NO801257L - Oppvarmingsapparat for luft eller vann. - Google Patents

Description

I de fleste oppvarmningsapparater for luft eller vann med tvungen sirkulasjon av samme, som for tiden anvendes, brennes et brennstoff som vanligvis enten er gass eller brenselolje nr. 2, og forbrenningsproduktene føres gjennom den ene side av en varmeveksler før de slippes ut i atmosfæren. Når det benyttes luft under tvungen sirkulasjon, føres luften fra bygningen eller annet rom som skal oppvarmes, frakaldluftretur-ledningen gjennom den annen side av varmeveksleren og tilbake gjennom bygningen. I det tilfelle hvor varmt vann benyttes for oppvarmningen, vil på tilsvarende måte det kalde vann som strømmer i retur fra radiatorene i bygningen føres gjennom varmevekslerens annen side og tilbake til bygningens radiatorer. På grunn av den høye temperatur av avgassen som slippes ut

til atmosfæren, går en betydelig mengde varme tapt. Vanligvis har konvensjonelle gassfyrte oppvarmningsapparater eller kjeler en virkningsgrad på 70 - 75% i perioder med stabile betingelser, mens konvensjonelle oljefyrte oppvarmningsapparater eller kjeler har en virkningsgrad på 65 - 70%. Som følge av ytterligere varmetap under både av- og påsykluser, under kald-starter og fra tennflammen er totalviflvningsgraden i typiske tilfeller bare 40 - 60%, og således går 40 - 60% av brennstoffets potensielle varmeverdi tapt. Oppvarmningsapparatet ifølge oppfinnelsen vil gi totalvirkningsgrader som både under stabil drift og totalt sett generelt ligger over 90%, vanligvis er høyere enn 95% og kan nå opp i 98%, hvilket muliggjør en betydelig reduksjon i mengden av brennstoff som forbrukes under oppvarmningen av bygningen eller lokaliteten som skal oppvarmes.

I korte trekk angår oppfinnelsen et forbedret, høy-effektivt oppvarmningsapparat for luft eller vann under tvungen sirkulasjon. Skjønt ethvert brennstoff kan benyttes i oppvarmningsapparatet foretrekkes det å benytte gass eller brenselolje nr. 2, som det er vanlig å benytte for slike formål. Forbrenningsproduktene fra det brennende brennstoff og et visst overskudd av luft blåses eller føres under innvirkning av trekk gjennom en kontaktinnretning hvor det sirkulerer vann,, for å kjøle forbrenningsgassene og overføre varme til vann. Konstruk-sjonen og driften av kontaktinnretningen er slik at nesten all varmen som gjenvinnes fra forbrenningsproduktene, overføres til vannet, at avgassene fra kontaktinnretningen slippes ut i atmosfæren, og at det oppvarmede vann så føres gjennom den ene side av en varmeveksler for oppvarming av et fluidum på den annen side av varmeveksleren. Fluidumet som skal oppvarmes, kan være luft for oppvarming av en bygning eller lignende. Et typisk eksempel er luft i et luftopp-varmingssystem med tvungen sirkulasjon. Fluidumet som skal oppvarmes, kan også være en væske, såsom vann, for et varmt-vannsbasert oppvarmingssystem for et hus eller annen bygning, eller for anvendelse i et vaskeri eller for annen husholdningsbruk. Fluidumet som skal oppvarmes, kan også være den væske som anvendes i et soloppvarmningssystem for lagring av solenergi, såsom f.eks. glycol eller en blanding av glycol og vann,

f.eks. ethyleriglycol og vann i blandingsforholdet 1:1.

Nærmere bestemt tilveiebringes der ved hjelp av oppfinnelsen et oppvarmningsapparat eller et kjelanlegg omfattende en brenner for dannelse av varme forbrenningsprodukter, en kontaktinnretning tilpasset for å bringe nevnte forbrenningsprodukter i motstrømskontakt med vann, hvilken innretning er i stand til å yte minst 1,2 teoretiske trinn,

en vifte tilpasset for befordring av forbrenningsproduktene fra brenneren gjennom kontaktinnretningen og for å befordre avgassene av disse forbrenningsprodukter til en avgassihn-retning, og en varmeveksler som er tilpasset for opptak av vannet som er oppvarmet ved hjelp av forbrenningsproduktene, og for overføring av varmeinnholdet i vannet til et fluidum, idet produktet av varmeoverføringsflaten i varmeveksleren og varmeoverføringskoeffisienten for fluidumet for hvilket oppvarmningsapparatet er tilpasset, er i området fra 1,5 til38pr- 1000kcal/h brent brennstoff.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes der likeledes en fremgangsmåte ved oppvarming av et fluidum, ved hvilken fremgangsmåte man (a) brenner et brennstoff for dannelse av forbrenningsprodukter, (b) med en ytelse svarende til minst 1,2 teoretiske trinn bringer nevnte forbrenningsprodukter i motstrømskontakt med vann for å øke vannets temperatur til mellom 48,9° og 85°C, og (c) fører vannet gjennom en varmeveksler for oppvarming av nevnte fluidum.

Fig. 1 er et oppriss, som ikke er i riktig målestokk,

av en utførelse av oppvarmningsapparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et oppriss, delvis i snitt og ikke i riktig målestokk, av en utførelse av kontaktinnretningen i opp-varmningsappparatet ifølge fig. 1.

Fig. 3 er et oppriss, som ikke er i riktig målestokk,

av en del av et annet oppvarmniirgsapparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser skjematisk et typisk strømningsmønster inne i varmeveksleren tilhørende oppvarmningsapparatet ifølge fig. 1. Fig. 5 er en perspektivskisse av en del av en varmeveksler som er fremstilt av en termoplast, og som egner seg for anvendelse i oppvarmningsapparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser et snitt gjennom et av elementene i varmeveksleren vist på fig. 5. Fig. 7 er en perspektivskisse som forstørret og delvis i snitt viser en del av et element av den på fig. 5 viste varmeveksler.

Eksemplet vist på fig. 1 er en utførelse av oppfinnelsen-som egner seg for anvendelse som et oppvarmningsapparat eller en varmesentral for en leilighet, et hus eller annen bygning. I en kontaktinnretning 10 brennes et brennstoff for dannelse av varme forbrenningsprodukter som bringes i motstrømskontakt med vann for fremstilling av varmt vann og dannelse av av-kjølte avgasser. I en konvensjonell brennerenhet (ikke vist)

i den nedre ende av kontaktinnretningen 10 brennes et brennstoff som innføres gjennom rørledning 11. Brennstoffet kan f.eks. være naturgass, vanngass, propan, flytende naturgass (LNG), brenselolje nr. 2, kerosen, dieselolje, osv. Brenner-enheten som benyttes, velges med tanke på det brennstoff som skal anvendes. Kaldt vann som gjennom rørledning 12 innføres i kontaktinnretningen 10 oppvarmes i denne av de varme, forbrenningsprodukter på en måte som vil bli nærmere beskrevet under henvisning til fig. 2, og varmt vann tas ut gjennom rør-ledning 21. De avkjølte avgasser blåses ut gjennom .avgass-kanaler 24 og 26 ved hjelp av vifte 25, og føres til atmosfæren via innretninger som ikke er vist, såsom en skorstein, pipe eller annen kanal. Den befordringsenergi viften 25 gir, er-statter varmetrekken i den skorstein som benyttes i forbindelse med en konvensjonell ovn. Viften 25 tjener likeledes til å trekke de varme forbrenningsprodukter opp gjennom kontakt-

innretningen 10.

Huset 13 har flere seksjoner, av hvilke én inneholder varmeveksler 14. Et kaldluftkammer 15 opptar kald luft fra huset eller annen bygning gjennom returkanal 16, og hoved-vifte 17 fører kaldluften gjennom kammer 18 til varmeveksleren 14, fra hvilken oppvarmet luft strømmer inn i varm-luftkammer 19 og derfra gjennom varmlufttilførselskanal 20 til huset eller annen lokalitet som skal oppvarmes.

Varmt vann fra kontaktinnretningen 10 føres via rør-ledning 21 til varmeveksleren 14, og etter fjerning av dens varmeinnhold i varmeveksleren 14 strømmer vannet som kaldt

vann gjennom rørledning 20 til beholder 23. En pumpe 28 re-sirkulerer vannet gjennom rørledning 12 til kontaktinnretningen 10. Pumpen 28 kan være av en hvilken som helst type som egner

seg for pumping av vann, f.eks. en neddykkbar sentrifugal-pumpe. Vanligvis vil varmtvannet strømme gjennom rørled-ningen 21 ved sin egen tyngde, men i andre arrangementer vil en pumpe kunne benyttes.

Ett av forbrenningsproduktene fra et brennstoff er

vann, og skjønt mindre mengder vanndamp vil føres med i avgassen, vil overskudd av vann normalt akkumuleres i sirkula-s jonsvannsystemet, fordi det kalde vann som. innføres i kontaktinnretningen 10 gjennom rørledningen 12, vil kondensere det. Følgelig er det i den øvre del av beholderen 23 anordnet en rørledning 27 for å muliggjøre drenering av oppsamlet overskuddsvann til et hvilket som helst hensiktsmessig avløps-system. Beholderen 23, pumpen 28 og rørledningen 27 plasseres fortrinnsvis på et nivå som sikrer at den side av varmeveksleren 14 som mottar varmt vann fra kontaktinnretningen 10, forblir

fylt med vann til enhver tid, slik at det ikke dannes gass-eller luftbobler som ville kunne ansamles i varmeveksleren og nedsette dennes effektivitet. Beholderen kan imidlertid anbringes høyere eller lavere, om dette måtte ønskes.

Viften eller blåseren 25 kan f.eks. være en liten

vifte som er i stand til å gi en trykkdifferanse på.så lite som 50,8 mm vannsøyle.

I et tilsvarende, men lett modifisert system kan kontaktinnretningen plasseres under beholderen 23, mot den nedre ende av huset 13. I dette tilfelle vil pumpen 28 bli plassort i rørledningen 12 for å pumpe varmt vann som tas ut av kontaktinnretningen 10, opp til varmevekslerens 14 inntak. Kaldt vann fra varmeveksleren 14 vil strømme ved egen tyngde gjennom beholderen 23 og de tilkoblede rørledninger til kontaktinnretningen 10. Beholderen 23 vil i dette tilfelle ha to overløpsrør, nemlig et første overløpsrør gjennom hvilket vann vil kunne strømme til kontaktinnretningen 10,

og et annet overløpsrør, plassert ovenfor det første, for fjerning av akkumulert overskuddsvann. Det foretrekkes imidlertid å benytte en pumpe i retursystemet for kaldtvannet i stedet for i varmtvannsledningen, da en pumpe vanligvis vil funksjonere mer problemfritt når vannet som pumpes er kaldt.

Kontaktinnretningen 10, som er vist mer detaljert i snittet vist på fig. 2, omfatter en sylindrisk yttervegg 40, en topplate 41, en bunnplate 42 og en sylindrisk innervegg 43. Delene 40, 41, 42 og 43 er hensiktsmessig fremstilt av rustfritt stål. Innerveggen 43 omfatter et nedre parti 43a av relativt stor diameter, et hellende parti 43b og et øvre parti 43c av relativt liten diameter.

I den viste utførelsesform blir et gassformig brennstoff tilført gjennom rørledning 11 og luft som føres inn gjennom hylse 44 blandet og brent i en brenner 45. Brenneren 45 er en konvensjonell type brenner med en perforert metall-plate eller sikt, som øverst er lukket med en tett plate 46 for å forhindre tap av uforbrent brennstoff. Varme forbrenningsprodukter akkumuleres i et forbrenningskammer 47

og beveger seg oppad gjennom et rom 48 til en kontaktseksjon 49, i hvilken de varme forbrenningsprodukter bringes i intim . og direkte kontakt med kaldt vann. Seksjonen 49 er fylt med fyllelementer 50, som i typiske tilfeller kan ha form av sadler, spiraler, korte sylindere eller ringer, eller kan ha annen hensiktsmessig form, fremstilt av keramisk materiale, glass eller annet passende materiale. Eksempelvis kan fyll-elementene være Raschig-ringer eller berl-sadler. Fyllmaterialet 50 hviler i .innretningen 10 på plate 51, som i typiske tilfeller er en dusjplate omfattende et ugjennomhullet sentralt parti 51a og et perifert, perforert parti 51b som inneholder perforeringer 52.

Kaldt vann innføres i den øvre del av kontaktinnretningen 10 gjennom rørledningen 12, opptas i et kar 53, strømmer ved overløp ned på fyllmaterialet, strømmer så ned over og gjennom fyllmaterialet 50 og gjennom perforeringene 52 og oppsamles i en sylindrisk brønn 54 som befinner seg mellom ytterveggen 40 og innerveggen 43. Det sentrale parti 51a av platen 51 har noe større diameter enn innerveggens 43 øvre parti 43c for å forhindre nedadstrømmende vann i å falle ned i forbrenningskammeret 47 og derved komme i kontakt med brennerelementer 45 og 46. Viften 25 (vist på fig. 1) fører de varme forbrenningsprodukter som er blitt oppsamlet i forbrenningskammer 47, opp gjennom rommet 48, perforeringene 52, seksjon 49 hvor de bringes i intim kontakt med det nedad-strømmende vann, og ut. gjennom avgasskanal 24. Viften 25 tjener videre til å trekke det brennstoff som avgis fra rør-ledning 11, og luft gjennom hylsen 44 til brenneren 45.

Varmt vann oppsamlet i brønnen 54 strømmer gjennom en rørledning 55, et luftet overløp 56 og en rørledning 21 til varmeveksleren .14 . Den øvre ende av rørledningen 55 avsluttes inne i det luftede overløp 56 på et nivå som sikrer at brønnen 54 forblir fylt med vann opp til det samme nivå. Dette gjøres for å redusere varmetapene ved stråling eller ledning gjennom'kontaktinnretningens 10 vegger i området nær brenneren 45.

Alternativt kan der i stedet for karet 53 benyttes et dusjhode eller annen innretning for fordeling av vannet over. fyllmaterialets 50 topp. I stedet for et fyllmateriale 50

er det også mulig å anvende plater, såsom perforerte dusj-plater,klokkeplater, silplater eller andre hensiktsmessige plater for å sikre intim kontakt mellom vannet og forbrenningsproduktene. Alternativt kan også viften 25 flyttes og forbindes via en tilkoblingsdel til hylsen 44 for således å

blåse luft inn i forbrenningskammeret og derved blåse forbrenningsproduktene gjennom kontaktinnretningen 10 i stedet for å trekke dem ut gjennom avgasskanalene.

Det vil forståes at de angitte brennerelementer 45 og

4 6 kan erstattes av andre egnede konvensjonelle brennerelementer, hvilket vil kunne være nødvendig ved valg av et annet brennstoff, såsom et av de ovenfor anførte.

De kontroll- og reguleringsinnretninger som anvendes

for antennelse, for flammepåvisning, for påsetting og ut-kobling av brennstoff tilførselen, for igangsetting .og ut-kobling av ..avgassvif ten , husluf tvif ten og vannpumpen, for forhindring av overoppheting, osv., er ikke vist, fordi de|er konvensjonelle.

For denne væske-gass-varmeveksling er varmeoverførings-flaten i varmeveksleren 14 i området fra 11,1 til 111 m 2 pr 10 000 kcal/h. For en typisk villavarmeveksler med ydelse 15 000 kcal/h kan den totale varmeoverføringsflate i varmeveksleren 14 være ca. 46,5 m<2>.

Kontaktseksjonen 49 bør fylles med en tilstrekkelig mengde fyllmateriale 50 eller alternativt med tilstrekkelig mange plater som ovenfor nevnt, slik at det oppnåes minst 1,2 og fortrinnsvis fra 3 til 5 teoretiske varmevekslingstrinn. Vanligvis er det ikke behov for mer enn 6 teoretiske varmevekslingstrinn, da praktisk talt hele den gjenvinn-

bare varmemengde kan overføres til væsken med 6 teoretiske trinn. I ett teoretisk varmevekslingstrinn nåes både termisk likevekt og termodynamisk likevekt mellom gassen og væsken som bringes i kontakt med hverandre.

Antallet teoretiske varmevekslingstrinn kan beregnes

ut fra begynnelsestemperaturen og vekten av vannet som inn-føres i kontaktinnretningen, slutttemperaturen og vekten av vannet som tas ut av kontaktinnretningen, temperaturen, vekten og sammensetningen av • forbrenningsproduktene som inn-føres i kontaktinnretningen og temperaturen, vekten og sammensetningen av avgassen som tas ut fra kontaktinnretningen. Skjønt et nokså nøyaktig anslag over antallet av teoretiske trinn kan gjøres også dersom sammensetningen av forbrenningsgassene anslåes ut fra sammensetningen a v brennstoffet og den anvendte tilblanding av luft, er det mer nøyaktig å

anvende den sammensetning av forbrenningsgassene som bestemmes ved analyse. Beregningen kan utføres som en beregning i flere trinn,under anvendelse av psykrometriske diagrammer og materialbalansen og varmebalansen. Et anslag kan også-, gjøres ut fra<p>s<y>krcmetriske diagrammer under anvendelse av de samme data bestemt som ovenfor angitt.

Med hensyn til teoretiske varmevekslingstrinn og beregningen av antall trinn ved gjentagelse, vises det til følgende litteratur: Unit Operations of Chemical Engineering, McCabe og Smith, 3. utgave, McGraw-Hill Book'Co., N.Y. 1976, spesielt dei (Section) 18, Equilibrium.Stage Operations, pg del 24, Humidification Operations; og Mass Transfer Process Calculations, Sawitoski og Smith, Interscience Publishers,

N.Y. 1963, spesielt kapittel 5, Humidification and Water Cooling. Hva- luft og vann angår, vil psykrometriske diagrammer finnes i Chemical Engineer's Handbook, Textbook Edition, Perry, 3. utgave, McGraw-Hill Book Co., N.Y. 1950, sider 763-765.

Under drift innføres kaldt vann av temperatur mellom 21° og 40°C i kontaktinnretningen 10 i en mengde av fra 127 til 907 kg pr. 10 000 kcal/h. varme generert i brenneren. Når vannhastigheten ligger innenfor disse grenser og når kontaktinnretningen 10 drives som angitt, med motstrømskontakt mellom vannet og forbrenningsgassene, og har minst 1,2 teoretiske trinn, kan vannet oppvarmes i kontaktinnretningen til en temperatur i området fra 49° til 85°C, fortrinnsvis fra 65,5° til 75,7°c. Samtidig fjernes det meste av den utnyttbare varmemengde fra de varme forbrenningsgasser, og avgassen tas ut ved en temperatur mellom 24° og 49°C, fortrinnsvis mellom 24° og 38°C. Når driften stilles innpå denne måte, vil minst 90%, og inntil 98%, av den tilgjengelige varme utvinnes fra de varme forbrenningsprodukter. Da mesteparten av vanndampen i de varme forbrenningsgasser kondenseres av det kalde vann som innføres i kontaktinnretningen, vil varmeinnholdet som er knyttet til vannets latente fordampningsvarme gjenvinnes fra vannet som kondenseres, og avgassen avviker fra de varme forbrenningsprodukter ved at avgassen er fri for mesteparten av vannet i forbrenningsproduktene samt har lavere temperatur.

Kontaktinnretningen 10 kan være meget kompakt. For et oppvarmningsapparat med beregnet ydelse 15 000 kcal/h, som

er en typisk størrelse for et bolighus av gjennomsnittsstørrelse kan passende totaldimensjoner for kontaktinnertningen 10 være henholdsvis 152,4 mm og 660,4 mm, for henholdsvis diameteren og høyden.

Dersom mer enn 907 kg vann pr. 10 000 kcal/h anvendes, vil vannets temperatur ikke øke med mer enn ca. 11°C, men den nødvendige varmeoverføringsflate i varmeveksleren vil bli overdrevent stor og luftsirkulasjonshastigheten høy. Dersom mindre enn 127 kg vann pr. 10 000 kcal/h anvendes, vil såpass mye vann fordampes og gå tapt som damp sammen med avgassen

'at varmetapet "som er forbundet med vannets latente fordampningsvarme vil være betydelig. Med avtagende vannhastighet innenfor det angitte område øker antallet teoretiske varmevekslingstrinn som kreves i kontaktinnretningen, mens størrelsen av gass-væske-kontaktflaten som kreves i varmeveksleren, avtar. For et oppvarmningsapparat for oppvarming av . tvangssirkulert luft er vannmengden som sirkuleres, fortrinnsvis i området fra 181,4 til 271 kg pr. 10 000 kcal/h. For oppvarming av vann for radiatorer, vaskeri eller annen husholdningsbruk er vannmengden som sirkuleres gjennom- kontaktinnretning 10, fortrinnsvis i området fra 145,1 til 217,7 kg pr. 10 000 kcal/h.

Eksempelvis kan de typiske driftsbetingelser for et oppvarmingsapparat med ydelse 15 000 kcal/h være som følger:

kontaktinnretning:.

varmeveksler:

I et oppvarmningsapparat som drives under disse betingelser, vil kontaktinnretningen yde 4-5 teoretiske varmevekslingstrinn.

Oppvarmningsapparatet - og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er tilpasset oppvarmningsfluidumet av enhver art innbefattende gasser og væsker. Den spesifikke utførelse som er beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 1 og 2, representerer et eksempel på oppvarming av en gass, i dette tilfelle luft for romoppvarming. Andre gasser kan oppvarmes på samme måte, når dette måtte ønskes.

Fluidumet som skal oppvarmes, kan også være en" væske, såsom vann. Et slikt eksempel er oppvarming av vann for bolig-oppvarming, hvor varme overføres til radiatorer i husét eller boligen ved hjelp av varmt vann. I dette tilfelle vil begge sider av varmeveksleren føre vann, dvs. varmt vann fra kontaktinnretningen 10 vil avkjøles i varmeveksleren 14 under oppvarming av vann som så sirkuleres til varmtvannsradiatorer.

I et slikt system vil de på fig... 1 viste elementer 13 - 20 elimineres, og som erstatning for disse vil elementene vist på fig. 3 bli benyttet. Fig. 3 viser et hus eller en kapsel 68 som omfatter et kaldtvannskammer 71, et varmtvannskammer 72 og en midtseksjon 69 tilpasset for å holde varmeveksleren 14. Varmt vann fra kontaktinnretningen 10 strømmer ved egen tyngde gjennom rørledning 21 til varmevekslerens 14 første side, avgir sitt varmeinnhold her og strømmer ut som kaldt vann gjennom rørledning 22. Vann som skal oppvarmes for radiatorer, et vaskeri eller for annen bruk strømmer som kaldt vann fra rørledning 70 til kammeret. 71, som tjener til å fordele vannet som skal oppvarmes, på samtlige passasjer i varme-' vekslerens 14 annen side. Etter å være blitt oppvarmet i disse oppsamles det varme vann fra varmeveksleren 14 i kammeret 72. En pumpe 74 pumper vannet opp gjennom kammerne 71 og 72, varmeveksleren 14 og rørledningene 73 og 75 til de steder hvor varmtvannet ønskes. Pumpen 74 er fortrinnsvis plassert slik at den pumper vannet i den rørledning som mottar vannet fra varmeveksleren 14, for å unngå at der i den termoplastiske varmeveksler oppstår overdrevent høye trykk som ville kunne forårsake beskadigelse av varmeveksleren. Slike skader ville kunne oppstå dersom pumpen ble plassert i inntaksrørledningen 70.

For en væske-væske-varmeveksling av denne type er det tilstrekkelig at varmeoverføringsflaten i varmeveksleren 14 er i området fra 0,74 til'37,1 m<3>pr. 10 000 kcal/h. For et-

typisk boligoppvarmningsapparat beregnet for en ydelse på

15 000 kcal/h kan således den totale varmeoverføringsflate i varmeveksleren 14 være ca. 9,3 m . Det er også mulig å. varme vann på samme måte for annen husholdningsbruk, f.eks. for vaskerier, vaskeservanter, dusjer, osv. Oppfinnelsen lar seg også tilpasse for ytterligere økning av temperaturen av fluidumer som er oppvarmet i soloppvarmningsanlegg. Et slikt fluidum kan f.eks. være en blanding av ethylenglycol og vann. Også andre væsker kan oppvarmes på samme måte, om så ønskes, f.eks. farvebad, kjemiske behandlingsbad, osv.

En annen mulighet er et dobbeltsystem for oppvarmning av både en gass og en væske. Eksempelvis kan for et hus med et oppvarmningssystem basert på tvungen luftsirkulasjon såvel varmen for den tvangssirkulerte luft som varmen for varmtvannet for vaskeservanter og vaskeri tilføres ved hjelp av et oppvarmningsapparat utstyrt med en kontaktinnretning 10

av tilstrekkelig stor kapasitet til å betjene to varmevekslere for henholdsvis oppvarming av tvangssirkulert luft og vann for vaskeservanter og vaskeri.

Det vil også forståes at huset 13 kan ha små dimensjoner og f.eks. ikke ha større tverrsnitt enn typiske kanaler 16 og 20 som anvendes som returledning for kaldluft og tilførselsledning for varmluft. Dette kan .tilpasses ved installasjon av et oppvarmningsapparat ifølge oppfinnelsen i nye hus eller bygninger. Når det dreier seg om et eksisterende oppvarmningsapparat i et eldre hus eller en eldre bygning, er det mulig<a>oforn<ye>det eksisterende oppvarmiirgsapparat ved at man kun skifter ut de elementer som det ikke lenger er behov for, f.eks. brenneren og en eksisterende metallvarmeveksler, mens oppvarmningsapparatets beholder, luftviften ogkanal-systemet bibeholdes. I et slikt tilfelle vil varmeveksleren 14 av termoplast bli installert i den eksisterende beholder, og likeledes vil kontaktinnretningen og alle andre med denne forbundne elementer bli installert og den nødvendige tilkobling til den eksisterende beholder foretatt.

Som ovenfor angitt vil varmeoverføringsflaten i varmeveksleren 14 variere, alt etter hvorvidt fluidumet som skal oppvarmes i denne, er en gass eller en væske. Dersom det er en gass, vil den nødvendige flate være fra 11,1 til 111 m 2 pr.

10 0.00 kcal/h, og dersom det er en væske, vil det kreves en

2

flate på mellom 0,74 og 37,1 m pr. 10 000 kcal/h. Flaten

som benyttes i ethvert gitt tilfelle, vil ligge innenfor de angitte områder og vil variere med mengden av vann (i kg pr.

10 000 kcal/h) som innføres i kontaktinnretningen 10 for å fjerne varmen fra forbrenningsproduktene, og, i mindre ut-strekning, med den gass eller den væske som skal oppvarmes i varmeveksleren. At områdene for varmevekslerflaten er for-skjellige ved oppvarming av gass og oppvarming av væske skyldes ulikheten mellom varmeoverføringskoeffisienten for. gasser og varmeoverføringskoeffisienten for væsker. Når f.eks. fluidumet som skal oppvarmes, er luft, vil varmeover-føringskoeffisienten U være i området fra 17,1 til 34,2 kcal/h.m^.°C, mens den når fluidumet som skal oppvarmes, er vann, vil være i området fra 342.til 1284 kcal/h.m .°C. Varmeoverføringskoeffisientene varierer innenfor de angitte områder alt etter fluidumet som skal oppvarmes, systemets rommål og strømningshastigheten. Fordi varmeoverføringen til en væske skjer hurtigere enn til en gass, kan varmeover-føringsflaten i varmeveksleren være mindre ved væske-væske-varmeoverføring enn ved væske-gass-varmeoverføring. Imidlertid vil for ethvert oppvarmingsapparat ifølge oppfinnelsen produktet av.U og varmeoverføringsarealet A i varmeveksleren være det samme, uansett hvorvidt fluidumet som skal oppvarmes er en gass eller væske. Produktet U x A må være minst 1,5

pr. 1000 kcal/h brent brennstoff og behøver ikke overskride 38 pr. 1000 kcal/h brent brennstoff, skjønt den øvre grense ikke er særlig kritisk. Et foretrukket område for. U x A er 2,3 - 7,6 pr. 1000 kcal/h brent brennstoff.

I varmeveksleren 14 er det tilveiebragt en rekke første passasjer som er tilpasset for å lede vannet som tilføres fra kontaktinnretningen 10,. og, i nabostilling til disse, en rekke andre passasjer som er tilpasset for å føre fluidumet som skal oppvarmes. De første og andre passasjer kan ordnes i ulike typer geometriske og rommelige forhold til hverandre,

så lenge strømningsmønstrene for de to strømmer egner seg for overføring av mesteparten av den gjenvinnbare varme fra den vannholdige væske til fluidumet som oppvarmes.

Fortrinnsvis konstrueres varmeveksleren med flere

trinn, idet vannets strømningsretning er hovedsakelig vinkelrett på strømningsretningen for fluidumet som skal oppvarmes. Som et eksempel viser fig. 4 skjematisk strømningsmønsteret for en varmeveksler med 6 trinn. Et varmevekslerelement 80

er inndelt i flere første passasjer 81, 82, 83, 84, 85 og 86 ved hjelp av skillevegger 87, slik at der avgrenses en buktet bane, som angitt ved pilene, for vannet som innføres gjennom rørledning 21 og tas ut gjennom rørledning 22, hvilken bane er orientert hovedsakelig vinkelrett på strømningsretningen for fluidumet som skal oppvarmes i kontakt med elementet 80.

I dette tilfelle definerer de viste passasjer flere varmevekslingstrinn. Der kan selvfølgelig være et større eller mindre antall passasjer og trinn. Det vil vanligvis være flere varmevekslingselementer i en varmeveksler, og i slike tilfeller kan rørledninger 21 og 22 for tilførsel av vann til og uttak av vann fra varmeveksleren avsluttes i kammeret som betjener samtlige elementer 80.

En egnet og foretrukken utførelse av en varmeveksler for anvendelse i oppvarmningsapparatet ifølge oppfinnelsen er vist på figurene 5, 6 og 7.

Idet det først henvises til det spesifikke varmevekslerelement som er vist på fig. 7, er plater 151 og 152, som er fremstilt av en termoplastisk film og tjener som varmevekslings-flater, anordnet på avstand fra hverandre. De mot hverandre vendende overflater av de to plater er festet til hverandre nær platenes kanter, i denne utførelse ved hjelp av kantskillevegger, av hvilke kun én, nemlig kantskillevegg 153, er vist

i dette delsnitt. Fordelt over rommet som avgrenses av de to plater og av kantskilleveggene, er det anordnet et antall for-høyninger 168 som strekker seg fra plate 152 mot plate 151. Forhøyningene 168 tjener til å holde platene 151 og 152 på avstand fra hverandre, slik at platene hindres i å klappe sammen,hvilket ville begrense eller stoppe strømmen av fluidum mellom platene. En kanalskillevegg 165 strekker seg mellom og er festet til mot hverandre vendende overflater av platene 151 og 152 og tjener som en skillevegg mellom kanaler for å rette strømningen av et første fluidum inn i en avgrenset

bane mellom de to plater.

Som vist ved forbindelsen 171 mellom kantskillevegg

153 og plate 152, ved forbindelsen 172 mellom kanalskillevegg 165 og plate 152 og ved forbindelsen 173 mellom forhøyning 168 og plate 152 er kantskilleveggene, forhøyningene og kanalskilleveggene fortrinnsvis utformet.i ett stykke med plate 152. Plate 152 med forhøyninger 168 kan hensiktsmessig fremstilles ved ekstrudering av en termoplast fra en egnet dysé til en mønstret trommel etter den metode som er beskrevet i alle de tre US patentskrifter 3 509 005, 3 515 778 og 3 635 631. Platen 151 festes så til kantene til platen 152, feks. ved varmforsegling eller med et egnet klebemiddel, fortrinnsvis ved varmforsegling, enten direkte som ovenfor angitt eller ved forsegling til oversiden 174 av kantskilleveggen 153 og til oversiden av andre kantskillevegger som ikke er vist, til oversiden 175 av kanalskilleveggen 165 og til oversiden av alle andre kanalskillevegger. En egnet metode for forsegling av platen 152 til oversiden av kantskilleveggene og kanalskilleveggene er beskrevet i US patentskrift nr. 3 821 051.

Det foretrekkes at forhøyningene 168 strekker seg til og er festet til platen 151. Når forhøyningene 168 festes til platen 151, kan dette også hensiktsmessig utføres ved å. feste oversiden 176 av hver enkelt forhøyning 168 til platen 151

ved varmforsegling eller ved hjelp av et egnet klebemiddel, fortrinnsvis ved varmforsegling. Det foretrekkes å forbinde forhøyningene 168 med begge, plater 151 og 152, da dette for-hindrer utbuling av platen 151 og 152 når trykket av det .første fluidum i varmeoverføringselementet overskrider trykket av det annet fluidum som er i kontakt med elementets ytterflater. Dersom en slik utbuling ikke ble forhindret, ville strømningen av det andre fluidum i kontakt med elementets ytterflater kunne begrenses eller stoppes.

Fig. 6 viser et tverrsnitt gjennom et varmevekslerelement.

Platen 152, som består av en termoplastisk film, bærer kantskillevegger 153, .154 , 155 og 156 festet til platens (kanter. Rommet inne i elementet er inndelt i kanaler 157, 158, 159, 160, 161 og 162 ved hjelp av kanalskillevegger 163, 164, 165, 166 og 167, som er festet til platen 152 som ovenfor beskrevet. Forhøyninger 168, som det bare er vist tre grupper av på fig. 6, rager opp fra platen 152 i samtlige av kanalene. Platen 152 har to åpninger, nemlig en første åpning 169, gjennom hvilken det "første fluidum innføres i elementets indre, og ehandre åpning 170 gjennom hvilken det første fluidum tas ut fra elementet. Det første fluidum strømmer gjennom kanalene i den retning som er vist ved pilene.

Antallet av kanaler 157 osv. kan variere fra én kanal og opp til et hvilket som helst antall som måtte være ønskelig eller nødvendig for en gitt varmeveksling.

Elementet med seks kanaler som er vist på fig. 6, er bare et typisk eksempel og egner seg fof mange applikasjoner hvor seks varmevekslingstrinn ønskes. Varmevekslerelementene kan ha enten et likt eller et ulikt antall kanaler, og plasseringen av åpning 170 gjennom hvilken det første fluidum tas ut, vil variere. Det vil bli plassert ved nedstrømsenden av den siste kanal gjennom hvilken det første fluidum strømmer.

På fig. 5 er det perspektivisk vist et utsnitt av en typisk.varmeveksler ifølge oppfinnelsen. Pilene i tilknytning til henvisningstallene 6,6 angir orienteringen av snittet vist på fig. 6. Fem individuelle varmevekslerelementer' 101, 102, 103 , . 104 og 105 er vist. På denne figur sees plater 151 og 152 og kantskillevegger 153 og 154. Hver av platene 151 og 152 og de tilsvarende plater i alle de øvrige elementer 102 osv. med unntak av det siste element (ikke vist) har både en første og en andre åpning som ikke sees på denne figur, såsom første åpning 169 og andre åpning 170 som sees på fig. 6. Alle de første åpninger er innrettet på linje og alle de andre åpninger er innrettet på linje. Det siste element (ikke vist) har en første og andre åpning kun i den første plate, dvs. den plate som vender mot naboelementet. Der er ingen åpning i den andre plate, dvs. den plate i det siste element som er lengst fra det nestsiste element. En første rekke av koaksiale linjer 106, 107, 108, 109 og 110 er anbragt slik at hver ring ligger mellom og er festet til naboelementer. Ringene er anordnet slik at de omgir de første åpninger i de plater de er i kontakt med. Eksempelvis er ring 106 festet på platen 152", slik at den omgir den første åpning 169, og den er festet til platen 150 således at den omgir den tilsvarende første åpning i denne plate. På tilsvarende måte er en andre rekke av koaksiale ringer 111,

112, 113,.114 og 115 anbragt slik at hver ring ligger mellom

og er festet til naboelementer, idet ringene er anordnet slik

at de omgir de' andre åpninger i platene de er i kontakt med. Eksempelvis er ring 111 festet på platen 152 således at den

omgir den andre åpning 170 og likeledes festet på platen 150 således at den omgir den tilsvarende andre åpning i denne plate. Avstandslistér 116, 117, 118, 119 og 120 er anbragt mellom nabopar av varmevekslerelementer for å bidra til å holde elementene på avstand fra hverandre. Avstandslistene bør være

festet for å hindre dem i å komme ut av stilling. Dette kan gjøres f.eks. ved å feste dem til varmevekslerelementene ved varmforsegling eller med et egnet klebemiddel. Det er ikke nød-vendig å feste avstandslistene til elementene over hele deres lengde, idet det er tilstrekkelig å feste dem ved hver ende av listen. Passasjer 131, 132, 133, 134 osv., og tilsvarende passasjer (ikke angitt ved henvisningstall) på den motsatte side av avstandslistene, benyttes for det andre fluidum som skal varme-veksles med det første fluidum. Avstandslistene er anordnet hovedsakelig vinkelrett på retningen i hvilken det første fluidum strømmer gjennom kanalene i elementene, hvorved de tjener til å lede strømmen av det andre fluidum i en retning som er hovedsakelig vinkelrett på strømningsretningen for det første fluidum. To hule, sylindriske rørtilslutninger er festet til platen 151, idet en første rørtilslutning 121 omgir den første åpning i platen 151 og en andre rørtilslutning 122 omgir den andre åpning i platen 151. Rørtilslutningene tjener som innretninger for tilkobling av rør, slanger eller andre føringer til varmeveksleren for tilførsel av det første fluidum til varmevekslerelementet og uttagning derfra.

Tilsammen utgjør rørtilslutning 121 og ringer 106, 107, 108, osv. en diskontinuerlig kanal.som tjener til å fordele det første fluidum til innsiden av varmevekslerelementene 101, 102, 103, osv. På tilsvarende måte utgjør rørtilslutning 122

og ringer 111, 112, 113 osv. en diskontinuerlig kanal som tjener til å oppsamle det første fluidum fra innsiden av samtlige varmevekslerelementer 101, 102, 103, osv.

Det vil forståes at en varmeveksler kan ha et antall varmevekslerelementer som varierer fra ett enkelt element til så mange elementer som det vil være ønskelig for en gitt

anvendelse. Dette antall kan nå opp i flere hundre.

Det er hensiktsmessig at ringene 106 - 110 og 111 -115 er sirkelrunde. De kan festes til platene 152 og 150 og andre lignende plater ved varmforsegling eller ved hjelp av et egnet klebemiddel, fortrinnsvis ved varmforsegling. En foretrukken metode for sammenbinding av delene er en metode som går under navnet elektromagnetisk binding eller magnetisk varmforsegling, og hvor et materiale som omfatter en egnet termoplast , såsom polyethylen, og et magnetisk materiale, såsom jern, stål, jernoxyd eller et ferritt, i form av partikler i størrelsesområdet mikron eller derunder påføres alle de steder hvor en forsegling skal dannes, hvoretter det hele anbringes i et høyfrekvent magnetisk felt i en elektrisk induksjonsgenerator, hvorved materialet oppvarmes og danner en sikker binding til de termo-plastdeler som det er i kontakt med. Slike forseglingsmaterialer er kjent i faget og fåes på markedet i mange former, deriblant som støpte og ekstruderte artikler, såsom filmer og pakninger, væske- eller pastamaterialer i vandige eller oppløsningsmiddel-baserte bindemiddelsystemer, og varmsmelter. Opplysninger vedrørende metoden vil finnes i Modern Plastics, Encyclopedia, 1977-78 utg. McGraw-Hill, N.Y., oktober 1977, sider 420-21, "Electromagnetic Bonding", og sider 424-25, "Magnetic Heat-Sealing". Ytterligere informasjon vedrørende teknikken og typiske materialer.som egner seg for slike forseglinger, finnes f.eks. i US patentskrifter nr. 3 620 875, 3 620 876, 3 461 014 og 3 779 564.

En metode, som er den foretrukne metode, til å utforme fordelings- og oppsamlingssystemene for det første fluidum til og fra innsiden av varmevekslerelementene går ut på å feste ringene 106, 107, osv. og 111, 112, osv. til plater 152, 150 osv. før den første og andre åpning, eksemplifisert ved åpninger 169 og 170, er blitt dannet. Dette vil si at hvert enkelt varmevekslerelement først fremstilles uten noen første eller andre åpning. Ringer 106 osv. og 111 osv. festes så på de.steder hvor åpninger 169 og 170 og tilsvarende åpninger i de øvrige plater skal dannes. Også rørtilslutninger 121 og 122 festes til platen 151 på de steder hvor åpningene i platen 151 skal dannes. Åpningene skjæres så ut ved at der føres inn en rørformet skjæreinnretning gjennom den sammensatte enhet, på innsiden av hver rekke av koaksiale ringer. Åpningene kan skjæres ut gjennom samtlige plater, bortsett fra den andre plate i det siste varmevekslerelement. Alternativt kan åpningene skjæres ut gjennom begge plater i samtlige elementer inklusive det siste element, hvoretter de to åpninger i den andre plate i det siste element lukkes med en termoplastisk film, en skive eller en skållignende del. Dersom skållignende deler anvendes kan disse festes på plass før åpningene skjæres ut, dvs. samtidig med at ringene og rørtil-.slutningene festes på plass.

Forhøyningene 168 kan hénsikstmessig ha sirkulært tverrsnitt, eller de kan ha en hvilken som helst annen ønsket form, idet tverrsnittet f.eks. kan være trekantet, ovalt, strøm-linjet, rektangulært, osv., etter ønske.

Forhøyningene kan være anordnet forskjøvet i forhold til hverandre eller i rektangulært mønster, trekantmønster eller et hvilket som helst annet fast eller tilfeldig mønster.

Størrelsen av varmevekslingsflaten i en slik varmeveksler og varmevekslerens totaldimensjoner vil variere meget, alt etter typen og de tilførte mengder av fluidumene mellom hvilke varmevekslingen skal finne sted, det gitte systems varmeoverføringskoeffisient og varmemengden som skal overføres. Den aktive varmeoverføringsfla te kan variere fra noen få tiendedelers kvadratmeter til tusener av kvadratmeter. De to lengste dimensjonene av de enkelte varmevekslerelementer kan variere fra noen få centimeter til flere meter. Lengden kan være 30 m eller mer. Når avstandslister benyttes vil disse vanligvis være plassert i en avstand av fra 50,8 mm til 152,4 mm fra hverandre. Varmeveksleren kan ha alt fra noen få varmevekslerelementer til hundrevis av elementer.

Et eksempel på en slik varmeveksler er en varmeveksler fremstilt av polyethylen med høy tetthet.'Denne varmeveksler egner seg for en luft-vann-varmeveksleroppgave hvor varme fra vann av 48,9 - 85°C overføres til luft i en mengde av inntil 15 1000 kcal/h. Elementene er 0,61 m lange og-0,305 m høye og er innrettet som vist på fig. 6. Platene 151 og 152 er 0,0762 mm tykke. Avstanden mellom platene er 0,863 mm. Kantskilleveggene er 0,863 mm tykke og 2,54 mm brede. Kanal-, skilleveggene er 0,863 mm tykke og 0,203 mm brede og strekker seg over platene i en lengde av 559 ram, idet de starter alternativt fra motstående sider av platene, slik at kanalene forbindes med hverandre i plateendene under dannelse av en slynget strømningsbane for det første fluidum, som er vann. Forhøyningene 168 har sirkelrundt tverrsnitt av diameter

0,889 mm, er 0,863 mm tykke og er festet til plater 151 og 152. De er blitt dannet under ekstruderingen av den ene plate og er deretter varmforseglet til den annen plate. De er ordnet i et trekantmønster med senteravstand 3,18.mm. Elementets totale tykkelse er 1,016 mm. Hver av de seks kanaler er ca. 50,8 mm bred.

Varmeveksleren har 125 slike varmevekslerelementer. Elementene er festet sammen ved hjelp av to rekker av. polyethylen-ringer 106, 107, osv. og 111, 112, osv.,•idet hver ring er 2,54 mm tykk og har en utvendig diameter på 19,05 mm og en innvendig diameter på 12,7 mm. De to rekker er plassert ved nabohjørner. av elementene, den ene koaksiale rekke ved inn-gangen til den første strømningskanal og den andre koaksiale rekke ved enden av den siste strømningskanal. To rørtil-sl.utninger 121 og 122, som hver er 38,1 mm lang og har en utvendig diameter på 19,05mm og en innvendig diameter på 12,7 mm, er festet til den første plate i det første element, idet en rørtilslutning er plassert koaksialt med hver av rekkené av ringer. Ringene og rørtilslutningene er festet til elementene ved forsegling ved hjelp av et induktivt oppvarmet materiale omfattende polyethylen og magnetisk jernoxyd. De første åpninger, eksemplifisert ved åpning 169, og dé andre åpninger, eksemplifisert ved åpning 170, er så blitt skåret ut ved inn-føring av en rørformet skjæreinnretning av diameter 12,7 mm gjennom hele den sammensatte enhet, en gang gjennom den første rekke av koaksiale ringer og en gang gjennom den andre rekke av koaksiale ringer. De første og andre åpninger som er blitt skåret ut i den andre plate i det siste (125ende) varmevekslerelement er så blitt lukket ved anbringelse over hver åpning av én polyethylenskive av tykkelse 2,54 mm og diametdr 19,05 mm, under anvendelse av den ovenfor beskrevne forseglingsteknikk. Avstandslister av lengde 304,8 mm, tykkelse 2,54 mm og bredde 2,54 mm innsettes så mellom tilstøtende elementer og anordnes parallelt med kantskillevegger 153 og 155, dvs. i en retning hovedsakelig vinkelrett på kanalskilleveggene og fluidumets strømningsretning gjennom kanalene. De festes ved begge, ender til. begge de to tilstøtende elementer, ved hjelp av den ovenfor beskrevne forseglingsteknikk. Fem avstandslister anbringes mellom hvert tilstøtende par av plater, på senterlinjer i avstand ca. 121,9 mm fra hverandre, idet en list plasseres nær elementenes kanter ved kantskilleveggen 155 og de tilsvarende kantskillevegger i de øvrige elementer. Således dannes der mellom naboelementer passasjer for det annet fluidum, som er luft. Denne strømmer i passasjene i en retning.som er paral-lell med avstandslistene. Som ovenfor angitt er elementenes dimensjoner i planet 0,305 m x 0,61 m. Varmevekslerens tykkelse/gjennom de 125 elementer og 124 passasjer som skiller elementene fra hverandre, er ca. 442 m.

I bruk vil varmeveksleren være montert i et hus (13) som slutter tett rundt fire sider av varmeveksleren og tilveie-bringer kammer for fordeling av kald luft til passasjene mellom elementene og for oppsamling av varm luft når dette strømmer

ut av passasjene. De fire sider rundt hvilke huset slutter tett, er (1) siden ved kantskilleveggen 153 og de tilsvarende kantskillevegger i de øvrige elementer, (2) siden ved kantskilleveggen 155 og de tilsvarende kantskillevegger i de øvrige elementer, (3) siden ved den første plate i det første element, dvs. plate 151, og (4) siden ved den andre plate i det siste element, idet den andre plate er den plate som vender bort fra det nestsiste element.

Varmeveksleren vil funksjonere effektivt når strømnings-retningen i elementene er slik at den kanal som først til-føres det første fluidum, som i eksempelet ovenfor er vann, befinner seg i nabostilling til nedstrømsenden av de passasjer som fører det annet fluidum, som i dette eksempel er luft.

Ytterligere opplysninger om slike varmevekslere og modifikasjjoner av slike varmevekslere vil finnes i norsk patentsøknad nr. 801 256.

En.annen type varmeveksler av termoplast som kan anvendes i oppvarmningsapparatet ifølge oppfinnelsen, og som har smale kanaler hvor det første fluidum, vann, strømmer, er beskrevet i US patentskrift nr. 4 069 807.

Den termoplastiske harpiks som anvendes for fremstilling av slike varmevekslere bør ha et mykningspunkt på minst 104,4°C og bør ha en rimelig stivhet. En elastisitetsmodul

ved bøyning høyere enn 703 kg/cm 2gir passende stivhet. De foretrukne termoplastiske harpikser er polyethylen av høy tetthet, isotaktisk polypropylen, acrylnitril-butadien-styren-harpikser, styren-acrylnitril-copolymerer og fluorcarbonhar-pikser, såsom fluorert ethylen/propylen-copolymerer og poly-tetrafluorethylen. Polyethylen med høy tetthet og isotaktisk polypropylen foretrekkes spesielt, fordi de er billige. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset med hensyn til konstruk-sjonsmaterialene. Eksempelvis kan der, om ønskes, anvendes varmevekslere av kjent konstruksjon, fremstilt av anodisert aluminiumfolie eller kobberplettert stål.

Oppvarmningsapparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen byr på mange fordeler, først og fremst fordelen med virkningsgrader på opp til 98%. Ved hjelp av oppfinnelsen reduseres i vesentlig grad varmetapene opp gjennom, skorsteinen, fordi avgassen slippes ut ved en temperatur mellom 24° og 38°C, vanligvis ved en temperatur av ca. 32°C, mens avgass-temperaturen i et konvensjonelt oppvarmningsapparat er

o o

mellom 205 og 315 C, og fordi varmeinnholdet gjenvinnes fra det gassformige forbrenningsvann ved kondensasjon av vanndampen. Som følge av denne mer effektive og nesten fullstendige gjenvinning av varme fra forbrenningsproduktene reduseres brennstoffbehovet til mellom 50 og 60% av brennstoffbehovet i et konvensjonelt oppvarmingsapparat. Ombygging av eksisterende oppvarmningsapparater til oppvarmningsapparater ifølge oppfinnelsen vil resultere i at der spares meget betydelige mengder olje og naturgass. Dessuten er driften av konvensjonelle gassfyrte oppvarmningsapparater slik at der dannes en viss mengde carbonmonoxyd og/eller sot. Carbonmonoxyd er meget giftig, og ufullstendig forbrenning innebærer et visst tap av.brennverdi. I motsetning hertil er den foreliggende oppfin-nelse meget effektiv, selv ved anvendelse av. overskudd av luft, f.eks. et overskudd på fra 10 til 200% utover den støkiometriske mengde for fullstendig forbrenning. Under slike betingelser

vil dannelsen av giftig carbonmonoxyd praktisk talt kunne unn-gåes, og brennstoffets brennverdi utnyttes fullt ut. Dessuten

vil man ved nybygging kunne eliminere skorsteinen og de om-kostninger som knytter seg til denne.. Til erstatning av skorsteinen vil .det være fullt ut tilstrekkelig med en enkel kanal til en yttervegg eller til taket eller en forbindelse til avluftningskanalen for bygningens røropplegg. En ytterligere fordel ligger i muligheten for ombygging av konvensjonelle oppvarmningsapparater i eksisterende hus og bygninger som ovenfor beskrevet.

Claims (18)

1 . Oppvarmingsapparat, karakterisert ved at det omfatter en brenner for dannelse av varme forbrenningsprodukter, en kontaktinnretning tilpasset for å bringe forbrenningsproduktene. i mot-strømskontakt med vann, hvilken innretning er i stand til å yte minst 1,2 teoretiske trinn, en vifte tilpasset for befordring av forbrenningsproduktene fra brenneren gjennom kontaktinnretningen og for befordring av avgassene som disse forbrenningsprodukter gir, til en avgassinnretning, og en varmeveksler som er tilpasset for inntak av vannet som er blitt oppvarmet ved hjelp av forbrenningsproduktene, og for over-føring av ,varmeinnholdet i vannet til et fluidum, idet produktet av varmeoverføringsflaten i varmeveksleren og varme- ■ overføringskoeffisienten for fluidumet for hvilket oppvarmningsapparatet er tilpasset, er i området fra 1,5 til 38 pr.

1000 kcal/h brent brennstoff.

2. Oppvarmningsapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en pumpe som er tilpasset for å pumpe nevnte vann som strømmer ut fra et av varmevekslerens uttak, til den øvre ende av kontaktinnretningen.

3. Oppvarmningsapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en pumpe som er tilpasset for å pumpe nevnte vann som strømmer av kontaktinnretningen, til varmeveksleren, og en innretningen for å resirkulere nevnte vann som strømmer ut fra varmeveksleren, til den øvre i ende av kontaktinnretningen.

4. Oppvarmningsapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at kontaktinnretningen er tilpasset for drift ved 3-5 teoretiske trinn, i . ,

5. Oppvarmningsapparat ifølge krav 4, karakterisert ved at det. er tilpasset for oppadrettet strømning av forbrenningsproduktene og nedadrettet strømning av nevnte vann gjennom kontaktinnretningen.

6. Oppvarmningsapparat ifølge krav 5, karakterisert ved at kontaktinnretningen og varmeveksleren er tilpasset.for å transportere nevnte vann i en mengde av fra 127 til 907 kg vann pr. 10 000 kcal/h brennerkapasitet.

7. Oppvarmningsapparat ifølge krav 6, karakterisert ved at varmeveksleren er fremstilt av en termo plastisk harpiks og har en varmeoverføringsflate på mellom 0,74 og 111,3 m 2 pr. 10 000 kcal/h brennerkapasitet og at varmeveksleren er forsynt med første passasjer tilpasset for å lede nevnte vann og, i nabostilling til disse, andre passasjer tilpasset for å føre nevnte fluidum i en retning som er hovedsakelig vinkelrett på strømningsretningen for nevnte vann.

8. Oppvarmningsapparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de første passasjer er ordnet i flere trinn, idet det trinn som først tilføres nevnte vann, befinner seg i nabostilling til nedsrrømsenden av nevnte andre passasjer.

9. Oppvarmningsapparat ifølge krav 8, for anvendelse når nevnte fluidum er en gass, karakterisert ved at varmeveksleren har en varmeoverførings-flate på mellom 11,1 og 111 m 2 pr. 10 000, kcal/h brennerkapasitet.

10. Oppvarmningsapparat ifølge krav 9, karakterisert ved at varmeveksleren har en varmeoverførings-flate på mellom 37 og 93 m , og at gassen er luft.

11. Oppvarmningsapparat ifølge krav 8, for anvendelse når nevnte fluidum er en væske, karakterisert ved at varmeveksleren har en varmeoverførings-flate på mellom 0,74 og 37,1 m <2> pr. 10 000 kcal/h brennerkapasitet.

12. Oppvarmningsapparat ifølge krav 11, karakterisert ved at varmeveksleren har en varmeoverførings-flate på mellom 4,6 og 18,6 m 2, og at den andre væske er' vann eller en blanding av vann og glycol.

13. Fremgangsmåte ved- oppvarmning av et fluidum, karakterisert ved at man (a) brenner et brennstoff for dannelse av forbrenningsprodukter, (b) under anvendelse av minst 1,2 teoretiske trinn bringer disse forbrenningsprodukter i motstrømskontakt med vann for å øke vannets.temperatur fra ca. 49°C til ca. 85°C, og (c) leder vannet gjennom en varmeveksler for å varme opp fluidumet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at vannet anvendes i trinn (b) i 3 - 5 teoretiske trinn, i en mengde av fra 127 til 907 kg vann pr.

10 000 kcal/h varme som skal fjernes fra forbrenningsproduktene, og resirkuleres fra trinn (c) til trinn (b).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at vannet innføres i trinn (b) ved en temperatur av fra 21° til 46°C, og at avgassen.av forbrenningsproduktene slippes ut fra trinn (b) ved en temperatur av fra 24° til 38°C.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at der anvendes en varmeveksler som er fremstilt av en termoplastisk harpiks, og som omfatter flere trinn, med strømningen av nevnte fluidum hovedsakelig vinkelrett på vannets strømningsretning.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at vannet i trinn (b) anvendes i en mengde av fra 181,4 til 271 kg pr. 10 000 kcal/h, og at der som nevnte fluidum anvendes tvangssirkulert luft.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at vannet.i trinn (b) anvendes i én mengde av fra 145,1 til 217,7 kg pr. 10 000 kcal/h, og at der som nevnte fluidum anvendes vann eller en blanding av vann og glycol.