse octrooiaanvrage 9101501. Bij de hieruit bekende ketel strekt de afvoerleiding, die op het een verbrandingsruimte begrenzende huis is aangesloten voor het afvoeren van verbrandingsgassen, zich vanaf de verbrandingskamer door de ketel naar de onderzijde van de ketel uit. Deze afvoerleiding is verder buiten de 15 ketel via een leidingdeel, dat een hoek kleiner dan 90° met de horizontaal insluit, op een zich omhoog uitstrekkend schoorsteenkanaal aangesloten. Als belangrijk nadeel van een dergelijke ketel moet het relatief hoge energiegebruik worden genoemd. Bovendien is de temperatuurregeling van de te verwarmen vloeistof niet nauwkeurig uitvoerbaar zodat bij wisselende 20 vraag naar bijvoorbeeld warm water de capaciteit van de ketel een beperking vormt. Bovendien is in de praktijk gebleken dat met het toepassen van een dergelijke constructie een onvoldoende benutting van de bij de verbranding opgewekte warmte tot stand wordt gebracht. Het is immers gewenst dat de temperatuur van de verbrandingsgassen bij het verlaten van de ketel zo 25 laag mogelijk is zodat de in de verbrandingsgassen aanwezige energie nagenoeg volledig is benut voor het verwarmen van de in de ketel aanwezige vloeistof.

Het doel van de onderhavige uitvinding is derhalve het verschaffen van een ketel die een hoog energierendement bezit.

30 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een ketel waarin zowel een verwarming, zogenaamd CV-water, als een voorziening van warm water, zogenaamd sanitair water, is verwerkt.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een ketel die eenvoudig plaatsbaar is en bij eventuele 35 reparaties makkelijk toegankelijk is.

De onderhavige uitvinding zoals vermeld in de aanhef wordt volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de zich in het bovendeel 1011395 2 van de ketel bevindende te verwarmen vloeistof in contact is met een warmtewisselaar, welke warmtewisselaar dient voor het verwarmen van een medium, anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel.

Volgens de onderhavige ketel vindt aldus verwarming 5 van de vloeistof aanwezig in de ketel, bij voorkeur sanitair water, plaats via de verbrandingsruimte en het transport van de hete verbrandingsgassen door de verwarmingsspiraal, welke verwarmingsspiraal zich bevindt in de vloeistof aanwezig in de ketel. De verwarmingsspiraal bestaat bij voorkeur aan een aan de buitenzijde glad uitgevoerde leiding om hechting van 10 ongewenste bestanddelen, zoals kalk, te voorkomen. Dergel ijke bestanddelen vertonen een nadelige invloed op het warmte overdragend vermogen van de verwarmingsspiraal. Bovendien wordt de energie-inhoud van de aldus in de ketel opgewarmde vloeistof nuttig toegepast voor het verwarmen van een medium anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel, bij voorkeur water 15 dat als zogenaamd CV-water wordt toegepast. Aldus worden de verbrandingsgassen toegepast voor het verwarmen van de vloeistof aanwezig in de ketel, welke vloeistof op zijn beurt weer fungeert als een warmte overdragende vloeistof.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de ketel volgens 20 de onderhavige uitvinding is de warmtewisselaar in een spiraalvorm, waarin zich het te verwarmen medium bevindt, uitgevoerd. Deze spiraalvorm, die is voorzien van een toevoerleiding en afvoerleiding van het te verwarmen medium, bevindt zich bij voorkeur binnen in het bovendeel van de ketel, waarbij de afvoerleiding van het te verwarmen medium, afkomstig van de 25 warmtewisselaar, is gelegen op de ketel nabij het de verbrandingsruimte begrenzende huis.

Door het aldus opstellen van de warmtewisselaar in het bovendeel van de ketel zal het opgewarmde water in de ketel het in de spiraalvorm aanwezige medium opwarmen zodat dit opgewarmde medium, dat 30 in het algemeen voor centrale verwarming wordt toegepast, direct beschikbaar is. Onder toepassing van een dergelijke constructie vindt een goede warmte-overdracht plaats tussen de in de ketel aanwezige vloeistof en het medium dat zich in de warmtewisselaar bevindt.

Volgens een andere bijzondere uitvoeringsvorm van de 35 onderhavige uitvinding is de warmtewisselaar, die voor het verwarmen van een medium anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel dient, als een platenwarmtewisselaar uitgevoerd, welke platenwarmtewisselaar zich buiten 101 139 5 3 de ketel bevindt en is voorzien van een toevoer- en afvoerleiding van de in de ketel aanwezige vloeistof en een toe- en afvoerleiding van het te verwarmen medium, waarbij de toevoerleiding van de in de ketel aanwezige vloeistof is gelegen op de ketel nabij het de verbrandingsruimte 5 begrenzende huis. De keuze van de positie van de toevoerleiding van de in de ketel aanwezige vloeistof is in het bijzonder niet kritisch maar het verdient de voorkeur een positie te kiezen waar de temperatuur van de in de ketel aanwezige vloeistof voldoende hoog is.

De toepassing van een platenwarmtewisselaar buiten de 10 ketel is met name gunstig omdat in een dergelijke constructie eenvoudig reparaties kunnen worden uitgevoerd. Een ander voordeel van het toepassen van de platenwarmtewisselaar is dat hierdoor een gelijk vermogen kan worden overgedragen als hetgeen via de brander wordt afgegeven. Daarnaast zijn de warmteverliezen bij een platenwarmtewisselaar tot een minimum beperkt. 15 Het verdient verder in een bijzondere uitvoeringsvorm de voorkeur dat het de verbrandingsruimte begrenzende huis tussen driekwart hoogte en boveneinde van de langwerpige, verticaal opgestelde ketel is opgesteld, waarbij de verwarmingsspiraal afkomstig van het de verbrandingsruimte begrenzende huis zich door de ketel naar beneden uitstrekt en tussen 20 benedeneinde en een kwart hoogte van de ketel is verbonden met het rookgasafvoerkanaal. Doordat de verwarmingsspiraal zich door de ketel naar beneden uitstrekt heeft dit tot gevolg dat de bij de verbranding ontstane rookgassen kunnen worden teruggekoeld tot ongeveer de temperatuur van het binnenkomende koude water, zodat volgens een dergelijke constructie 25 optimaal gebruik wordt gemaakt van de in de verbrandingsgassen aanwezige energie.

Volgens een andere, de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm strekt het de verbrandingsruimte begrenzende huis zich vanaf de onderzijde van de ketel hierin naar boven uit, waarbij de verwarmingsspi-30 raai van het de verbrandingsruimte begrenzende huis nabij het boveneinde van de ketel zich in de richting van het benedeneinde hiervan uitstrekt en aan de onderzijde van de ketel is verbonden met het rookgasafvoerkanaal.

Doordat de verwarmingsspiraal, waarin zich de verbrandingsgassen bevinden, over de gehele ketel is gepositioneerd, is 35 het aldus mogelijk om de gehele warmte-inhoud van de ketel beter te controleren. Bovendien is het mogelijk, door het aanbrengen van een aantal temperatuurmeetpunten op diverse plaatsen in de ketel, dat het vermogen 1011395 4 van de in het huis opgestelde brander hierop wordt aangepast. Tevens is het mogelijk om een circulatie van de te verwarmen vloeistof over de buiten de ketel bevindende platenwarmtewisselaar uit te voeren.

Volgens de onderhavige ketel condenseren de rookgassen 5 niet in de verbrandingsruimte, maar in de met het huis verbonden verwarmingsspiraal. Om te voorkomen dat ongewenste corrosie aan de binnenzijde van de verwarmingsspiraal optreedt, is het gewenst de binnenzijde hiervan de voorzien van een tegen corrosie bestand zijnde beschermingslaag.

10 De onderhavige uitvinding zal hierna onder gebruikmaking van tekeningen nader worden toegelicht.

Figuur 1 geeft een ketel volgens de onderhavige uitvinding weer, in welke ketel de warmtewisselaar voor het verwarmen van een medium, anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel, zich binnen in 15 het bovendeel van de ketel bevindt.

Figuur 2 is een weergave van een bijzondere uitvoeringsvorm van de ketel, in welke ketel de warmtewisselaar voor het verwarmen van een medium, anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel, is uitgevoerd als een platenwarmtewisselaar die zich buiten de ketel bevindt.

20 Figuur 3 is een weergave van een bijzondere uitvoerings vorm van een ketel waarbij het de verbrandingsruimte begrenzende huis zich vanaf de onderzijde van de ketel hierin naar boven uitstrekt.

In Figuur 1 is ketel 1 onder toepassing van een bevestigingselement 2 op een daartoe geschikte plaats gemonteerd. Voor 25 de duidel i jkheid van de figuren zijn de noodzakel i jke pompen, regel systemen en dergelijke weggelaten. In ketel 1 bevindt zich een hoeveelheid water die bij voorkeur voor sanitaire doeleinden wordt toegepast. De toevoer van dit sanitaire water vindt via leiding 3 aan de onderzijde van ketel 1 plaats en verlaat de ketel 1 aan de bovenzijde via leiding 4. De in de 30 ketel 1 bevindende vloeistof wordt onder toepassing van een een verbrandingsruimte begrenzend huis 5, waarin zich een brander 6 bevindt, verwarmd. De bij de verbranding ontstane verbrandingsgassen verlaten huis 5 via een verwarmingsspiraal 7 die zich in ketel 1 in benedenwaartse richting uitstrekt. De verwarmingsspiraal 7 strekt zich op verbindingspunt 35 8 uit ketel 1 en is via leidingdeel 12 verbonden met een rookgasafvoer kanaal (niet weergegeven). In ketel 1 bevindt zich tevens een warmtewisselaar 9 in de spiraalvorm, welke warmtewisselaar 9 bij voorkeur dient voor ï ü j j o b t) 5 het opwarmen van zogenaamd verwarmingswater of CV-water. De toevoer van CV-water aan warmtewisselaar 9 vindt plaats via toevoerleiding 10. De afvoer van het aldus opgewarmde CV-water vindt plaats via toevoerleiding 11. Het is echter ook mogelijk de stromingsrichting in warmtewisselaar 5 9 om te draaien. Doordat de in een spiraalvorm uitgevoerde warmtewisselaar 9 is bij voorkeur opgesteld in het boveneinde van de langwerpige, verticaal opgestelde ketel 1, vindt volgens een doelmatige manier warmte-overdracht plaats tussen de vloeistof, in het bijzonder het sanitaire water, aanwezig in ketel 1 en het medium, in het bijzonder het CV-water, aanwezig in 10 warmtewisselaar 9. Er moet worden opgemerkt dat dezelfde verwi jzingsci jfers toegepast in elke figuur steeds overeenkomstige onderdelen aangeven.

In Figuur 2 is ketel 1 voorzien van een een verbrandingsruimte begrenzend huis 5 waarbij een in het huis 5 opgestelde brander 6 is aangebracht. Huis 5 is verbonden met een verwarmingsspiraal 7 die 15 zich vanaf de verbrandingsruimte door de ketel 1 in benedenwaartse richting uitstrekt en buiten de ketel 1 via verbindingspunt 8 is verbonden met een leidingdeel 12 dat op een rookgasafvoerkanaal (niet weergegeven) is aangesloten. In ketel 1 bevindt zich een hoeveelheid vloeistof, in het bijzonder sanitair-water. De toevoer van sanitair water vindt plaats via 20 leiding 3 aan ketel 1 en verlaat ketel 1 aan de bovenzijde hiervan via leiding 4. De opwarming van het sanitaire water vindt plaats door middel van de bij de verbranding vrijkomende verbrandingsgassen die door verwarmingsspiraal 7 worden geleid en vervolgens via leidingdeel 12 naar een rookgasafvoerkanaal (niet weergegeven) worden afgevoerd. In deze 25 bijzondere uitvoeringsvorm is ketel 1 in een boveneinde hiervan voorzien van een leiding 13, welke leiding 13 het reeds opgewarmde sanitaire water toevoert aan een zich buiten ketel 1 bevindende warmtewisselaar 17, in het bijzonder een platenwarmtewisselaar. Het is echter ook mogelijk leiding 4 aan te sluiten op leiding 13, zodat van een aftappunt op ketel 1 kan 30 worden afgezien. De afvoer van sanitair water uit warmtewisselaar 17 vindt plaats via leiding 14, welke leiding 14 tevens is verbonden met ketel 1. Aldus vindt een circulatie van sanitair water via leiding 13, warmtewisselaar 17 en leiding 14 plaats. Warmtewisselaar 17 is tevens voorzien van een inlaat 15 voor het verwarmen van een medium, in het bijzonder 35 zogenaamd CV-water. In de warmtewisselaar 17 wordt ten gevolge van de warmte-inhoud van het via leiding 13 toegevoerde sanitaire water warmte overgedragen op het via inlaat 15 toegevoerde CV-water. Het opgewarmde 1 0 1 133 5 6 CV-water, bij voorkeur onder gebruikmaking van het tegenstroomprincipe, verlaat de warmtewisselaar 17 via leiding 16. Het verdient de voorkeur een platenwarmtewisselaar 17 toe te passen, in het bijzonder ten aanzien van het gunstige warmteoverdragende vermogen.

5 In fig. 3 is een bijzondere uitvoeringsvorm van ketel 1 schematisch weergegeven. De constructie volgens fig. 3 komt nagenoeg overeen met die volgens fig. 2 voor wat betreft de toepassing van een zich buiten ketel 1 bevindende warmtewisselaar 17, in het bijzonder een platenwarmtewisselaar. Ketel 1 is onder toepassing van een constructie-element 10 2 op een daartoe gewenste plaats gemonteerd. In ketel 1 bevindt zich water, in het bijzonder sanitair water dat via leiding 3 aan de onderzijde van ketel 1 is toegevoerd en vervolgens ketel 1 aan de bovenzijde verlaat via afvoerleiding 4. Het verwarmen van de vloeistof in ketel 1 vindt plaats onder gebruikmaking van een bijzonder uitgevoerd, een een verbrandings-15 ruimte begrenzend huis 5. Dit verbrandingsruimte begrenzende huis 5 strekt zich vanaf de onderzijde van de ketel hierin naar boven uit, waarbij een met huis 5 verbonden verwarmingsspiraal 7 nabij het boveneinde van de ketel 1 zich in de richting van het benedeneinde hiervan uitstrekt en aan de onderzijde van ketel 1 via verbindingspunt 8 is verbonden met een 20 leidingdeel 12, welk leidingdeel 12 op een rookgasafvoerkanaal (niet weergegeven), is aangesloten. In een boveneinde van ketel 1 is een leiding 13 aangebracht die de vloeistof aanwezig in ketel 1, bij voorkeur sanitair water, toevoert aan de warmtewisselaar 17. Het is echter ook mogelijk leiding 4 aan te sluiten op leiding 13, zodat van een aftappunt op ketel 25 1 kan worden afgezien. De afvoer van dit sanitair water uit de warmte wisselaar 17 vindt plaats via afvoerleiding 14, welke afvoerleiding 14 is verbonden met ketel 1. Volgens een dergelijke construct!evorm vindt rondpompen van sanitair water via leiding 13, warmtewisselaar 17 en leiding 14 terug in ketel 1 plaats. Warmtewisselaar 17 is tevens voorzien van een 30 toevoerleiding 15 en een afvoerleiding 16 van het te verwarmen medium, bij voorkeur water dat voor CV-doeleinden wordt toegepast. Ten gevolge van de bijzondere constructie van verwarmingsspiraal 7 afkomstig van brander 6 vindt een goede overdracht plaats van de in de verbrandingsgassen aanwezige energie en het op te warmen sanitaire water, welk sanitair water 35 vervolgens wordt toegepast voor het verwarmen van een medium anders dan de vloeistof aanwezig in ketel 1.

(Ut ; U U .j 7

Onder toepassing van de hiervoor beschreven, drie bijzondere uitvoeringsvormen van de onderhavige ketel, heeft de onderhavige aanvrager gevonden dat het energierendement aanzienlijk hoger is dan de reeds volgens de stand van de techniek bekende ketels. Dit energierendement 5 geldt zowel voor het CV-water als voor het verwarmen van sanitair water. De onderhavige ketel maakt het in de praktijk bovendien mogelijk dat de gebruiker direct zowel sanitair water als CV-water aan de ketel kan onttrekken zonder dat dit gepaard gaat met ernstige temperatuurdalingen.

Het moet duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding 10 niet is beperkt door de hiervoor weergegeven drie bijzondere uitvoeringsvormen maar slechts is beperkt door de bijgevoegde conclusies.

10 1 '132 ö

Claims (8)

1. Ketel voor het verwarmen van in de ketel aanwezige vloeistof, waarbij in de ketel een een verbrandingsruimte begrenzend huis 5 met een in het huis opgestelde brander is aangebracht, welk huis is verbonden met een verwarmingsspiraal die zich vanaf de verbrandingsruimte door de ketel uitstrekt en buiten de ketel via een leidingdeel op een rookgasafvoerkanaal is aangesloten, met het kenmerk, dat de zich in het bovendeel van de ketel (1) bevindende te verwarmen vloeistof in contact 10 is met een warmtewisselaar (9, 17), welke warmtewisselaar (9, 17) dient voor het verwarmen van een medium anders dan de vloeistof aanwezig in de ketel (1).

2. Ketel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (9) in een spiraalvorm, waarin zich het te verwarmen medium 15 bevindt, is uitgevoerd, welke warmtewisselaar (9) is voorzien van een toevoerleiding (10) en afvoerleiding (11) van het te verwarmen medium en zich binnen in het bovendeel van de ketel (1) bevindt, waarbij de afvoerleiding (11) van het te verwarmen medium is gelegen op de ketel nabij het de verbrandingsruimte begrenzende huis (5).

3. Ketel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (17) als een platenwarmtewisselaar is uitgevoerd die zich buiten de ketel (1) bevindt, welke platenwarmtewisselaar (17) is voorzien van een toevoer- (13) en afvoerleiding (14) van de in de ketel aanwezige vloeistof en een toevoer-(15) en afvoerleiding (16) van het te verwarmen 25 medium, waarbij de toevoerleiding (13) van de in de ketel (1) aanwezige vloeistof is gelegen op de ketel nabij het de verbrandingsruimte begrenzende huis (5).

4. Ketel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat in platenwarmtewisselaar (17) de vloeistof afkomstig van ketel (1) en het 30 te verwarmen medium in tegenstroom met elkaar zijn.

5. Ketel volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het de verbrandingsruimte begrenzende huis (5) tussen driekwart hoogte en boveneinde van de langwerpige, verticaal opgestelde ketel (1) is opgesteld, waarbij de verwarmingsspiraal (7) afkomstig van het de verbrandingsruimte 35 begrenzende huis (5) zich door de ketel (1) naar beneden uitstrekt en tussen benedeneinde en kwarthoogte van de ketel (1) via verbindingspunt (8) is verbonden met het rookgasafvoerkanaal. 1. i ; O *J :j

6. Ketel volgens conclusies 3-4, met het kenmerk, dat het de verbrandingsruimte begrenzende (5) huis zich vanaf de onderzijde van de ketel (1) hierin naar boven uitstrekt, waarbij de verwarmingsspiraal (7) van het de verbrandingsruimte begrenzende huis (5) nabij het boveneinde 5 van de ketel (1) zich in de richting van het benedeneinde hiervan uitstrekt en aan de onderzijde van de ketel (1) via verbindingspunt (8) is verbonden met het rookgasafvoerkanaal.

7. Ketel volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de verwarmingsspiraal (7) van het de verbrandingsruimte begrenzende huis (5) 10 zwevend in de te verwarmen vloeistof in de ketel (1) is opgesteld.

8. Ketel volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de te verwarmen vloeistof aanwezig in ketel (1) als sanitair water is te beschouwen en dat het te verwarmen medium als CV-water is te beschouwen. 101 'i 3 ü L>