NL1031891C2 - Verwarmingsinrichting en werkwijze voor het verwarmen van water. - Google Patents

Description

VERWARMINGSINRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET VERWARMEN VAN WATER

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsinrichting 5 voor de levering van warm water, omvattende een verbrandingskamer waarin zich een warmtewisselaar uitstrekt/ waarbij op de verbrandingskamer een brandstoftoevoerleiding, een luchttoevoerbuis en een rookgasafvoerbuis zijn aangesloten; waarbij op de warmtewisselaar een 10 watertoevoerleiding en een waterafvoerleiding zijn aangesloten die aan hun andere uiteinde zijn aangesloten op een warmwatervoorraadvat; waarbij in de luchttoevoerbuis en/of in de rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst die een gasstroom van de luchttoevoerbuis door de 15 verbrandingskamer naar de rookgasafvoerbuis kan veroorzaken; en waarbij een circulatiepomp in het systeem is opgenomen die het water door de watertoevoerleiding, de warmtewisselaar, de waterafvoerleiding en het warmwatervoorraadvat kan rondpompen; waarbij de verwarmingsinrichting 20 ventilatieregelmiddelen omvat die zijn ingericht om de ventilator uit te schakelen nadat de brandstoftoevoerleiding is afgesloten; en waarbij de verwarmingsinrichting circulatieregelmiddelen omvat die zijn ingericht om de circulatiepomp uit te schakelen nadat de 25 brandstoftoevoerleiding is afgesloten.

Bij een dergelijk verbrandingssysteem wordt in het algeméén de verbrandingslucht vanuit de buitenatmosfeer aangezogen middels de ingebouwde ventilator, en niet uit de ruimte waar 30 het verwarmingstoestel is opgesteld, terwijl de rookgassen eveneens naar de buiten atmosfeer worden afgevoerd. Een dergelijk systeem behoeft een omgevingsdichte kast om het toestel heen om te voorkomen dat lucht uit de opstellings ruimte wordt aangezogen. Ook kunnen vanuit de buitenatmosfeer 1031891 Λ 2 dichte pijpen naar het verwarmings toestel lopen, die hier luchtdicht zijn aangesloten op een dichte warmtewisselaar, en pijpen die weer naar de buitenatmosfeer lopen, terwijl op een vooraf bepaalde plaats een ventilator is opgenomen voor het 5 transport van de verbrandingslucht of de rookgassen.

Dergelijke systemen die zijn gesloten ten opzichte van de opstellingsruimte worden gesloten systemen genoemd. Echter indien dit wenselijk geacht wordt kan in plaats van de lucht 10 vanuit de buitenatmosfeer aan te zuigen, onder bepaalde omstandigheden lucht uit de opstellingsruimte worden aangezogen.

Het hier beschreven systeem zal bij voorkeur fossiele 15 brandstof in gasvorm als energiedrager gebruiken, zoals aardgas, propaan, butaan, of olie die in een daartoe geëigende brander in gasvorm (injector) omgezet wordt.

Het water wordt in de verwarmingsinrichting in het algemeen 20 verhit tot een temperatuur die tussen 55 C en 70 C ligt. Het warme water wordt bewaard in het warmwatervoorraadvat, waaruit een gebruiker het via een warmwaterkraan kan aftappen. Het verbruikte warme water wordt aangevuld met vers koud water dat in de warmtewisselaar op de gewenste 25 temperatuur wordt gebracht. Ook indien de temperatuur van het water in het vat te laag wordt wordt de verwarmingsinrichting automatisch in werking gesteld. Daarbij worden eerst de circulatiepomp en de ventilator gestart, waarna de branstoftoevoerleiding wordt geopend en de brandstof wordt 30 ontstoken. Als de temperatuur in het warmwatervoorraadvat op het vooraf ingestelde gewenste niveau is gekomen, of als er geen warm water meer wordt gevraagd, wordt de brandstoftoevoerleiding afgesloten. De ventilator blijft 3 daarna gedurende een vooraf ingestelde korte tijd draaien om mogelijk onverbrande rookgassen uit de verbrandingskamer te verwijderen en deze te vullen met verse buitenlucht voor een volgende ontbranding. Ook de circulatiepomp blijft na het 5 afsluiten van de brandstoftoevoerleiding gedurende een vooraf ingestelde tijd, in het algemeen ongeveer 5 minuten, het water in het systeem rondpompen, waardoor de temperatuur van het water in de warmtewisselaar en in het warmwatervoorraadvat aan elkaar gelijk worden.

10

Een probleem dat in de hiervoor beschreven inrichting kan optreden is dat, afhankelijk van de hardheid van het water, de binnenzijde van de warmtewisselaar verkalkt, dat wil zeggen dat kalk dat aanwezig is in het water in de vorm van 15 vlokken neerslaat, waardoor verstopping van de warmtewisselaar kan ontstaan.

De uitvinding beoogt bovenstaand probleem athans gedeeltelijk op te lossen.

20

Daartoe de zijn ventilatieregelmiddelen ingericht om de ventilator uit te schakelen nadat de circulatiepomp is uitgeschakeld, zodanig dat (koude) lucht langs de warmtewisselaar stroomt terwijl het water daarin stilstaat 25 teneinde dit water af te koelen. Verkalking treedt met name op bij temperaturen boven ongeveer 52 C, waarbij geldt dat hoe hoger de temperatuur van het water hoe meer kalk neerslaat. De uitvinding zorgt er voor dat deze hoge temperaturen in het water in de warmtewisselaar zo kort 30 mogelijk optreden, terwijl de watertemperatuur in het voorraadvat niet wordt verlaagd.

4

De verwarmingsinrichting omvat bij voorkeur ten minste twee temperatuursensors die de temperatuur op ten minste twee verschillende locaties van de warmtewisselaar, de watertoevoerleiding, de waterafvoerleiding en het 5 warmwatervoorraadvat, of van het water dat zich op die locaties daarin bevindt, kunnen meten, waarbij de circulatieregelmiddelen zijn ingericht om de circulatiepomp uit te schakelen als het gemeten temperatuurverschil tussen de twee temperatuursensors minder dan een vooraf ingestelde 10 drempelwaarde is. De ingestelde drempelwaarde van het temperatuurverschil voor de circulatieregelmiddelen is bij voorkeur kleiner dan 5 °C, meer bij voorkeur kleiner dan 2 °C. Het doel van deze regeling is om de circulatiepomp niet langer te laten draaien dan nodig is om de temperatuur van 15 het water in de warmtewisselaar ongeveer gelijk te laten worden aan de temperatuur van het water in het warmwatervoorraadvat, zodat zo snel mogelijk kan worden begonnen met het afkoelen van de warmtewisselaar.

20 De ventilatieregelmiddelen zijn bij voorkeur ingericht om de ventilator uit te schakelen als de gemeten temperatuur op, in en/of nabij de warmtewisselaar minder dan een vooraf ingestelde drempelwaarde is. De ingestelde drempelwaarde van de temperatuur voor de ventilatieregelmiddelen ligt bij 25 voorkeur tussen 45 °C - 55 °C, meer bij voorkeur tussen 51 °C en 54 °C. De ventilatieregelmiddelen zijn voorts bij voorkeur ingericht om het toerental van de ventilator te regelen in afhankelijkheid van de gemeten temperatuur op, in en/of nabij de warmtewisselaar, waarbij een hogere gemeten temperatuur in 30 een hoger toerental van de ventilator resulteert. Op deze wijze wordt de ventilator niet langer dan noodzakelijk gebruikt, wordt deze op een efficiënt vermogen gebruikt, en wordt onnodige geluidsoverlast voorkomen.

5

De watertoevoerleiding en/of de waterafvoerleiding is bij voorkeur voorzien van een klep die als de circulatiepomp uit is geschakeld voorkomt dat het water door de leidingen 5 stroomt. Door thermische stroming zou anders alsnog warm water uit het voorraadvat in de warmtewisselaar kunnen stromen. De klep kan een terugslagklep zijn, die daarbij bijvoorbeeld door zijn eigen gewicht of door een veer wordt gedicht.

10

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van water middels een verwarmingsinrichting, waarbij in een verbrandingskamer waarin zich een warmtewisselaar uitstrekt een brandstof wordt verbrand; 15 waarbij op de verbrandingskamer een brandstoftoevoerleiding, een luchttoevoerbuis en een rookgasafvoerbuis zijn aangesloten; waarbij op de warmtewisselaar een watertoevoerleiding en een waterafvoerleiding zijn aangesloten die aan hun andere uiteinde zijn aangesloten op 20 een warmwatervoorraadvat; waarbij in de luchttoevoerbuis en/of in de rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst die een gasstroom van de luchttoevoerbuis door de verbrandingskamer naar de rookgasafvoerbuis veroorzaakt; en waarbij een circulatiepomp in het systeem is opgenomen die 25 het water door de watertoevoerleiding, de warmtewisselaar, de waterafvoerleiding en het warmwatervoorraadvat rondpompt; waarbij de ventilator en de circulatiepomp worden uitgeschakeld nadat de brandstoftoevoerleiding is afgesloten, en waarbij de ventilator wordt uitgeschakeld nadat de 30 circulatiepomp is uitgeschakeld, zodanig dat lucht langs de warmtewisselaar stroomt terwijl het water daarin stilstaat teneinde dit water af te koelen.

t 6

Verdere bijzonderheden, aspecten, voordelen en mogelijkheden met betrekking tot de uitvinding worden hierna beschreven aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, met verwijzing naar de figuur, waarin schematisch een verwarmingsinrichting wordt 5 weergegeven.

Het verwarmingstoestel volgens de figuur is voorzien van een verbrandingsruimte 1 waarin zich een warmtewisselaar 8 bevindt, en waarin zich een brander 2 bevindt die middels een 10 gas/luchtmengseltoevoerbuis 7 is aangesloten op een luchttoevoerbuis 5 en een gastoevoerleiding 6. De luchttoevoerbuis 5 omvat een in de inrichting aanwezig buisdeel, waarop een externe buis van een gewenste lengte kan worden aangesloten. Het gas en de lucht wordt in een juiste 15 verhouding gemengd en middels een ventilator 4 in naar de brander 2 gevoerd. Het gas/luchtmengsel wordt middels een brander 2 omgezet wordt in warmte-energie. Deze energie wordt langs de warmtewisselaar 8 gevoerd, waarbij de ontstane warmte wordt toegevoerd aan het te verwarmen water. Het water 20 wordt hierdoor verhoogd in temperatuur, waarna de verbrandingsgassen die door deze uitwisseling verlaagd zijn in temperatuur, via een buizensysteem 3 naar de buitenatmosfeer worden gevoerd. Het rookgasafvoerbuizensysteem 3 omvat een in de inrichting 25 aanwezig buisdeel, waarop een externe buis van een gewenste lengte kan worden aangesloten.

In afhankelijkheid van de constructie en het beoogde rendement, zal de warmtewisselaar een hoeveelheid weerstand 30 bieden tegen het doorstromen van de rookgassen. Door het toepassen van een ventilator 4 met een juiste, en op de weerstand afgestemde drukverhoging kan deze weerstand worden overwonnen, zodanig dat er nog voldoende druk overblijft, en 7 zodanig dat de rookgassen die de warmtewisselaar 8 hebben verlaten door het buizensysteem 3 naar de buitenatmosfeer verplaatst kunnen worden.

5 Het water wordt door een circulatiepomp 9 vanuit een warmwatervoorraadvat 10 via een watertoevoerleiding 11 naar de warmtewisselaar 8 gepompt, waarna het via een waterafvoerleding 12 weer terug in het warmwatervoorraadvat 10 stroomt.

10

De verwarmingstoestel omvat twee temperatuursensors 13, 14 die de temperatuur van de watertoevoerleiding en de waterafvoerleiding kunnen meten. Een regelaar {niet getoont) schakelt de circulatiepomp 9 uit als het gemeten 15 temperatuurverschil tussen de twee temperatuursensors minder dan een vooraf ingestelde van drempelwaarde van bijvoorbeeld 1 C is.

Een andere regelaar (niet getoond) schakelt de ventilator 4 20 uit nadat de circulatiepomp 9 is uitgeschakeld, zodanig dat koude lucht door de buizen 5, 7 langs de warmtewisselaar 8 stroomt terwijl het water daarin stilstaat, teneinde dit water af te koelen. De regelaar schakelt de ventilator 4 pas uit als de temperatuur in sensor 14, die zich vlak bij de 25 warmtewisselaar bevindt, lager is dan 52 C. Het toerental van de ventilator 4 is variabel, en de regelaar zorgt ervoor dat de ventilator 4 bij hogere gemeten temperaturen van de sensor 14 met een hoger toerental draait.

30 De toevoerleiding 11 is voorzien van een terugslagklep om te voorkomen dat als de pomp 9 stilstaat er warm water uit het voorraadvat 10 naar de warmtewisselaar 8 stroomt.

1031891

Claims (8)

1. Verwarmingsinrichting voor de levering van warm water, omvattende een verbrandingskamer waarin zich 5 een warmtewisselaar uitstrekt; waarbij op de verbrandingskamer een brandstoftoevoerleiding, een luchttoevoerbuis en een rookgasafvoerbuis zijn aangesloten; waarbij op de warmtewisselaar een 10 watertoevoerleiding en een waterafvoerleiding zijn aangesloten die aan hun andere uiteinde zijn aangesloten op een warmwatervoorraadvat; waarbij in de luchttoevoerbuis en/of in de rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst die een 15 gasstroom van de luchttoevoerbuis door de verbrandingskamer naar de rookgasafvoerbuis kan veroorzaken; en waarbij een circulatiepomp in het systeem is opgenomen die het water door de watertoevoerleiding, 20 de warmtewisselaar, de waterafvoerleiding en het warmwatervoorraadvat kan rondpompen; waarbij de verwarmingsinrichting ventilatieregelmiddelen omvat die zijn ingericht om de ventilator uit te schakelen nadat de 25 brandstoftoevoerleiding is afgesloten; en waarbij de verwarmingsinrichting circulatieregelmiddelen omvat die zijn ingericht om de circulatiepomp uit te schakelen nadat de brandstoftoevoerleiding is afgesloten; 30 met het kenmerk, dat de ventilatieregelmiddelen zijn ingericht om de ventilator uit te schakelen nadat de circulatiepomp is uitgeschakeld, zodanig dat lucht langs de 1031891 « warmtewisselaar stroomt terwijl het water daarin stilstaat teneinde dit water af te koelen.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij de 5 verwarmingsinrichting ten minste twee temperatuursensors omvat die de temperatuur op ten minste twee verschillende locaties van de warmtewisselaar, de watertoevoerleiding, de waterafvoerleiding en het warmwatervoorraadvat, of 10 van het water dat zich op die locaties daarin bevindt, kunnen meten, waarbij de circulatieregelmiddelen zijn ingericht om de circulatiepomp uit te schakelen als het gemeten temperatuurverschil tussen de twee temperatuursensors 15 minder dan een vooraf ingestelde drempelwaarde is.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2, waarbij de ingestelde drempelwaarde van het temperatuurverschil voor de circulatieregelmiddelen kleiner is dan 5 °C, 20 bij voorkeur kleiner dan 2 °C.

4. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de verwarmingsinrichting ten minste een temperatuursensor omvat die de temperatuur op de 25 warmtewisselaar, of op de watertoevoerleiding of de waterafvoerleiding nabij de warmtewisselaar, of van het water dat zich op die locatie daarin bevindt, kunnen meten waarbij de ventilatieregelmiddelen zijn ingericht om de ventilator uit te schakelen als de 30 gemeten temperatuur minder dan een vooraf ingestelde drempelwaarde is. *

5. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 4, waarbij de ingestelde drempelwaarde van de temperatuur voor de ventilatieregelmiddelen ligt tussen 45 °C - 55 °C, bij voorkeur tussen 51 °C en 54 °C. 5

6. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 4 of 5, waarbij de ventilatieregelmiddelen zijn ingericht om het toerental van de ventilator te regelen in afhankelijkheid van de gemeten temperatuur op, in 10 en/of nabij de warmtewisselaar, waarbij een hogere gemeten temperatuur in een hoger toerental van de ventilator resulteert.

7. Verwarmingsinrichting volgens een van de voorgaande 15 conclusies 1-6, waarbij de watertoevoerleiding en/of de waterafvoerleiding is voorzien van een klep die als de circulatiepomp uit is geschakeld voorkomt dat het water door de leidingen stroomt.

8. Werkwijze voor het verwarmen van water middels een verwarmingsinrichting, waarbij in een verbrandingskamer waarin zich een warmtewisselaar uitstrekt een brandstof wordt verbrand; waarbij op de verbrandingskamer een 25 brandstoftoevoerleiding, een luchttoevoerbuis en een rookgasafvoerbuis zijn aangesloten; waarbij op de warmtewisselaar een watertoevoerleiding en een waterafvoerleiding zijn aangesloten die aan hun andere uiteinde zijn 30 aangesloten op een warmwatervoorraadvat; waarbij in de luchttoevoerbuis en/of in de rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst die een gasstroom van de luchttoevoerbuis door de « verbrandingskamer naar de rookgasafvoerbuis veroorzaakt; en waarbij een circulatiepomp in het systeem is opgenomen die het water door de watertoevoerleiding, 5 de warmtewisselaar, de waterafvoerleiding en het warmwatervoorraadvat rondpompt; waarbij de ventilator wordt uitgeschakeld nadat de brandstoftoevoerleiding is afgesloten; en waarbij de circulatiepomp wordt uitgeschakeld 10 nadat de brandstoftoevoerleiding is afgesloten; met het kenmerk, dat de ventilator wordt uitgeschakeld nadat de circulatiepomp is uitgeschakeld, zodanig dat lucht langs de warmtewisselaar stroomt terwijl het water 15 daarin stilstaat teneinde dit water af te koelen. 1031891