DE4026823A1 - Geraet zum erwaermen von wasser, insbes. warmwasserheizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gerät zum Erwärmen von Wasser, insbesondere einem Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einem Wärmetauscher für das Wasser, einem Ventilator zum Absaugen der Verbrennungsgase und einem Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft unterhalb des Wärmetauschers für das Wasser, wobei der Wärmetauscher für das Wasser die Brennkammer umschließende und ferner ein sich unterhalb der Brennkammer befindliches Paket bildende, sich quer zum Strom der Verbrennungsgase erstreckende Plattenelemente aufweist.

Um zu erreichen, daß bei derartigen Geräten die aus dem Gerät austretenden Verbrennungsgase mit ihrer Temperatur unter etwa 50°C liegen und demgemäß das Gerät als Brennwertkessel (Kondensationsgerät) arbeitet, besteht erfindungsgemäß der Wärmetauscher aus zwei je mit einem Einlaß und Auslaß versehenen Teilen, wobei der der Brennkammer abgekehrte Teil des Wärmetauschers den Eingang für das zu erwärmende Wasser aufweist und dem anderen, der Brennkammer zugekehrten Teil wirkungsmäßig vorgeschaltet ist. Dabei kann dem der Brennkammer zugekehrten Teil des Wärmetauschers in üblicher Weise ein Bypass zugeordnet sein, um dessen Eingang - vom anderen Teil des Wärmetauschers gespeist - immer Wasser mit einer Temperatur von etwa 60°C zuführen zu können.

In diesem der Brennkammer abgekehrten Teil des Wärmetauschers wird das vom Verbraucher mit etwa 30-40°C temperierte Wasser um etwa 20°C angewärmt. Dies hat einen entsprechenden Einfluß auf die Verbrennungsgase; sie werden von etwa 80-90°C auf etwa 30-40°C abgekühlt. Wenn sie dann im vorerwähnten Luftwärmeaustauscher weiter abgekühlt werden, verlassen die Verbrennungsgase das Gerät mit einer Temperatur von nur etwa 20-30°C. Damit ist auch die Kondensation sichergestellt, und es können auch durch ein nachgeschaltetes Neutralisationsgerät die üblichen Schadstoffe abgezogen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.

Fig. 1 und 2 zeigen je in schematischer Darstellung im senkrechten Schnitt einen Warmwasserheizkessel zum Betreiben einer Warmwasserheizung.

In einem quaderförmigen, isolierten Gehäuse mit Vorderwand 1, Rückwand 2 und Abdeckung 3 befindet sich oben unter der Abdeckung 3 eine Brennkammer 4 mit einem z. B. durch Öl oder Gas betriebenen Brenner 5. Es hat ein nicht dargestelltes Gebläse für die Brennerluft. Der Brennkammer 4 ist ein Wärmetauscher 6 zugeordnet; er besteht aus Plattenelementen 7, die die Brennkammer 4 umschließen; in Richtung auf die Unterseite des Gerätes bzw. nach unten (Strömrichtung der Verbrennungsgase) befinden sich zwei übereinanderliegende Plattenelemente 7. Der Einlaß für den Wärmetauscher ist mit 8, der Auslaß ist mit 9 bezeichnet.

Vom Wärmetauscher 6 aus gelangen die Verbrennungsgase nach unten zu einem aus sechs Plattenelementen 7 bestehenden weiteren Wärmetauscher 10 mit Einlaß 11 und Auslaß 12. In Strömungsrichtung der Verbrennungsgase folgt ein Wärmetauscher 13 im unteren Teil des Gehäuses mit einem Lufteinlaß 14 und einem Luftauslaß 15, der mit dem Brenner 5 in Verbindung steht, um ihm vorgewärmte Luft zuführen zu können. Die Verbrennungsgase hingegen werden von einem Ventilator 16 angesaugt, der die Verbrennungsgase über eine Kunststoffleitung 17 ins Freie treibt.

Im unteren Teil des Gehäuses ergibt sich eine Kondensation; das anfallende Kondensat gelangt bei 18 in eine Neutralisationseinrichtung 19, von der aus das Wasser bei 20 anfällt.

Der Verbraucher des Wassers, z. B. eine Hausanlage ist bei 21 dargestellt, sie hat einen Vorlauf 22 und einen Rücklauf 23. Außerdem ist ein Vierwegehahn 24 vorgesehen; in seiner Normalstellung bewirkt er keinen Bypass; unter den schon erwähnten besonderen Temperaturbedingungen kann er in Bezug auf den Wärmetauscher 6 eine Rückführung des erwärmten Wassers, also einen Bypass zur Erzielung der gewünschten Wassertemperatur bilden.

Von der Hausanlage 21 gelangt das Wasser über den Rücklauf 23 zum Einlauf 11 mit einer Temperatur von etwa 30-40°C. Im Wärmetauscher 10 erfolgt ein Aufwärmen auf etwa 50-60°C. Vom Auslaß 12 gelangt das Wasser mit dieser Temperatur im Sinne des gestrichelten Pfeiles 25 zum Einlaß 8 in den Wärmetauscher 6. Hier wird das Wasser auf eine Temperatur von etwa 80°C gebracht. Es gelangt über den Vierwegehahn 24 zum Vorlauf 22 der Hausanlage 21.

Für den Fall, daß das Wasser im Einlaß 8 nicht etwa 60°C erreicht, erfolgt das Eingreifen des Vierwegehahnes 24, indem er heißes Wasser vom Auslaß 9 dem Einlaß 8 zuleitet.

Wichtig ist indessen, daß die aus dem oberen Wärmetauscher 6 mit etwa 80-90°C austretenden Verbrennungsgase im vorgeschalteten Wärmetauscher 10 auf etwa 30-40°C abgekühlt werden, bis schließlich im unteren Wärmetauscher 13 die Verbrennungsgase weiter abgekühlt und am Auslaß des Gerätes eine Temperatur von etwa 20-30°C annehmen werden.

Unter diesen Voraussetzungen müssen natürlich die Wärmetauscher 10,1 3 entsprechend ausgebildet und gegen die Wirkungen des noch nicht neutralisierten Kondensats geschützt ausgeführt werden.

Die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase innerhalb des Gerätes ist durch Pfeile 26 angedeutet, wobei zu erwähnen ist, daß die Verbrennungsgase innerhalb der Wärmetauscher hin und her quer zur Pfeilrichtung geführt sind. Die Auslässe 9, 12 und 15 sind oben am zugehörigen Wärmetauscher angeordnet. Wie erwähnt befindet sich die Brennkammer 4 oben im Gerät; die Verbrennungsgase verlassen hingegen das Gerät unten am Gerät, und zwar dort, wo sich auch der Ventilator 16 befindet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber dem Gerät gemäß Fig. 1 insbesondere durch die Anordnung der Plattenelemente 7 unterhalb der Brennkammer 4. Um zu erreichen, daß die Temperatur der Verbrennungsgase im Bereich des Eingangs 11 praktisch diejenigen des zu erwärmenden Wassers entspricht, ist der der Brennkammer 4 zugekehrte Teil 6 des Wärmetauschers wesentlich vergrößert worden, indem wesentlich mehr Plattenelemente 7 benutzt werden, und zwar vorzugsweise so, daß das unterhalb der Brennkammer 4 befindliche Paket des Teils 6 dem Paket entspricht, das den unteren Teil 10 bildet. Beide Pakete sollen hierbei 6-8 Plattenelemente 7 erhalten. Unter diesen Voraussetzungen wird sichergestellt, daß die Verbrennungsgase mit dem Verlassen des unteren Paketes (Teil 10) eine solche Temperatur aufweisen, daß innerhalb des Paketes eine Kondensation nicht mehr auszuschließen ist, während im oberen Paket durch den Bypass bzw. den Vierwegehahn 24 stets eine Verbrennungstemperatur sichergestellt wird, die eine Kondensation ausschließt (Temperatur im wesentlichen über 60°C). Um den durch eine Kondensation möglichen Schäden vorzubeugen, wird das den Teil 10 bildende Paket leicht auswechselbar und/oder durch Beschichtung od. dgl. geschützt.

Eine weitere Abkühlung der Verbrennungsgase erfolgt unterhalb des Teil 10 ausmachenden Paketes durch den Wärmetauscher 13, der zweckmäßigerweise nicht mit Raumluft, sondern mit Außenluft betrieben ist, um vergleichsweise geringe Ausgangstemperaturen für den Wärmetauscher zu erzielen.

Claims (7)

1. Gerät zum Erwärmen von Wasser, insbesondere Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer, einem Wärmetauscher für das Wasser, einem Ventilator zum Absaugen der Verbrennungsgase im Bereich des Gasaustritts am Gerät und einem Wärmetauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft unterhalb des Wärmetauschers für das Wasser, wobei der Wärmetauscher für das Wasser die Brennkammer umschließende und ferner ein sich unterhalb der Brennkammer befindliches Paket bildende Plattenelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher für das Wasser aus zwei, je einen Einlaß (8, 11) und einen Auslaß (9, 12) aufweisenden Teilen (6, 10) besteht, wobei der der Brennkammer (4) abgekehrte Teil (10) den Eingang (11) für das zu erwärmende Wasser aufweist und dem anderen, der Brennkammer (4) zugekehrten Teil (6) vorgeschaltet ist in der Weise, daß das vom Verbraucher kommende Wasser zunächst dem der Brennkammer abgekehrten Teil (10) und von diesem dem der Brennkammer zugekehrten Teil (6) zuleitbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wärmetauscher für das Wasser gebildete Paket (wärmetechnisch) in praktisch gleich große Teile (6, 10) aufgeteilt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile aus quer zur Hauptströmungsrichtung (26) verlaufenden Plattenelementen (7) gebildet sind, die in jedem Paket parallel zueinander angeordnet sind und eine Verbrennungsgasführung hin und her bewirken.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (6, 10) 6-8 Plattenelemente (7) aufweisen.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Teil (6) gebildeten Paket ein Bypass mit Vierwegehahn (24) zur Sicherstellung einer Wassertemperatur von in etwa 60°C zugeordnet ist, während das andere Paket leicht auswechselbar und/oder durch Beschichtung od. dgl. gegen Kondensationsbildung widerstandsfähig ausgeführt ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Brennkammer (4) abgekehrte Teil (10) zur Abkühlung der Verbrennungsgase praktisch auf die Temperatur des dem Gerät zugeführten, zu erwärmenden Wassers bemessen ist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (14) des Wärmetauschers (13) für die Verbrennungsluft mit der Außenluft (Eingang außerhalb des Gebäudes, in dem das Gerät installiert ist) in Verbindung steht.