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    公开号:WO1989010519A1
    申请号:PCT/DE1989/000241
    申请日:1989-04-21
    公开日:1989-11-02
    发明作者:Richard Müller
    申请人:Mueller Richard；
    IPC主号:F24H9-00
    专利说明:
    [0001] Niedertemperaturheizkessei
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf einen Niedertempe¬ raturheizkessel mit einer den Brenner aufnehmenden Brennkammer, einem nachgeschalteten, im Abgasrohr endenden Heizgaszug und einem umgebenden Kessel¬ wassermantel .
    [0003] Bei den bekannten Zentralheizungsanlagen werden Niedertemperaturheizkessel der gattungsgemäßen Art eingesetzt. Ihre grundsätzliche Aufgabe be¬ steht darin, das über den Brenner eingebrachte und gezündete Gas oder öl als Wärme an das umge¬ bende Kesselwasser abzugeben und in die Heizungs- anläge einzuspeisen. Aus Gründen der Verbesserung der Energieausnutzung werden in jüngster Zeit im¬ mer mehr Niedertemperaturheizkessel eingesetzt, bei denen zur Verminderung der Wärmeverluste das Kesselwasser auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur gehalten wird. Zur Erreichung einer hohen Lebensdauer ist von ausschlaggebender Be¬ deutung, daß eine Kondensation der Heizgase nicht eintritt. Bei Normaltemperaturkesseln wird zu diesem Zweck die Kesseltemperatur so gesteuert, daß sie oberhalb des Taupunktes der Heizgase zu liegen kommt. Bei Niedertemperaturkesseln hinge¬ gen müssen entsprechend aufwendige Vorkehrungen getroffen werden.
    [0004] Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Wei¬ terentwicklung von Niedertemperaturheizkesseln zur Aufgabe gemacht, bei denen Kondensation ver¬ mieden und gleichzeitig eine optimale Energieaus¬ nutzung möglich wird.
    [0005] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß neben dem ober- und/oder unterhalb der Brenn¬ kammer befindlichen Heizgaszug zusätzliche Neben¬ heizgaszüge in Strδmungsrichtung gesehen vorgeschal¬ tet sind, die Eingänge zum Heizgaszug und den Neben- heizgaszügen über Klappen verschlossen sind und eine Zwangssteuerung aufweisen, durch die die eine Klappe geöffnet und die andere Klappe geschlossen wird. Ein gewisser Teil des die Brennkammer verlassenden Heiz¬ gases durchströmt dann vor Erreichen des (Haupt-) heizgaszuges durch die Nebenheizgaszüge und kann dort zusätzlich Energie abgeben. Eine bessere Ener¬ gieausnutzung und geringere Wärmeverluste über den Kamin ist das Ergebnis. Zur Klarstellung ist un¬ ter Heizgaszug der unmittelbar der zum Kamin füh- renden Abgasrohr vorgeschalteten und von den Heiz¬ gasen durchströmende Kanal zu verstehen. Es han¬ delt sich also um den in Strömungsrichtung gese¬ henen letzten Teil des insgesamt durchströmten Heizkessels. Sowohl Neben- als auch Hauptgaszug sind vom primären Kreislauf des Kesselmantels um¬ geben.
    [0006] Hierbei ist vorgesehen, die Eingänge zu den Neben- heizgaszügen und zum Heizgaszug über Klappen zu verschließen. Der Benutzer hat es durch entspre¬ chende Steuerung in der Hand, ob die aus der Brenn- U ..ιmer herrührenden Heizgase zunächst durch die Nebenheizgaszüge oder sofort durch den (Haupt-) Heizgaszug nach außen strömen. So ist beispiels- weise eine Zwangsteuerung möglich, durch die beim Anfahren die Klappe zu den Nebenheizgaszügen ge- schlössen und die andere geöffnet ist. Das hat zur Folge, daß während des Anfahrens also bei voll¬ ständig geöffneter Klappe des Hauptheizgaszuges, in diesen Bereichen eine rasche Erwärmung eintritt, der Taupunkt im Abgasrohr und/oder im Kesselwasser durchfahren und rasch die für den Kamin optimale Heizkreistemperatur erreicht werden kann. In den während dieser Periode kalten Nebenheizgaszügen kann aufgrund der nicht vorhandenen Heizgase keine Kondensation auftreten. Mit Erreichen einer gewis- sen Betriebstemperatur öffnen sich die Klappen zu den Nebenheizgaszügen und die zum Hauptheizgaszug schließen, so daß sämtliche Heizgase durch die Ne¬ benheizgaszüge gezwungen und die Wärmeaufnahme des Kesselwassers und folglich auch die Energieausnut- zung verbessert wird. Die Steuerung der Klappen kann beispielsweise über ein Thermostat vorgenommen werden. Zusätzlich ist eine Zwangssteuerung möglich, die Sorge dafür trägt, daß nur eine der beiden Klap¬ pen geöffnet ist.
    [0007] Zusätzlich oder aber auch völlig unabhängig zu den bisher beschriebenen Lösungsmöglichkeiten besteht ein weiterer Weg darin, daß der Kesselwassermantel zweischalig in einen primären (inneren) und sekun- dären (äußeren) Kreislauf unterteilt ist, daß zwei Öffnungen zwei Verbindungen zwischen primärem und sekundärem Kreislauf herstellen, wobei mindestens eine der Verbindungen ein temperaturgesteuertes Ventil aufweist, die dem primären Kreislauf auf einer hohen und den sekundären Kreislauf auf einer niederen Temperatur einstellt und daß sowohl pri¬ märer als auch sekundärer Kreislauf mit Vor- und Rücklaufanschlüssen versehen sind.
    [0008] Der die Brennkammer und teilweise den Heizgaszug umgebende Kesselwassermantel ist zweischalig und in einen primären (inneren) und sekundären (äuße¬ ren) Bereich unterteilt, die über (mindestens) zwei Öffnungen untereinander in Verbindung stehen. Im Sinne der Erfindung ist wenigstens eine der Ver¬ bindungen mit einem temperaturgesteuerten Ventil versehnen, welches so eingestellt ist, daß der Ausgleich zwischen primärem und sekundärem Kreis¬ lauf nur unvollständig erfolgen kann, so daß der primäre Kreislauf auf einer wesentlich höheren als der sekundäre eingestellt und gehalten wird.
    [0009] Eine derartige zweischalige Kesselwassermantelkon¬ struktion hat zum Vorteil, daß Kondensation vermie- den, optimale Energieausnutzung erfolgen und sowohl hochtemperiertes Wasser durch Entnahme aus dem pri¬ mären Kreislauf als auch niedertemperiertes Wasser aus dem sekundären bereitstellbar ist. Das hoch¬ erwärmte Wasser wird beispielsweise an Hochtem- peraturgeräte wie Brauchwasser und Boiler und das niedertemperierte Wasser an die Heizkörper ange¬ schlossen. Unter energetischen Gesichtspunkten ist als Vorteil anzusehen, daß nur ein geringer Teil des Wassers auf einer vergleichsweise hohen Tempe- ratur gehalten und gleichzeitig durch die umgeben¬ de zweite Schale des Kesselwassermantels von nie¬ derer Temperatur die Energieverluste minimiert werden können. Es erfolgt nur eine unmittelbare Erwärmung des primären Kreislaufes, der einen Teil seines Mediums über das temperaturgesteuerte Ventil an den sekundären Kreislauf abgibt. Durch die hohe Temperatur des primären Kreislaufes erhält man im Bereich der Wandungen der Brennkammer und des Heiz¬ gaszuges Temperaturverhältnisse, die mit denen bei Normaltemperaturkesseln vergleichbar sind, die also oberhalb des Taupunktes liegen, so daß mit Sicher- heit eine Kondensation der Heizgase ausgeschlossen ist. Als Folge davon ergibt sich eine vergleichs¬ weise hohe Lebensdauer.
    [0010] Für den Ausgleich des Mediums zwischen dem primären und dem sekundären Kreislauf ist mindestens eine Verbindung erforderlich, durch die in gesteuerter Weise das Medium vom primären in den sekundären Kreislauf gelangt und zusätzlich eine zweite Verbin- düng durch die eine Ausgleichsströmung zurück in den Primärkreislauf, d.h. der Zuführung von kühlerem Heizkreismedium vom sekundären in den primären Kreislauf erfolgt. Die über eine Verbindung erfol¬ gende Strömung ist über ein Ventil temperaturgesteu- ert, wobei nur eine einzige Verbindung in dieser
    [0011] Weise zu steuern ist, da durch die zweite eine ent¬ sprechende Ausgleichsströmung erfolgt.
    [0012] In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird vorgeschla- gen, eine Verbindung mit einer temperaturgesteuerten Pumpe zu versehen, die zu einem rascheren Flüssig¬ keitsausgleich zwischen primärem und sekundärem Kreislauf beiträgt und diese unterstützt. Zur Ver¬ besserung der Isolation zwischen primärem und se- kundärem Kreislauf ist der dazwischen angeordnete Mantel entweder isoliert und/oder doppelschalig ausgebildet.
    [0013] Zur Vermeidung der Kondensation von Heizgasen darf an keiner Stelle des inneren Kesselwassermantels der Taupunkt der Heizgase unterschritten werden. Insbe¬ sondere beim Einlaß des primären Kreislaufes strömt vergleichsweise kühles Heizkreismedium ein, was eine lokale Temperaturabsenkung unter den Taupunkt zur Folge haben könnte. Aus diesem Grunde wird als zweck¬ mäßig vorgeschlagen, das einströmende Wasser, das sowohl aus dem Rücklauf des externen Hochtemperatur¬ gerätes oder aber die Ausgleichsströmung aus dem Sekundärkreislauf darstellen kann, flächenmäßig zu verteilen bzw. einzustellen, damit man eine Art Mischkammerprinzipes erhält und nicht nur ein be¬ stimmter Punkt angeströmt wird.
    [0014] Wenn während der sommerlichen -Jahreszeit kein dem sekundären Kreislauf zu entnehmendes Niedrigtempe- raturwasser zur Erwärmung der Heizkörper benötigt wird, empfiehlt sich in besonderer Weise, die als Einlaß oder Auslaß des Primärkreislaufes in den se¬ kundären Kreislauf dienende Öffnung als Stutzen auszubilden, der nach oben weist und in einem zwei- ten ihn im wesentlichen koaxial umgebenden Stutzen endet. Diese Anordnung bewirkt, daß das durch ther¬ mische Konvektion aus dem primären Kreislauf aus¬ tretende heiße Heizkreismedium in dem zweiten, die¬ sen umgebenden Stutzen festgehalten wird und auf- grund des Temperaturgradierenten nicht nennenswert in den sekundären Kreislauf hineinströmen kann. Dann wird die aufgebrachte Wärme in erster Linie nur noch zur Erwärmung des primären Kreislaufes, aus dem das Brauchwasser entnommen wird, genutzt und der sekundäre Kreislauf erhält nur in geringfü¬ gigem Umfang Heizmedium mit höherer Temperatur zu¬ geführt.
    [0015] Von Vorteil ist weiter sowohl im primären als auch im sekundären Kreislauf den Ablaß an der Unterseite anzubringen.
    [0016] Aufgrund thermischer Konvektion wird sich sowohl innerhalb des primären als auch sekundären Kreis- laufes eine Temperaturschichtung dahingehend ausbil¬ den, daß die oberen Bereiche eine höhere Temperatur als die darunterliegenden aufweisen. Um zu vermei¬ den, daß bei Entnahme von vergleichsweise geringen Mengen das Gesamtvolumen des primären/sekundären Kreislaufes auf die entsprechend hohe Entnah etem- peratur gebracht werden muß, empfiehlt sich die Positionierung des Entnahmepunktes im oberen Be¬ reich. Geringe Mengen werden in erster Linie wäh¬ rend des Sommerbetriebes entnommen. Bei Entnahme größerer Mengen, wie sie während des Winterbetriebs erfolgt, ist nur ein vergleichsweise weit unten liegender Entnahmepunkt zur Lieferung des entspre¬ chenden Volumens an Heizkreismedium entsprechender Temperatur in der Lage. Deshalb wird in einer zweck¬ mäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, zwei Entnahmepunkte und zwar einen oben (Sommerbe¬ trieb) und eine unten (Winterbetrieb) anzuordnen, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Im auf Sommerbetrieb umgeschalteten Zustand läßt sich zu¬ sätzlich Energie einsparen und die Wirtschaftlich- keit steigern. Aufgrund analoger Überlegungen kann die Einspeisung während des Sommerbetriebs im obe¬ ren Bereich und im Winterbetrieb im unteren sinn¬ voll sein.
    权利要求:
    Claims

    A N S P R Ü C H E
    1) Niedertemperaturheizkessel mit einer den Brenner aufnehmenden Brennkammer, einem nachgeschalteten, im Abgasrohr endenden Heizgaszug und einem umgeben- den Kesselwassermantel/ d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß neben dem ober- und/ oder unterhalb der Brennkammer 1 befindlichen Heizgaszug 3 zusätzlich Nebenheizgaszüge in Strö¬ mungsrichtung gesehen vorgeschaltet sind, die Ein- gange zum Heizgaszug 3 und den Nebenheizgaszügen über Klappen 8, 9 verschlossen sind und eine Zwangssteuerung aufweisen, durch die die eine Klappe 8, 9 geöffnet und die andere Klappe 9, 8 geschlossen wird.
    2) Heizkessel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens zwei konzentrische Rohre 5, 6 von einer Stirnseite 7 her eingesteckt sind, wobei das innere 5 in das
    Heizgasrohr 3 und das oder die äußeren in zylinder- mantelfδrmige Ringräume 4 eingreifen und benachbar¬ te Nebenheizgaszüge untereinander bzw. mit dem (Haupt-) Heizgaszug 3 strömungsmäßig in Verbindung stehen.
    3) Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Starten des Kessels die Klappe 9 des inneren Rohres 5 geöffnet ist.
    4) Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während des Anfahrens der Heizgaszug geöffnet ist und erst mit Erreichen der Betriebstemperatur die Nebenheizgaszüge beaufschlagt werden.
    5) Niedertemperaturheizkessel mit einer den Brenner aufnehmenden Brennkammer, einem nachgeschalteten, im Abgasrohr endenden Heizgaszug und einem umgeben¬ den Kesselwassermantel, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Kesselwasserman¬ tel zweischalig in einen primären (inneren) 10 und sekundären (äußeren) Kreislauf 11 unterteilt ist, daß zwei Öffnungen 12 zwei Verbindungen zwischen primärem und sekundärem Kreislauf herstellen, wobei mindestens eine der Verbindungen ein temperaturge¬ steuertes Ventil aufweist, die den primären Kreislauf 10 auf einer hohen und den sekundären Kreislauf 11 auf einer niederen Temperatur einstellen und daß so¬ wohl primärer 10 als auch sekundärer Kreislauf 11 mit Vor- und Rücklaufanschlüssen versehen sind.
    6) Heizkessel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Verbindung mit einer temperaturgesteuerten Pumpe versehen ist.
    7) Heizkessel nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mantel zwi- sehen primärem 10 und sekundärem Kreislauf 11 iso¬ liert und/oder doppelschalig ist. 8) Heizkessel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einlaß in den primären Kreislauf 10 flächenmä¬ ßig verteilt (Mischkammerprinzip) ist.
    9) Heizkessel nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine der als Einlaß oder Auslaß des primären Kreis¬ laufes 10 dienende Öffnung 12 ein nach oben weisender Stutzen 13 ist, der in einem zweiten, im wesentlichen koaxial umgebenden Stutzen 14 endet.
    10) Heizkessel nach einem der Ansprüche 5 bis 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein un¬ ten angeordneter Ablaß.
    11) Heizkessel nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Entnahme oder die Einspeisung durch Umschalten oben (Sommerbetrieb) oder unten (Winterbetrieb) er¬ folgen kann.
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    优先权:
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