DE4116383C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gliederheizkessel mit mehreren parallelen, senkrecht nebeneinander angeordneten Kesselgliedern, bestehend aus zwei End- und gegebenenfalls einem oder mehreren Mittelkesselgliedern, bevorzugt aus Gußwerkstoff, mit einem Feuerraum im unteren Bereich des Gliederheizkessels und darüber zwischen den Kesselgliedern angeordneten, senk­ rechten Gasabzugskanälen, wobei die Kesselglieder einen rechteckigen bis quadratischen Grundriß, im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlaufnabe, etwa diagonal gegenüberlie­ gend eine Rücklaufnabe und einen mit beiden Naben verbunde­ nen Wasserraum aufweisen.

Derartige Gliederheizkessel sind aus der Praxis bekannt. Die Kesselglieder bestehen aus Grauguß. Ausführungen aus Alumi­ nium oder Kupfer sind möglich. Bei den bekannten Ausfüh­ rungen erstreckt sich der Wasserraum zwischen der Vorlauf­ nabe und der Rücklaufnabe im wesentlichen über die gesamte Grundrißfläche des Kesselgliedes, so daß das Verhältnis der gasberührten zu den wasserberührten Flächen nahezu 1:1 ist. Dabei können die gasberührten Außenseiten der Kesselglieder zur Verbesserung des Wärmeübergangs mit Rippen, Noppen oder dergleichen versehen sein. Obwohl die Rippen, Noppen oder dergleichen der gasberührten Außenseiten zu einer Erhöhung der Wandtemperatur der im allgemeinen in vertikaler Orien­ tierung aufgehängten Kesselglieder führen, kühlen sich die an den Außenseiten vorbeistreichenden Gase bei Einhaltung niedriger Wassertemperaturen so schnell ab, daß die Tau­ punkttemperatur der Gase schnell erreicht ist. Die Tau­ punkttemperatur der Gase liegt bei etwa 52°Celsius. Die Folge davon ist, daß diejenigen Bereiche der Außenseiten der Kesselglieder, die von Gasen mit Temperaturen unterhalb der Taupunkttemperatur überstrichen werden, korrodieren. Das beeinträchtigt nicht nur den Wärmeübergang sondern auch die Strömungsverhältnisse im Gliederheizkessel.

Aus der DE-OS 22 17 921 ist ein Kessel, insbesondere für Zentralheizungen, ersichtlich, mit einer Reihe von nebenein­ anderliegenden Elementen mit Wasserumlauf und Abgaskanälen, wobei die Rauchgase im wesentlichen waagerecht und schlan­ genförmig durch Rauchgaskanäle strömen. Das Wasser strömt dabei durch im wesentlichen rohrförmige Wasserräume, deren Querschnitt im wesentlichen gleich groß ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gliederheizkessel der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei niedrigen Wassertemperaturen an den gasberührten Heizflächen die Taupunkttemperatur möglichst nicht unterschritten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich unmittelbar an die Rücklaufnabe im unteren Bereich des Kesselgliedes der Wasserraum an­ schließt und daß der Wasserraum über wenigstens einen Was­ serkanal mit der Vorlaufnabe verbunden ist.

Insbesondere soll der Wasserraum sich über 30-80%, vorzugsweise 60%±5% der Höhe des Kesselgliedes erstrecken. Die Breite des Was­ serkanals kann etwa 1/8 bis 3/4 der Kesselgliedbreite be­ tragen. Bei diesem Kesselglied findet eine Wasserkühlung der Kesselgliedwandungen im wesentlichen nur im Bereich des Wasserraums statt, also dort, wo die am Kesselglied vorbei­ streichenden Gase noch ausreichend hohe Temperaturen haben. Darüber hinaus können die Gase ihre fühlbare Wärme zwar weiterhin an die nicht wasserführenden Teile des Kesselglie­ des abgeben, die Taupunkttemperatur der Gase wird dabei aber nicht unterschritten.

Dementsprechend verschiebt sich die Taupunktlinie bis in den Bereich der Vorlaufnabe. Sie kann auch über die Vorlaufnabe hinaus verschoben werden, wenn sich an das Kesselglied im Bereich der Vorlaufnabe eine die Kesselgliedhöhe vergrößernde Heiz­ fläche anschließt.

Aus gußtechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn die nicht wasserführenden Bereiche des Kesselgliedes wenig­ stens teilweise hohl gegossen sind. Dadurch wird die ein­ gangs erläuterte Verschiebung der Taupunktlinie nicht negativ beeinflußt.

Außerdem kann der Wasserkanal und/oder der Wasserraum auch doppelwandig ausgeführt sein, wobei zwischen der abgasberührten und wasserberührten Wandseite gleichmäßig verteilt Wärmeleitbrücken angeordnet sind. Schließlich können sich an den Wasserraum der Mittelkesselglieder unten in den Feuerraum ragende wasserge­ füllte, aus der DE 37 05 230 C2 an sich bekannte Heizflächen anschließen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert; es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein Kesselglied eines Gliederheizkessels,

Fig. 1a eine doppelwandige Ausführung zu Fig. 1,

Fig. 1b die Ausführung nach Fig. 1a teilweise im senk­ rechten Schnitt,

Fig. 2 schematisch die Temperaturverteilung an den Außenseiten des in Fig. 1 dargestellten Kessel­ gliedes,

Fig. 3 schematisch die Temperaturverteilung eines Kes­ selgliedes nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 eine Gesamtdarstellung eines Gliederheizkessels mit parallel angeordneten End- und Mittelkessel­ gliedern.

Das in den Fig. 1, 1a dargestellte Kesselglied 1 wird zusammen mit anderen Kesselgliedern E, M in verti­ kaler Ausrichtung wie in dem in Fig. 4 dargestellten Glie­ derkessel angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Kesselglied 1 aus Grauguß. Ausführungen aus Aluminium oder Kupfer sind möglich.

Das Kesselglied 1 besitzt einen rechteckigen bis quadra­ tischen Grundriß und im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlaufnabe 2, im Bereich der diametral gegenüberliegenden Grundrißecke eine Rücklaufnabe 3 und einen mit beiden Naben verbundenen Wasserraum 4. Der Wasserraum 4 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführung über die gesamte Breite B des Kesselgliedes sowie über ca. 30-80% der Höhe H des Kesselgliedes. Die Verbindung des Wasserraums 4 mit der Vorlaufnabe 2 erfolgt über einen von dem oberen Rand des Wasserraums 4 ausgehenden Wasserkanal 5. Die Breite des Wasserkanals 5 entspricht etwa 1/8 der Breite B des Kesselgliedes. Bei anderen Ausführungen können auch mehrere Wasserkanäle vorgesehen sein. Die nicht wasserführenden Bereiche 6 des Kesselgliedes 1 können hohl gegossen sein.

In Fig. 1a ist der Wasserkanal 5a im Vergleich zu dem nach Fig. 1 wesentlich breiter und doppelwandig ausgeführt. Aus Fig. 1b ist insbesondere ersichtlich, daß die abgasberühr­ ten A und die wasserberührten W Wandseiten über Wärmeleit­ brücken 8 miteinander in Verbindung stehen.

In Fig. 2 ist die Temperaturverteilung an den Außenseiten des Kesselgliedes 1 mit Hilfe von Linien gleicher Temperatur (Isothermen) mit Sprüngen von jeweils 10 Kelvin wiedergege­ ben, wenn mit üblichen Abgastemperaturen gearbeitet wird und das durch das Kesselglied 1 geleitete Wasser nur auf mäßige Temperaturen im Bereich von bis zu 40°Celsius erwärmt wird. Man erkennt in Fig. 2, daß die Wandtemperaturen des Kessel­ gliedes 1 am unteren Rand ca. 118°Celsius betragen und im Bereich des Wasserraums 4 bei 100°Celsius liegen. Die Tau­ punkttemperatur von 52° Celsius wird erst im linken oberen Bereich in der Nähe der Vorlaufnabe 2 erreicht bzw. unter­ schritten. Die Taupunktlinie (52°Celsius) kann aber auch über die Vorlaufnabe 2 hinaus verschoben werden, wenn an das Kesselglied 1 oberhalb der Vorlaufnabe 2 sich eine die Kes­ selgliedhöhe vergrößernde Heizfläche 7 anschließt. Dann wird im Bereich des Kesselgliedes 1 die Taupunkttemperatur von 52°Celsius überhaupt nicht mehr erreicht bzw. unterschrit­ ten.

Fig. 3 zeigt zum Vergleich die Temperaturverteilung an einem Kesselglied herkömmlicher Bauart, bei dem sich der Wasserraum über die gesamte Grundrißfläche zwischen Vor­ laufnabe 2 und Rücklaufnabe 3 erstreckt. Man erkennt, daß die Taupunkttemperatur von 52°Celsius (gestrichelte Linie) bereits in der unteren Hälfte des Kesselgliedes erreicht wird. Darüber besitzen die Kesselwandungen erheblich nie­ drigere Temperaturen.

Fig. 4 zeigt die Anordnung von mehreren Kesselgliedern ne­ beneinander, wobei zwei Endkesselglieder E zwei Mittelkes­ selglieder M zwischen sich aufnehmen. Diese Kesselglieder stehen alle wasserseitig über die Vorlaufnabe 2 und die Rück­ laufnabe 3 miteinander in Verbindung. Unterhalb der Mittel­ kesselglieder M befindet sich der Feuerraum F mit dem waage­ recht liegenden Brenner BR. Aus dem Feuerraum F ziehen die Rauchgase durch die Gasabzugskanäle G senkrecht nach oben und dann zum Kamin.

Bezugszeichenliste

1 Kesselglied
2 Vorlaufnabe
3 Rücklaufnabe
4 Wasserraum
5, 5a Wasserkanal
6 nicht wasserführende Bereiche
7 Heizfläche
8 Wärmeleitbrücke
A abgasberührte Wandseite
W wasserberührte Wandseite
BR Brenner
E Endkesselglied
M Mittelkesselglied
F Feuerraum
G Gasabzugskanal
H Höhe des Kesselgliedes
B Breite des Kesselgliedes

Claims (8)

1. Gliederheizkessel mit mehreren parallelen, senkrecht ne­ beneinander angeordneten Kesselgliedern, bestehend aus zwei End- (E) und gegebenenfalls einem oder mehreren Mittelkesselgliedern (M), bevorzugt aus Gußwerkstoff, mit einem Feuerraum (F) im unteren Bereich des Glie­ derheizkessels und darüber zwischen den Kesselgliedern angeordneten, senkrechten Gasabzugskanälen (G), wobei die Kesselglieder einen rechteckigen bis quadratischen Grundriß, im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlauf­ nabe (2), etwa diagonal gegenüberliegend eine Rück­ laufnabe (3) und einen mit beiden Naben verbundenen Wasserraum (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich unmittelbar an die Rücklaufnabe (3) im unteren Bereich des Kesselgliedes (1) der Wasserraum (4) anschließt und daß der Wasserraum (4) über wenigstens einen Wasserkanal (5, 5a) mit der Vorlaufnabe (2) verbunden ist.

2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wasserraum (4) sich über 30-80% der Höhe (H) des Kesselgliedes (1) erstreckt.

3. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserraum (4) sich über 60%±5% der Höhe (H) des Kesselgliedes (1) erstreckt.

4. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Wasserkanals (5, 5a) etwa 1/8 bis 3/4 der Kesselgliedbreite (B) beträgt.

5. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (5a) und/oder der Wasserraum (4) doppelwan­ dig ausgeführt sind, wobei zwischen der abgasberührten Wandseite (A) und der wasserberührten Wandseite (W) Wärmeleitbrücken (8) angeordnet sind.

6. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Kesselglied (1) im Bereich der Vorlaufnabe (2) eine die Kesselgliedhöhe (H) vergrößernde Heizfläche (7) an­ schließt.

7. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht wasserführenden Bereiche (6) des Kesselgliedes (1) we­ nigstens teilweise hohl gegossen sind.

8. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Wasserraum (4) der Mittelkesselglieder (M) unten in den Feuerraum (F) ragende wassergefüllte Heizflächen anschließen.