CH616499A5

CH616499A5 - Central heating system with a boiler and an additional heat exchanger for preheating the medium flowing back to the boiler

Info

Publication number: CH616499A5
Application number: CH987276A
Authority: CH
Inventors: Jan Aede Stapensea
Original assignee: Rheem Bv
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1980-03-31
Also published as: BE844435A; DE7624201U1; DE2634603A1; FR2321094A1; NL158918B; FR2321094B3; GB1502746A; DE2634603C2; NL7509618A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentralheizung mit einem Kessel, versehen mit einem Mantel, in dem sich von unten nach oben ein einen oder mehrere Brenner enthaltender Feuerherd, ein im Wege des im Feuerherd erzeugten Rauchgases angeordneter Wärmeaustauscher zum Heizen des aus dem Kessel in den äusseren Kreis strömenden Mediums und ein einerseits über diesen Wärmeaustauscher mit dem Feuerherd in Verbindung stehender, andererseits an einen Schornsteinkanal anschliessbarer Rauchgassammeikasten mit einem darin angeordneten zweiten Wärmeaustauscher zum Vorwärmen des aus dem äusseren Kreis in den Kessel zurückströmenden Mediums befinden.

Eine Zentralheizung dieser Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 227 754 bekannt. Bei dieser Heizvorrichtung befindet sich der zweite Wärmeaustauscher vertikal über dem ersten Wärmeaustauscher in einer durch vertikale Wände begrenzten Abteilung in der Mitte des Rauchgas-sammelkastens, von dem der wirksame Teil zu dieser Abteilung beschränkt ist. Um zu verhindern, dass die Rauchgase auf ihrem Weg durch den Rauchgassammeikasten hindurch unmittelbar vom ersten Wärmeaustauscher zum Schornsteinkanal gezogen werden und dadurch nur einen ziemlich kleinen Teil des Mediumraumes des zweiten Wärmeaustauschers umspülen, müssen viele, gleichzeitig für die Wärmeübertragung dienende vertikale Platten in dieser Abteilung vorhanden sein. Diese Konstruktion ist teuer und um so mehr, wenn der Rauchgassammeikasten und der zweite Wärmeaustauscher aus rostfreiem Stahl bestehen, und sie macht einen unter allen Betriebsumständen guten Kompro-miss zwischen dem Zug, dem Rauchgas-Strömungswiderstand und der Wärmeübertragung verhältnismässig schwer.

Die Erfindung hat die Aufgabe, durch eine andere Ausführung des Rauchgassammeikastens und eine andere Anordnung des zweiten Wärmeaustauschers die Konstruktion der Heizvorichtung zu vereinfachen, den Zug im Feuerherd sowie die Wärmeübertragung zu verbessern und weitere Vorteile zu erhalten. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rauchgassammeikasten durch mindestens eine Scheidewand in mindestens zwei aussen um diese Scheidewand herum miteinander in Verbindung stehende Abteilungen unterteilt ist, von denen die eine über den ersten Wärmeaustauscher mit dem Feuerherd verbunden ist, und dass an der Stelle, wo beide Abteilungen des Rauchgas-sammelkastens miteinander in Verbindung stehen, der zweite Wärmeaustauscher angeordnet ist.

Ein Vorteil dieser Konstruktion ist, dass der dem zweiten Wärmeaustauscher zur Verfügung stehende Raum durch Änderung der betreffenden Abmessung der Scheidewand leicht grösser und kleiner gemacht werden kann, wodurch nicht nur der zweite Wärmeaustauscher, sondern auch der Strömungswiderstand im Rauchgaskanal den normalen Betriebsumständen des Kessels leichter angepasst werden können und weiter der zweite Wärmeaustauscher einfacher ausgeführt werden kann. Auch kann, wenn erwünscht, die Scheidewand für die unmittelbare Aufwärmung des durch den zweiten Wärmeaustauscher hindurch geströmten, stark abgekühlten, zum Schornstein entweichenden Rauchgases, d. h. zur Beeinflussung des Zuges gebraucht werden.

Es empfiehlt sich, die Zentralheizung derart auszuführen, dass die Scheidewand eine horizontale oder im wesentlichen horizontale Wand ist, dass neben dem Feuerherd und dem ersten Wärmeaustauscher ein zusätzlicher Raum innerhalb des Mantels vorhanden ist, dass der Rauchgassammeikasten sich über den ersten Wärmeaustauscher und diesen zusätzlichen Raum erstreckt und dass der zweite Wärmeaustauscher vertikal über diesem zusätzlichen Raum im Rauchgas-sammelkasten angeordnet ist. Diese Ausführung hat erstens den Vorteil, dass die Öffnung zum Durchlassen des durch den ersten Wärmeaustauscher hindurch strömenden Rauchgases zur ersten Abteilung des Rauchgassammeikastens sich nahezu über den ganzen horizontalen Querschnitt des ersten Wärmeaustauschers erstrecken kann, so dass diese Eintrittsöffnung keinen zusätzlichen Widerstand im Wege des Rauchgases bildet. Weiter kann das sich an der Stelle des zweiten Wärmeaustauschers und nach demselben bildende Kondensat leicht aus dem Rauchgassammeikasten zu einer sich im erwähnten zusätzlichen Raum befindenden Auffang- und Abfuhreinrichtung abgeführt werden.

Ist, wie oft geschieht, die Heizvorrichtung mit einem Kessel versehen, wobei der horizontale Querschnitt des Mantels die Form eines ungleichseitigen Rechteckes hat, so dass der Mantel zwei breite und zwei schmale stehende Wände aufweist, so können zum Erreichen eines optimalen Effektes der sich innerhalb des Mantels befindende zusätzliche Raum und der zweite Wärmeaustauscher sich längs einer der breiten stehenden Wände des Kesselmantels erstrecken.

Die Erfindung gestattet bei bestehenden Kesseln verschiedener Ausführungen den normalen, d. h. nahezu leeren Rauchgassammeikasten durch den beschriebenen neuen Rauchgassammeikasten mit zweitem Wärmeaustauscher zu ersetzen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen vertikalen Querschnitt eines

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Zentralheizungskessels nach der Erfindung;

Fig. 2 schematisch einen vertikalen Längsschnitt eines Kessels nach Fig. 1, und

Fig. 3 schematisch einen vertikalen Querschnitt eines gesonderten Rauchgassammeikastens für einen Kessel nach Fig. 1 und Fig. 2.

In der Zeichnung ist 1 ein Feuerherd, in dem zwei Brenner 2, in diesem Falle Gasbrenner, angeordnet sind. Oberhalb des Feuerherdes ist ein aus Gliedern bestehender Wärmeaustauscher 3 angeordnet, durch den einerseits das Rauchgas aus dem Feuerherd zwischen Noppen von unten nach oben, andererseits das zu heizende Medium, im vorliegenden Falle Wasser, von vorn-unten nach hinten-oben hindurchströmen kann.

Auf dem Wärmeaustauscher 3 ist ein Rauchgassammel-kasten 4 angeordnet, der durch eine Öffnung 5 seines Bodens an die Rauchgasräume des Wärmeaustauschers 3 angeschlossen ist und über eine Öffnung 6 mit einem Rohrstück 7 ihrer oberen Wand an einen Schornsteinkanal anschliessbar ist. Durch eine horizontale Scheidewand 8 ist der Raum innerhalb des Rauchgassammeikastens 4 in zwei aussen um die Scheidewand herum miteinander in Verbindung stehende Abteilungen 9 und 10 unterteilt. Die Abteilung 9 ist über die Öffnung 5 unmittelbar mit den Rauchgasräumen innerhalb des ersten Wärmeaustauschers 3 verbunden und die Abteilung 10 steht über die Öffnung 6 und das Rohrstück 7 unmittelbar mit dem Schornsteinkanal in Verbindung.

Im Kasten 4 ist an der Stelle der Öffnung am Rand der Scheidewand 8 zwischen beiden Abteilungen 9 und 10 ein zweiter Wärmeaustauscher 1 angebracht, der zwischen der Rückleitung 12 des äusseren Kreises und einer Leitung 13 mit einer Zirkulationspumpe 14 geschaltet ist. Die Leitung 13 verbindet den zweiten Wärmeaustauscher 11 mit der Zufuhröffnung des Raumes für das zu heizende Medium des ersten Wärmeaustauschers 3. Die Abfuhröffnung des letzterwähnten Raumes ist an die zum äusseren Kreis führende Leitung angeschlossen.

Der aus dem Feuerherd 1, den ersten Wärmeaustauscher 3 und den Rauchgassammeikasten 4 mit dem zweiten Wärmeaustauscher 11 bestehende Kessel ist durch einen Mantel 16 umgeben. Zwischen dem Feuerherd 1 und dem ersten Wärmeaustauscher 3 einerseits und einer Seitenwand des Mantels 16 andrerseits befindet sich ein zusätzlicher Raum 17, in dem Hilfsapparate untergebracht sein können. Der Rauch-gassammelkasten 4 erstreckt sich auch über diesem Raum 17. Der zweite Wärmeaustauscher 11 befindet sich vertikal über dem zusätzlichen Raum 17, so dass die Öffnung 5 sich über die ganze Breite des ersten Wärmeaustauschers 3 erstrecken

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kann und das im zweiten Wärmeaustauscher 11 geformte Kondensat leicht durch eine Leitung 18 zu einer Abfuhrleitung 19 oder einer anderen Abfuhr- und Auffangvorrichtung geführt werden kann.

Es wird klar sein, dass das aus dem Feuerherd stammende Rauchgas durch den ersten Wärmeaustauscher hindurch strömt, weiter durch die Scheidewand 8 zum zweiten Wärmeaustauscher geführt und von dort zum Schornstein-kanal abgeführt wird. Der zweite Wärmeaustauscher ist deshalb in der Rückleitung geschaltet, da erst dann die Temperaturdifferenz zwischen dem im ersten Wärmeaustauscher 3 bereits stark gekühlten Rauchgas und dem im äusseren Kreis gekühlten Medium, z. B. Wasser, ausreichend sein wird um das zurückfliessende Medium effektiv vorwärmen zu können. Durch den zweiten Wärmeaustauscher kann dann eine Wirkungsgradverbesserung oder eine Brennstoffeinsparung von 10 bis 15 Prozent erreicht werden.

Wenn der Raum dies gestattet und man einen zu grossen Widerstand im Wege des Rauchgases nicht zu befürchten braucht, so kann der Rauchgassammeikasten durch mehrere Scheidewände in mehr als zwei in Reihe geschaltete Abteilungen unterteilt werden und der zweite Wärmeaustauscher kann dann aus mehreren Teilen bestehen, wobei jedes Mal ein solcher Austauscherteil an der Stelle oder in der Nähe der Stelle, wo zwei solche Abteilungen unmittelbar miteinander in Verbindung stehen, angeordnet ist.

In Fig. 3 ist ein gesonderter Rauchgassammeikasten 4a mit einer Scheidewand 8a und einem zweiten Wärmeaustauscher IIa dargestellt worden. Im Boden dieses gesonderten Kastens 4a befindet sich die Öffnung 5a zum Anschluss des Kastens an die Rauchgaskanäle innerhalb des ersten Wärmeaustauschers 3a und in der oberen Wand des Kastens 4a ist die Öffnung 6a mit dem Rohrstück 7a zum Anschluss des Kastens an den Schornsteinkanal vorgesehen. Dieser Kasten mit dem zweiten Wärmeaustauscher kann in bekannten Zentralheizungskesseln angeordnet und z. B. mittels Bolzen oder selbstschneidender Schrauben auf dem ersten Wärmeaustauscher 3 (Fig. 1, 2) befestigt werden. Der zweite Wärmeaustauscher IIa muss dann Mittel, z. B. Rohrkupplungen, zum Anschluss desselben an den Kreis für das zu heizende Medium aufweisen.

Im Zusammenhang mit der ziemlich starken Abkühlung des Rauchgases und mit dem möglichen Entstehen von Kondensation darin, wodurch aggressive Stoffe im Kasten 4 bzw. 4a geformt werden können, empfiehlt es sich, den Rauchgas-sammelkasten 4, 4a, die Scheidewand 8, 8a, und den zweiten Wärmeaustauscher 11, IIa, aus rostfreiem Stahl oder aus einer anderen, nicht- oder schwer korrodierbaren Metalllegierung herzustellen.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Zentralheizung mit einem Kessel, versehen mit einem Mantel, in dem sich von unten nach oben ein einen oder mehrere Brenner enthaltender Feuerherd, ein im Wege des im Feuerherd erzeugten Rauchgases angeordneter Wärmeaustauscher zum Heizen des aus dem Kessel in den äusseren Kreis strömenden Mediums und ein einerseits über diesen Wärmeaustauscher mit dem Feuerherd in Verbindung stehender, andererseits an einen Schornsteinkanal anschliessbarer Rauchgassammeikasten mit einem darin angeordneten zweiten Wärmeaustauscher zum Vorwärmen des aus dem äusseren Kreis in den Kessel zurückströmenden Mediums befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgassammelka-sten (4) durch mindestens eine Scheidewand (8) in mindestens zwei aussen um diese Scheidewand herum miteinander in Verbindung stehende Abteilungen (9,10) unterteilt ist, von denen die eine (9) über den ersten Wärmeaustauscher (3) mit dem Feuerherd (1) verbunden ist, und dass an der Stelle, wo beide Abteilungen (9,10) des Rauchgassammeikastens (4) miteinander in Verbindung stehen, der zweite Wärmeaustauscher (11) angeordnet ist.

2. Zentralheizung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheidewand (8) eine horizontale oder im wesentlichen horizontale Wand ist, dass neben dem Feuerherd (1) und dem ersten Wärmeaustauscher (3) ein zusätzlicher Raum (17) innerhalb des Mantels (16) vorhanden ist,

dass der Rauchgassammeikasten (4) sich über den ersten Wärmeaustauscher (3) und diesen zusätzlichen Raum (17) erstreckt und dass der zweite Wärmeaustauscher (11) vertikal über diesem zusätzlichen Raum (17) im Rauchgassammel-kasten (4) angeordnet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Zentralheizung nach dem Anspruch 2, wobei der horizontale Querschnitt des Mantels ein ungleichseitiges Rechteck ist, so dass der Mantel zwei breite und zwei schmale stehende Wände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der sich innerhalb des Mantels (16) befindende zusätzliche Raum (17) und der zweite Wärmeaustauscher (11) sich längs einer der breiten stehenden Wände des Kesselmantels erstrecken.