NL2006919C2

NL2006919C2 - Direct gasgestookt verwarmingsapparaat.

Info

Publication number: NL2006919C2
Application number: NL2006919A
Authority: NL
Inventors: Pieter Hendrik Bruinsma
Original assignee: Mark Holding B V
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-11
Also published as: EP2532978A3; EP2532978B1; EP2532978A2

Description

Direct gasgestookt verwarmingsapparaat Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsapparaat 5 omvattende ten minste één gasgestookt stralingsapparaat, en een primaire warmtewisselaar die in thermisch contact is geplaatst met het ten minste ene gasgestookte stralingsapparaat.

Stand van de techniek 10 Het Duitse Gebrauchsmuster DE-U-20304733 openbaart een gasgestookte ruimteverwarming waarbij een brander, reflector en stralingsbuis geïntegreerd zijn in een behuizing. In een uitvoeringsvorm is een warmtewisselaar aanwezig die gebruikt wordt om de verbrandingsgassen af te koelen.

15 Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinding tracht een verwarmingsapparaat te verschaffen dat een beter rendement heeft dan een conventioneel gasgestookt stralingsapparaat.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een verwarmingsapparaat volgens de in de aanhef gedefinieerde soort verschaft, verder omvattende ten minste één op 20 vloeistof gebaseerd stralingsapparaat, waarbij de primaire warmtewisselaar is opgenomen in een vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat. Door de resterende warmte van de rookgasafvoer opnieuw te gebruiken via de warmtewisselaar in het op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat, wordt de verbruikte energie beter gebruikt om een ruimte te verwarmen.

25 In een verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een uitbreidingsset voor een gasgestookt stralingsapparaat, omvattende ten minste één op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat, en een primaire warmtewisselaar die is opgenomen in een vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat, en in thermisch contact plaatsbaar is met het ten minste ene gasgestookte 30 stralingsapparaat. Met deze uitbreidingsset is een conventioneel gasgestookt stralingsapparaat te combineren tot een verwarmingsapparaat met een veel beter rendement.

2

Korte beschrijving van de tekeningen

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail worden besproken aan de hand van een aantal voorbeelduitvoeringsvormen, met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin 5 Fig. 1 een schematisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm toont van het verwarmingsapparaat volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een schematisch aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm toont van het verwarmingsapparaat volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 3 een schematisch aanzicht van een derde uitvoeringsvorm toont van het 10 verwarmingsapparaat volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 4a een schematisch doorsneeaanzicht toont van een combinatie van twee watergevoede stralingspanelen en een gasgestookt verwarmingspaneel; en

Fig. 4b een schematisch doorsneeaanzicht toont van de combinatie van Fig. 4a, met een additioneel watergevoed stralingspaneel.

15

Gedetailleerde beschrijving van voorbeelduitvoeringsvormen

De verwarming van een ruimte in bijvoorbeeld een kantoor-, fabriek- of woongebouw kan gedaan worden door een op zich bekend direct gasgestookt stralingsapparaat. Door toepassing van een dergelijk apparaat worden objecten 20 verwarmd die zich in het stralingsbereik van het apparaat bevinden. Hierbij wordt de lucht niet direct verwarmd alleen het aangestraalde object.

Het rendement van een direct gasgestookt stralingapparaat wordt op twee manieren omschreven: 1) het schoorsteen rendement, 2.) het stralingsrendement. De uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben betrekking op een 25 verbetering van het schoorsteen rendement, waarbij de restenergie in de rookgassen van het verbrandingsproces gebruikt wordt om de algehele efficiëntie te verhogen.

Het schoorsteen rendement wordt bepaald door de luchtovermaat bij de verbranding en de rookgastemperatuur: hoe kleiner de luchtovermaat en lager de rookgastemperatuur, des te hoger is het schoorsteen rendement.

30 Een bepaalde luchtovermaat zal echter altijd geaccepteerd moeten worden. Bij een te kleine luchtovermaat komt namelijk het giftige CO vrij, waardoor het toestel onveilig wordt. De luchtovermaat dient er dus voor om schommelingen in de gasaanvoerdruk en toleranties op de gassamenstelling op te kunnen vangen.

3

Een direct gasgestookt stralingsapparaat heeft ten opzicht van andere gasgestookte systemen, die dienen voor ruimte verwarming, een relatief beperkt schoorsteen rendement. Een van de oorzaken hiervan is dat het met een dergelijk product niet wenselijk is om de rookgassen verder terug te koelen. De stralingsbuis van 5 een gasgestookt stralingsapparaat dient zo heet mogelijk te zijn zodat het stralingsrendement het meest optimaal is. Het probleem is dat het toe laten nemen van het schoorsteen rendement ten koste gaat van het stralingsrendement en andersom geldt dit vaak ook.

Bij iedere vorm van verwarmen is het wenselijk om een zo hoog mogelijk 10 schoorsteen rendement te behalen. Tevens is het bij deze producten ook wenselijk een zo hoog mogelijk stralingsrendement te behalen. Met de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het mogelijk om het schoorsteen rendement te verbeteren zonder het stralingsrendement te verslechteren. Dit wordt gedaan door de energie in de rookgassen te gebruiken voor het verwarmen van vloeistof en deze warmte ook te 15 gebruiken. Door middel van een rookgaskoeler die het rookgas afkomstig van een gasgestookt stralingsapparaat afkoelt en een vloeistof zoals water opwarmt worden de rookgassen teruggekoeld waardoor bijna alle energie die is opgewekt door de verbranding van het gas/luchtmengsel wordt gebruikt. Het stralingstechnisch rendement van het gasgestookte stralingsapparaat leidt niet onder deze methode.

20 In Fig. 1 is een schematisch aanzicht getoond van een verwarmingsapparaat volgens een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Een gasgestookt stralingsapparaat 20 omvat een stralingsbuis 2 (bijvoorbeeld in de vorm van een U-buis), waarvan één uiteinde is aangesloten op een gasbrander 1. Het andere uiteinde van de stralingsbuis 2 is aangesloten op een rookgasafvoer 4. De 25 stralingsbuis 2 is opgehangen in een reflector 3 (bijvoorbeeld in de vorm van een metalen kap). De gasbrander 1 verbrand een gas/lucht mengsel. De vlam die hierbij ontstaat verwarmd de stralingsbuis 2. Doordat de stralingsbuis 2 op warmt begint deze te stralen (infrarode energie), het stralen wordt versterkt door de reflector 3. De vlam, en verderop in het traject van de stralingsbuis 2 de rookgassen, worden door de buis 2 30 gestuwd of gezogen door de (rookgas)ventilator la.

Een inlaat-Aiitlaatcombinatie 5 omvat een inlaatkanaal 5a en een uitlaatkanaal 5b, zodat het gasgestookte stralingsapparaat 20 bedreven kan worden met een gesloten verbrandingssysteem, waarbij lucht wordt aangezogen vanuit de buitenomgeving van 4 het gebouw, en rookgas afgevoerd wordt naar buiten. In de getoonde uitvoeringsvorm is het inlaatkanaal 5a via een ventilator la aangesloten op de gasbrander 1. De rookgasafvoer 4 is aangesloten op het uitlaatkanaal 5b.

De uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn ook toepasbaar voor 5 gasgestookte stralingsapparaten 20 met een open verbrandingsysteem 20. Het inlaatkanaal 5 a haalt dan lucht uit de directe omgeving, en maakt geen deel uit van een gecombineerde inlaat-/uitlaatcombinatie 5. Alleen de rookgasafvoer 4 is dan verbonden met het uitlaatkanaal 5b om rookgassen naar buiten af te kunnen afvoeren.

Daarnaast omvat het verwarmingsapparaat een op vloeistof gebaseerd 10 stralingsapparaat 21. Het op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 omvat een vloeistof gevoed stralingspaneel 14 (of radiator), met een gesloten vloeistofcircuit, bijvoorbeeld gebaseerd op water. In het gesloten vloeistofcircuit bevinden zich een vloeistofaanvoerleiding 8, een vloeistofretourleiding 9, en een vloeistofpomp 10.

Daarnaast kunnen verder op zich bekende elementen aanwezig zijn in het 15 vloeistofcircuit, zoals een overdrukventiel 11, een (automatische) ontluchter 12 en een expansievat 13. De eventuele variaties in druk in het gesloten vloeistofcircuit wordt opgevangen in het expansievat 13, en indien er een overdruk ontstaat in het systeem treedt het overdruk ventiel 11 in werking. Eventuele luchtbellen in het systeem worden via de automatische ontluchter 12 voorkomen.

20 Als combinerend element is in het verwarmingsapparaat verder een primaire warmtewisselaar 7 aanwezig in het gesloten vloeistofcircuit. De primaire warmtewisselaar 7 wordt gebruikt als de hierboven beschreven rookgaskoeler, door deze ook op te nemen in de rookgasafvoer 4 in stroomrichting vóór de aansluiting van de rookgasafvoer 4 op het uitlaatkanaal 5b. Op deze plaats kan de temperatuur van het 25 rookgas nog steeds tussen 200 en 250°C zijn, waardoor de primaire warmtewisselaar 7 de temperatuur in het vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 op een gebruikelijke 70-90°C kan op warmen. Doordat de primaire warmtewisselaar 7 het van het gasgestookte stralingsapparaat 20 afkomstige rookgas koelt, condenseert hierin water, wat afgevoerd kan worden via een op de primaire warmtewisselaar 7 30 aangesloten sifon 6.

Deze uitvoeringsvorm van het verwarmingsapparaat heeft een veel beter schoorsteenrendement dan een gasgestookt stralingsapparaat 20 op zichzelf. Het in de primaire warmtewisselaar 7 door de rookgas verwarmde water wordt middels de pomp 5 10 door het vloeistof gevoed stralingspaneel 14 gepompt. De opgedane energie uit de rookgassen wordt indirect door het vloeistof gevoed stralingspaneel 14 weer via straling en convectie de ruimte in gebracht. Het schoorsteen rendement is significant verhoogd en de energie die normaliter verloren gaat naar de buitenlucht wordt op 5 dezelfde manier, straling, in de ruimte gebracht.

Zoals omschreven worden er twee verschillende stralingsapparaten gecombineerd in de uitvoeringsvormen van het verwarmingsapparaat volgens de onderhavige uitvinding. Het gebruik van een gasgestookt stralingsapparaat 20 in combinatie met een op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 verhoogt bij de 10 omschreven samenstelling het schoorsteen rendement. Het water circuit in dit systeem is een gesloten circuit.

Het verwarmingssysteem kan in een aantal varianten uitgevoerd worden, waarvan een eerste is weergegeven in Fig. 1, en hierboven beschreven. Een verdere variant is weergegeven in het schema-aanzicht van Fig. 2. In vergelijking met de 15 uitvoeringsvorm van Fig. 1 zijn in de uitvoeringsvorm drie elementen anders uitgevoerd, die ieder op zichzelf of in combinatie kunnen voorkomen.

Allereerst is de ventilator la niet geplaatst net voor de gasbrander 1, maar in de rookgasafvoer 4 van het gasgestookte stralingsapparaat 20. De buitenlucht wordt dus via de hele stralingsbuis 2 aangezogen, en de ventilator la werkt als rookgasventilator. 20 Als tweede element is in de uitvoeringsvorm van Fig. 2 de richting van het vloeistofcircuit in de op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat omgekeerd: de pomp 10 werkt de andere kant op, en de functie van vloeistofaanvoerleiding 8 en vloeistofretourleiding wordt in deze uitvoeringsvorm omgekeerd.

Als derde element is een secundaire warmtewisselaar 15 opgenomen in het 25 vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21. Deze secondaire warmtewisselaar 15 is bijvoorbeeld geplaatst in de reflector 3, in thermisch contact met de stralingsbuis 2, of boven de stralingsbuis 2. Wanneer het gasgestookte stralingsapparaat 20 in bedrijf is, is het mogelijk om warmte te geleiden naar het vloeistofcircuit via de secundaire warmtewisselaar 15.

30 In de getoonde uitvoeringsvorm is de secundaire warmtewisselaar 15 opgenomen in het vloeistofcircuit door een aansluiting op het vloeistof gevoede stralingspaneel 14 via de vloeistofretourleiding 9 aan de ene kant, en aan de andere kant via een verbindingsleiding 9a met de primaire warmtewisselaar 7. Omdat het 6 vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21 een gesloten circuit is, kan de onderlinge volgorde van primaire warmtewisselaar 7, secundaire warmtewisselaar 15, pomp 10 en stralingspaneel 14 gewijzigd worden. Dit kan ook worden toegepast in andere uitvoeringsvormen.

5 In Fig. 3 wordt een verdere uitvoeringsvorm van het verwarmingsapparaat volgens de onderhavige uitvinding schematisch getoond. Ook in dit voorbeeld zijn een aantal optionele elementen opgenomen, die ook in één van de overige uitvoeringsvormen kunnen worden toegepast. Dit is bijvoorbeeld het in het vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21 opgenomen 10 buffervat 16, waarin verwarmd water kan worden opgeslagen.

Het belangrijkste element van de in Fig. 3 getoonde uitvoeringsvorm, is dat gebruik wordt gemaakt van twee gasgestookte stralingsapparaten 20. De bijbehorende primaire warmtewisselaars 7 (en (optionele) secundaire warmtewisselaars 15) kunnen door verbindingsleidingen 8a en 9a parallel aan elkaar geschakeld worden.

15 Daarnaast is het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21 voorzien van twee parallel aan elkaar geplaatste stralingspanelen 14.

Verdere uitvoeringsvormen zijn denkbaar waarbij een veelvoud van gasgestookte stralingsapparaten 20 aanwezig zijn, al dan niet gecombineerd met een op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 dat voorzien is van een veelvoud 20 stralingspanelen 14.

In Fig. 4a wordt een aanzicht in dwarsdoorsnede getoond van een uitvoeringsvorm, waarbij een stralingsbuis 2 (met reflector 3) van één gasgestookt stralingsapparaat 20 gecombineerd is met twee stralingspanelen 14 van een op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 tot een samengesteld paneel. Elk stralingspaneel 14 25 omvat een aantal parallel aan elkaar geplaatste buizen 24 met een thermisch daaraan gekoppeld paneel 25. In de uitvoeringsvorm van Fig. 4a omvat elk stralingspaneel 14 een viertal buis/paneelcombinaties 24, 25. De stralingspanelen 14 zijn aan weerszijden van de stralingsbuis 2 geplaatst (die op zich in een reflector 3 zijn gemonteerd). In Fig. 4b is een verdere uitvoeringsvorm getoond, waarbij binnen de reflector 3 van het 30 gasgestookte stralingsapparaat 20 een aantal buizen 24 van een additioneel stralingspaneel 14 van een op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21 zijn toegevoegd.

In een nog verdere uitvoeringsvorm kan het samenstel volgens de uitvoeringsvormen van Fig. 4a of Fig 4b opgenomen zijn in een tweede reflector.

7

Hierdoor ontstaat een geïntegreerd geheel dat eenvoudig in een ruimte op te hangen is, bijvoorbeeld hangend vanaf een plafond. Ook andere configuraties van aantallen stralingsbuizen 2 en stralingspanelen 14 is mogelijk.

In een nog verdere variant worden meerdere gasgestookte stralingsapparaten 20 5 gecombineerd aangesloten op één inlaatkanaal 5 a en één uitlaatkanaal 5b. Minimaal twee gasgestookte stralingsapparaten zijn dan aanwezig in deze uitvoeringsvorm. De rookgassen worden van de stralingsbuizen 2 van de afzonderlijke stralingsapparaten 20 naar één gezamenlijke rookgasafvoer 4 gebracht. De warmtewisselaar 7 wordt gekoppeld aan deze enkele rookgasafvoer 4 om de vloeistof voor het op vloeistof 10 gebaseerde stralingsapparaat 21 op te warmen, zodat de stralingspanelen 14 effectief gebruikt kunnen worden. De primaire warmtewisselaar 7 is dan in thermisch contact met de gezamenlijke rookgasafvoer 4 van de ten minste twee gasgestookte stralingsapparaten 20.

De uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn ook toepasbaar voor 15 gasgestookte stralingsapparaten 20 met een open verbrandingsysteem. Het inlaatkanaal 5 a haalt dan lucht uit de directe omgeving, en maakt geen deel uit van een gecombineerde inlaat-/uitlaatcombinatie 5. Alleen de gezamenlijke rookgasafvoer 4 is dan verbonden met het uitlaatkanaal 5b om rookgassen naar buiten af te kunnen afvoeren.

20 Een verder aspect betreft een uitbreidingsset voor een gasgestookt stralingsapparaat 20. In deze uitbreidingsset zit een op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat 21, en een primaire warmtewisselaar 7 die is opgenomen in een vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21. De primaire warmtewisselaar 7 kan in thermisch contact geplaatst worden met het ten minste ene 25 gasgestookte stralingsapparaat 20, zodat een verwarmingsapparaat ontstaat zoals hierboven beschreven. De uitbreidingsset omvat in een uitvoeringsvorm verder een secundaire warmtewisselaar 15 die in het vloeistofcircuit in serie met de primaire warmtewisselaar 7 is geplaatst. In een nog verdere uitvoeringsvorm omvat de uitbreidingsset verder een buffervat dat verbonden kan worden met het vloeistofcircuit 30 van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat 21.

Claims

1. Verwarmingsapparaat omvattende ten minste één gasgestookt stralingsapparaat (20), en een primaire warmtewisselaar (7) 5 die in thermisch contact is geplaatst met het ten minste ene gasgestookte stralingsapparaat (20), verder omvattende ten minste één op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat (21), waarbij de primaire warmtewisselaar (7) is opgenomen in een vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat (21). 10

2. Verwarmingsapparaat volgens conclusie 1, waarbij het ten minste ene gasgestookte stralingsapparaat (20) een rookgasafvoer (4) omvat, en de primaire warmtewisselaar (7) in thermisch contact is met de rookgasafvoer (4).

3. Verwarmingsapparaat volgens conclusie 1 of 2, waarbij het verwarmingsapparaat verder een secundaire warmtewisselaar (15) omvat, die in het vloeistofcircuit in serie met de primaire warmtewisselaar (7) is geplaatst.

4. Verwarmingsapparaat volgens conclusie 3, waarbij het ten minste ene 20 gasgestookte stralingsapparaat (20) een stralingsbuis (2) omvat, en de secundaire warmtewisselaar (15) in thermisch contact is met de stralingsbuis (2).

5. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-4, verder omvattende een gecombineerde luchtinlaat en luchtuitlaat (5), die verbonden is met het 25 gasgestookte stralingsapparaat (20), waarbij een ventilator (la) verbonden is met de luchtinlaat (5a), en een uitlaatzijde van de ventilator (la) verbonden is met een gasbrander (1) van het gasgestookte stralingsapparaat (20).

6. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-4, verder omvattende 30 een gecombineerde luchtinlaat en luchtuitlaat (5), die verbonden is met het gasgestookte stralingsapparaat (20), waarbij een ventilator (la) verbonden is met de luchtuitlaat (5b), en de luchtinlaat (5a) verbonden is met een gasbrander (1) van het gasgestookte stralingsapparaat (20).

7. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-6, omvattende ten minste twee gasgestookte stralingsapparaten (20), waarbij elk van de ten minste twee gasgestookte stralingsapparaten (20) voorzien is van een primaire warmtewisselaar (7), 5 en de primaire warmtewisselaars (7) parallel aan elkaar zijn verbonden in het vloeistofcircuit van het op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat (21).

8. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-6, omvattende ten minste twee gasgestookte stralingsapparaten (20), voorzien van een primaire 10 warmtewisselaar (7) in thermisch contact met een gezamenlijke rookgasafvoer (4) van de ten minste twee gasgestookte stralingsapparaten (20).

9. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-8, waarbij een stralingsbuis (2) van het ten minste ene gasgestookte stralingsapparaat (20) en een of 15 meer stralingspanelen (14) van het ten minste ene op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat (21) gecombineerd zijn in een samengesteld verwarmingspaneel.

10. Verwarmingsapparaat volgens een van de conclusies 1-9, waarbij het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat (21) verder een buffervat (16) omvat dat 20 verbonden is met het vloeistofcircuit.

11. Uitbreidingsset voor een gasgestookt stralingsapparaat (20), omvattende ten minste één op vloeistof gebaseerd stralingsapparaat (21), en een primaire warmtewisselaar (7) die is opgenomen in een vloeistofcircuit van het op vloeistof 25 gebaseerde stralingsapparaat (21), en in thermisch contact plaatsbaar is met het ten minste ene gasgestookte stralingsapparaat (20).

12. Uitbreidingsset volgens conclusie 11, verder omvattende een secundaire warmtewisselaar (15) die in het vloeistofcircuit in serie met de primaire 30 warmtewisselaar (7) is geplaatst.

13. Uitbreidingsset volgens conclusie 11 of 12, waarbij het op vloeistof gebaseerde stralingsapparaat (21) verder een buffervat (16) omvat dat verbindbaar is met het