NL9002201A - Warmtewisselaar voor een gastoestel, alsmede gastoestel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar. - Google Patents

Description

Warmtewisselaar voor een gastoestel, alsmede gastoestel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar voor een gastoestel, voorzien van door de brander van het gastoestel en de rookgassen te verwarmen elementen, die tijdens bedrijf direct of indirect in aanraking zijn met een te verwarmen warmtetransportvloeistof, in het bijzonder water, alsmede op een gastoestel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar.

Een dergelijke warmtewisselaar is in verschillende uitvoeringsvormen bekend. In geval van een op het doorstroom-principe gebaseerd gastoestel bestaat de warmtewisselaar uit een groot aantal plaatvormige losse elementen, die een opening bezitten, waarmee de elementen worden gemonteerd op een buis, die door de te verwarmen vloeistof wordt doorlopen. De vervaardiging van de bekende warmtewisselaar is hierdoor betrekkelijk gecompliceerd. Voorts is de stromingsrichting van de te verwarmen vloeistof hierbij in het algemeen dwars op de stromingsrichting van de rookgassen gericht. Bovendien moeten bij toepassing van een dergelijke warmtewisselaar in een gastoestel afzonderlijke onderdelen worden gebruikt voor het vormen van een branderruimte en rookgas-afvoerruimte. Hierdoor worden de totale fabricagekosten van het gastoestel relatief hoog.

De uitvinding beoogt een warmtewisselaar van de bovengenoemde soort te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen .

Hiertoe heeft de warmtewisselaar volgens de uitvinding het kenmerk, dat de warmtewisselaar bestaat uit een als een geheel uitgevoerd, langwerpig, kokervormig profiel met een gesloten omtrekswand, waarbij de elementen profieldelen zijn, die rechtstreeks of via tussenliggende profieldelen zijn verbonden met de omtrekswand, waarbij een aantal profieldelen tenminste één in de langsrichting van het profiel verlopend kanaal voor tenminste de rookgasafvoer bepalen.

Op deze wijze wordt een warmtewisselaar verkregen, die als één geheel bijzonder eenvoudig kan worden vervaardigd.

Bij voorkeur is het profiel uitgevoerd als een geëxtrudeerd aluminiumprofiel. De warmtewisselaar vormt zelf een of meer kanalen voor de rookgasafvoer, zodat in het gastoestel hiervoor geen afzonderlijke maatregelen behoeven te worden getroffen. Hierdoor is het eenvoudig mogelijk nagenoeg alle beschikbare warmte van de rookgassen af te nemen.

Bij voorkeur is de warmtewisselaar volgens de uitvinding zodanig uitgevoerd, dat een aantal profieldelen voorts één of meer kanalen voor de te verwarmen vloeistof bepalen.

Bij toepassing in een gastoestel met warmwatervoor-raad is volgens de uitvinding het profiel voorzien van een de omtrekswand nauw omsluitende, bij voorkeur uit koper vervaardigde mantel.

Volgens de uitvinding verdient het de voorkeur, indien aan het ene uiteinde van het profiel een kamer voor een brander, in het bijzonder een stralingsbrander is aangebracht. Op deze wijze wordt een warmtewisselaar verkregen, die de fabricage van het gastoestel bijzonder eenvoudig maakt, aangezien dit gastoestel in feite nog slechts een behuizing voor de warmtewisselaar omvat.

De uitvinding verschaft voorts een gastoestel, dat is voorzien van een dergelijke warmtewisselaar.

In een uitvoering met een warmwatervoorraadvat met een aan de onderzijde gelegen inlaat voor koud leidingwater en een aan de bovenzijde gelegen uitlaat voor warm tapwater, is het gastoestel volgens de uitvinding bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat de branderkamer zich aan de bovenzijde van het gastoestel bevindt, waarbij een circuit met een circulatiepomp voor de te verwarmen vloeistof is aangebracht, in welk circuit een warmtestroom van de boven- naar de onderzijde van het gastoestel kan worden opgewekt.

Hierdoor wordt bereikt, dat het sanitaire water boven in het voorraadvat zeer snel kan worden verwarmd onafhankelijk van het zich onder in het voorraadvat bevindende water. Zodra het water boven in het voorraadvat zich op de gewenste temperatuur bevindt wordt de circulatiepomp in werking gesteld, waardoor een warmtetransport naar het nog niet verwarmde water in het voorraadvat plaatsvindt. De gebruiker van het gastoestel kan hierdoor nagenoeg zonder enige opwarmtijd altijd over water op de gewenste temperatuur beschikken. De uitvinding verschaft derhalve een warmwatervoorraadtoestel, waarbij de sanitaire watervoorraad in tegenstroom door de warmtebron wordt verwarmd.

In geval van een combi-gastoestel, waarbij voor het circuit van de centrale verwarmings-installatie een circula-tiepomp is aangebracht, is volgens de uitvinding bij voorkeur de warmtestroom tegen de rookgasstroom in gericht.

Indien een zogenaamd HR-(hoogrendement)toestel gewenst is, verdient het volgens de uitvinding de voorkeur, dat de warmtewisselaar aan de onderzijde buiten het warmwatervoor-raadvat uitsteekt. Hierdoor kan ook in het geval, wanneer het sanitaire water onder in het voorraadvat zich boven 60°C bevindt, niettemin door het uitstekende gedeelte van de warmtewisselaar een condensatie van de rookgassen worden bereikt.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin twee uitvoeringsvoorbeelden van de warmtewisselaar volgens de uitvinding zijn weergegeven, alsmede een gastoestel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een langsdoorsnede op kleinere schaal van de warmtewisselaar uit fig. 1.

Fig. 3 is een gedeeltelijk in doorsnede uitgevoerd zij-aanzicht van een gastoestel, dat met de warmtewisselaar uit fig. 1 is uitgevoerd.

Fig. 4 is een doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 5 is een schematisch weergegeven doorsnede van een gastoestel volgens de uitvinding, dat met de warmtewisselaar uit fig. 4 is uitgevoerd.

In de fig. 1 en 2 is een warmtewisselaar 1 weergegeven, die bestaat uit een langwerpig, kokervormig profiel 2 met een gesloten omtrekswand 3. Het profiel 2 omvat voorts een aantal profieldelen 4, welke profieldelen rechtstreeks of via tussenliggende profieldelen 4 zijn verbonden met de omtrekswand 3. Het profiel 2 met de profieldelen 4 is hierbij als één geheel uitgevoerd en is bij voorkeur vervaardigd als een ge-extrudeerd aluminiumprofiel.

Zoals uit de fig. 1 en 2 blijkt, bepalen een aantal profieldelen 4 in de langsrichting van het profiel 2 verlopen-de kanalen 5, die dienen voor de afvoer van rookgassen, waarbij deze rookgassen warmte aan de profieldelen overdragen. Voorts bepalen andere profieldelen 4 in dit geval vier kanalen 6 die eveneens in de langsrichting van het profiel 2 verlopen en zijn bestemd voor het te verwarmen water van een centrale verwarmingsinstallatie.

De in de fig. 1 en 2 weergegeven warmtewisselaar is bestemd voor toepassing in een zogenaamd combi-gastoestel, dat zowel voor ruimteverwarming als voor het verwarmen van een warmwatervoorraad wordt benut. Hiertoe is de omtrekswand 3 van het profiel 2 nauwsluitend omgeven door een mantel 7, die bij voorkeur uit koper bestaat.

Zoals in fig. 2 is weergegeven, is aan het ene uiteinde van het profiel 2 een kamer 8 uitgespaard, waarin een stralingsbrander kan worden opgenomen.

Uit het voorgaande zal duidelijk zijn, dat de warmtewisselaar 1 een eenvoudige fabricage van een gastoestel mogelijk maakt. De warmtewisselaar is geschikt voor toepassing in verschillende typen gastoestellen, zoals een warmwater-voorraadtoestel, een centrale-verwarmingsketel, een combi-gastoestel en dergelijke. Door het grote aantal lamellen wordt een bijzonder effectieve warmte-overdracht aan de te verwarmen vloeistof bereikt. In het gastoestel behoeven geen afzonderlijke maatregelen meer te worden getroffen voor het verschaffen van een rookgasafvoer en branderruimte.

Opgemerkt wordt, dat de in de fig. 1 en 2 afgeheelde vorm van het profiel 2 slechts als voorbeeld moet worden beschouwd en het profiel van de warmtewisselaar 1 verschillende uitvoeringsvormen kan hebben.

In fig. 3 is een gastoestel 9 weergegeven, dat als combi-toestel is uitgevoerd met de warmtewisselaar 1 volgens de fig. 1 en 2. Het gastoestel 9 omvat een ringvormig warm-watervoorraadvat 10 met aansluitingen 11 en 12 voor het sanitaire water. De binnenwand van het voorraadvat 10 wordt daarbij gevormd door de mantel 7 van de warmtewisselaar 1.

De warmtewisselaar 1 is aan de tegenover de brander-kamer 8 gelegen bovenzijde voorzien van een aansluitstuk 13 voor het toevoeren van het te verwarmen C.V.-water. Aan de zijde van de branderkamer 8 is een aansluitstuk 14 aangebracht voor de afvoer van het verwarmde C.V.-water en het monteren van een stralingsbrander 15. Opgemerkt wordt dat ook andere typen branders kunnen worden toegepast.

Het gastoestel 9 is uiteraard op gebruikelijke wijze voorts voorzien van een inlaatpijp 16 voor het te verwarmen C.V.-water, welke inlaatpijp 16 via een pomp 17 met het aan-sluitstuk 13 is verbonden. Via een afvoerpijp 18 wordt het verwarmde C.V.-water toegevoerd aan de C.V.-installatie.

Voorts is in het huis 19 een ventilator 20 voor het voeden van de stralingsbrander 15 aangebracht. De gastoevoer-pijp is in fig. 3 met 21 aangeduid. Op het aansluitstuk 13 is een gebruikelijke rookgasafvoerpijp 22 aangesloten, terwijl zich aan de onderzijde van het gastoestel een afvoerpijp 23 voor condenswater bevindt.

In fig. 4 is een doorsnede van een warmtewisselaar 24 weergegeven, die in hoofdzaak overeenkomt met de warmtewisselaar 1 uit fig. 1. Deze warmtewisselaar 24 bestaat eveneens uit een langwerpig, kokervormig profiel 2 met een gesloten omtrekswand 3. Het profiel 2 omvat voorts een inwendige cilindrische wand 25, die door profieldelen 4 is verbonden met de omtrekswand 3. Hierbij bepalen de wanden 3, 25 en de profieldelen 4 kanalen 6, die zijn bestemd voor een te verwarmen vloeistof, in het bijzonder water, bijvoorbeeld het water van een centrale verwarmingsinstallatie.

De inwendige wand 25 is aan de binnenzijde voorzien van een groot aantal profieldelen 4, die radiaal binnenwaarts zijn gericht en een cilindrische ruimte bepalen, waarin een cilindervormig opvulelement 26 is aangebracht. Dit opvul-element 26 heeft tenminste één dwars op de as verlopende wand 27, die de cilindrische ruimte tussen de binnenwaarts gerichte profieldelen 4 afsluit, zodat de rookgassen door kanalen 5 verlopen, die tussen de profieldelen 4 zijn bepaald.

De omtrekswand 3 bezit aan de buitenzijde een groot aantal buitenwaarts gerichte, smalle ribben 28, welke ribben 28 in de langsrichting van het profiel 2 verlopen. In dit geval is voor toepassing in een warmwatervoorraadvat de mantel 7 nauwsluitend om de ribben 28 aangebracht. Op deze wijze wordt een dubbelwandige warmtewisselaar 24 verkregen, waarbij een eventueel lek in de omtrekswand 3 of de mantel 7 onmiddellijk door lekkage uit de tussenruimten tussen de ribben 28 kan wor den vastgesteld. Het is derhalve onmogelijk dat de vloeistof uit de kanalen 6 ongemerkt bij het tapwater in het voorraatvat of omgekeerd komt.

In fig. 5 is schematisch een gastoestel 29 weergegeven, dat met de warmtewisselaar 24 is uitgevoerd. De warmtewisselaar 24 is aan de bovenzijde van het gastoestel voorzien van een branderkamer 8, waarin een stralingsbrander 15 is gemonteerd. Dit gastoestel 29 is een zogenaamde combi-ketel, welke is voorzien van een voorraadvat 30 voor warm tapwater.

De niet zichtbare invoer voor koud leidingwater bevindt zich op gebruikelijke wijze aan de onderzijde van het voorraatvat 30, terwijl de eveneens niet weergegeven afvoer voor warm tapwater zich aan de bovenzijde bevindt. Het gastoestel 29 omvat voorts twee circulatiepompen 31 en 32.

De pomp 31 is een circulatiepomp voor het circuit van de centrale verwarming, welke het water van de verwarmings-installatie door de warmtewisselaar 24 pompt in een richting tegengesteld aan de stromingsrichting van de rookgassen, dat wil zeggen vanaf de onderzijde van de warmtewisselaar 24 in de richting van de branderkamer 8. De pomp 32 is bestemd voor het opwekken van een warmtestroom in de warmtewisselaar 24 vanaf de bovenzijde van het voorraadvat 30 naar de onderzijde, zodat het tapwater in tegenstroom wordt verwarmd. Voor de pomp 32 is zo nodig een restrictie 33 aangebracht, zodat de pomp 31 het water van de verwarmingsinstallatie door de warmtewisselaar 24 doet circuleren. Het circuit van de verwarmingsinstallatie wordt op het gastoestel 29 aangesloten via een aanvoeraansluiting 34 en een retouraansluiting 35.

Aan de bovenzijde van het gastoestel bevindt zich een aansluiting 36 voor het gas/lucht-mengsel voor de stralingsbrander 15, waarbij de toevoer wordt verzorgd door een niet weergegeven ventilator. Aan de onderzijde van de warmtewisselaar 24 bevindt zich een aansluitstuk 37 voor het afvoeren van condensvloeistoffen en rookgassen.

Zoals uit fig. 5 blijkt, steekt de warmtewisselaar 24 aan de onderzijde van het gastoestel 29 buiten het voorraadvat 30 uit, zodat de rookgassen tot een lagere temperatuur dan de mogelijk hoge temperatuur van het in het voorraadvat 30 aanwezige water kunnen worden afgekoeld door het water van de verwarmingsinstallatie voor het bereiken van een hoog-rendement- effect.

Hoewel bij het gastoestel 29 twee circulatiepompen 31, 32 zijn aangebracht, is het desgewenst mogelijk ook één circulatiepomp en een driewegklep toe te passen. De getoonde uitvoering verdient echter de voorkeur in verband met een gunstiger warmtetransport voor zowel de verwarmingsinstallatie als het tapwater.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd.

Claims (12)

1. Warmtewisselaar voor een gastoestel, voorzien van door de brander van het gastoestel en de rookgassen te verwarmen elementen, die tijdens bedrijf direct of indirect in aanraking zijn met een te verwarmen warmtetransportvloeistof, in het bijzonder water, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar bestaat uit een als een geheel uitgevoerd, langwerpig, kokervormig profiel met een gesloten omtrekswand, waarbij de elementen profieldelen zijn, die rechtstreeks of via tussenliggende profieldelen zijn verbonden met de omtrekswand, waarbij een aantal profieldelen tenminste één in de langsrichting van het profiel verlopend kanaal voor tenminste de rookgasafvoer bepalen.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een aantal profieldelen voorts één of meer kanalen voor de te verwarmen warmtetransportvloeistof bepalen.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de omtrekswand aan de buitenzijde is voorzien van in de langsrichting van het profiel verlopende, smalle ribben.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het profiel is voorzien van een de omtrekswand resp. de ribben daarvan nauw omsluitende, bij voorkeur uit koper vervaardigde mantel.

5. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies 2-4, met het kenmerk, dat het profiel is voorzien van een inwendige cilindrische wand, die via een aantal radiale profieldelen is verbonden met de omtrekswand, waarbij tussen de inwendige wand en de omtrekswand de vloeistofkanalen zijn gelegen, waarbij de inwendige wand is voorzien van radiaal binnenwaarts gerichte profieldelen, die het (elk) rookgasafvoerkanaal bepalen.

6. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de vrije uiteinden van de radiaal binnenwaarts gerichte profieldelen een inwendige cilindrische ruimte bepalen, waarin een deze cilindrische ruimte afsluitend opvulelement is aangebracht.

7. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan het ene uiteinde van het profiel een kamer voor een brander, in het bijzonder een stra- 1ingsbrander, is aangebracht.

8. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het profiel een geëxtrudeerd aluminiumprofiel is.

9. Gastoestel, voorzien van een warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies.

10. Gastoestel volgens conclusie 7 en 9, voorzien van een warmtewatervoorraadvat met een aan de onderzijde gelegen inlaat voor koud leidingwater en een aan de bovenzijde gelegen uitlaat voor warm tapwater, met het kenmerk, dat de brander-kamer zich aan de bovenzijde van het gastoestel bevindt, waarbij een circuit met een circulatiepomp voor de te verwarmen vloeistof is aangebracht, waarin een warmtestroom van de boven- naar de onderzijde van het gastoestel kan worden opgewekt.

11. Gastoestel volgens conclusie 9 of 10, bestemd voor een centrale verwarmingsinstallatie met een circulatiepomp voor de te verwarmen vloeistof, met het kenmerk, dat de warmtestroom tegen de rookgasstroom in is gericht.

12. Gastoestel volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar aan de onderzijde buiten het warmwatervoorraadvat uitsteekt.