AT512817A1

AT512817A1 - Vorrichtung zur Rückgewinnung von Abwärme von Verbrennungsanlagen

Info

Publication number: AT512817A1
Application number: ATA508/2012A
Authority: AT
Inventors: Franz Hohensinner
Original assignee: Franz Hohensinner
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Rückgewinnung von Abwärme von Verbrennungsanlagen. Es wird eine Vorrichtung (10), bestehend aus einem mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3) ummanteltes Kaminrohr (9), vorzugsweise aus Edelstahl, beschrieben wobei die durch eine Feuerstelle (7) entstandene Abwärme über das Kaminrohr (9) an die Ummantelung (3) abgegeben wird. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen wird vorgeschlagen, dass die Abwärme mittels einer Umlaufpumpe (15) über eine im Kreislauf (13,3,14) zirkulierende Flüssigkeit an einen Wärmetauscher (12) transportiert wird, welcher die entstandene Abwärme an eine Puffereinheit (17) zur Speicherung abgibt.

Description

* ··♦·* · · 1. Titel des Patentes: Vorrichtung int Rficltgfetf irnulng von Abwärme von Verbrennungsanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (10) zur Nutzung von Abwärme die über einen Kamin (2), z.B. aus Edelstahl, abströmt, der mit einem Doppelmantel bzw. einer Spiralleitung (3), zJB. aus Kupfer, ummantelt ist, in dem in einem geschlossenen Kreislauf eine Flüssigkeit zirkuliert, die die Wärme, welche vom Kaminrohr (9) an die Flüssigkeit im Doppelmantel bzw. in der Spiralleitung (3) in der Vorrichtung (VR) aufiiimmt und dann über einen Wärmetauscher (12) an einen Puffer (17) zur Speicherung abgibt.

Um einerseits die durch eine Feuerstelle (7) entstandene und über einen Kamin (2) abströmende Abwärme zu nützen, sind Vorrichtungen bekannt, die direkt in den Kamin eingebaut werden. Diese Einrichtungen können aber nicht die Abwärme nützen, die die Kaminwand, z.B. einen Edelstahlkamin, erhitzt Durch Ummantelung des Kaminrohres (9), entweder als Vorrichtung (10) die auf einen Kamin aufgesetzt werden kann (FIG1) oder direkt beim Aufbau eines Kamines eingebaut wird (FIG 2), mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3), z.B. aus Kupfer, in der eine Flüssigkeit zirkuliert, kann die Abwärme aufgenommen und mittels Wärmetauscher (12) an einen Puffer (17) zur Speicherung abgegeben werden. Damit sich die Pumpe (15) einschaltet und die Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf (13,3,14)) zirkuliert, wird mit Hilfe von Temperaturfühlern (8,18) in der Vorrichtung (10) und im Pufferspeicher (17) die Temperatur gemessen. Die Temperaturfühler (8,18) übermitteln die gemessene Temperatur an eine Steuereinheit (11), die ab einer festgelegten Höhe der gemessenen Temperatur, z.B. > 55°C in der Vorrichtung (10) bzw. eine um >10°C höhere Temperatur gegenüber der Temperatur im Puffer (17) die Pumpe (15) startet und damit die Flüssigkeit zur Temperaturaufhahme in Zirkulation versetzt. In der Vorrichtung (10) wird die Flüssigkeit erhitzt und dann über den Rücklauf (14) an einen Wärmetauscher (12) geleitet. Der Wärmetauscher leitet die Wärme mit Hilfe einer Pumpe^f^)ah einen Puffer·(17) zur Speicherung weiter. Ab einer bestimmten, vorher festgelegten Temperatur im Puffer (17) kann dann diese Wärme zur Erzeugung von Warmwasser, für eine Heizung oder für Zwecke zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Die Vorrichtung (10) kann z.B. gemeinsam mit einer Solaranlage oder einer anderen Wärme erzeugenden Quelle verwendet werden. Um die Effizienz der Vorrichtung (10) zu erhöhen wird zwischen Doppelmantel oder Spiralleitung (3) und Verkleidung (1) eine Isolierung (4) eingefügt. Da die Pumpe erst ab einer Temperatur von >55°C in der Vorrichtung (10) bzw. einer Temperatur > 10°C im Puffer (17) startet und die Flüssigkeit in Zirkulation versetzt, besteht keine Kondensationsgefahr im Kamin (2). Dadurch kann ein Abfluss im Kamin (2) für Kondensat unterbleiben.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde entstandene Abwärme, die das Kaminrohr (9), z.B. ein Edelstahlkaminrohr, erhitzt, durch eine Ummantelung des Kaminrohres (KR) mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3) aufzunehmen und mit Hilfe einer zirkulierenden Flüssigkeit über einen Wärmetauscher (12) an einen Puffer (17) zur Speicherung abzugeben um dann die gewonnene Wärme für Warmwassererzeugung, Heizung oder generell für Zwecke der Wärmeerzeugung zu nutzen. Die zur Zeit verwendeten Anlagen nützen die Abwärme der Rauchgase direkt wobei zu beachten ist, dass bei diesen Methoden Kondensat anfallt, das über eine Ableitung aus dem Kamin entfernt werden muss. Die vom Kaminrohr (9) aufgenommene Abwärme wird mit der beschriebenen Vorrichtung (10) zur Rückgewinnung dieser vom Kaminrohr (9) aufgenommenen Abwärme genützt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass ein Kaminrohr (9) mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung(3) ummantelt wird, in welchem eine Flüssigkeit zirkuliert, die die entstandene Abwärme mit Hilfe einer Pumpe (15) und einem Wärmetauscher (12) an einen Puffer (17) zur Speicherung weiterleitet. Siehe FIG 1 und FIG 2. Ein Abfluss für Kondensat aus dem Kamin • 4 *# * i* ♦··· « * * · * m > * ♦ · · · • · · · · ♦ · ·| (2) kam unterbleiben, da sich die Pumpe (?5)’ ersteh >56°C in der Vorrichtung (10) bzw. bei einer Temperatur > 10°C im Puffer (17) einschaltet und dadurch kein Kondensat entsteht.

Da die in der Feuerstelle (7) entstandene und über den Kamin (2) abgeleitete Wärme auch die Kaminwand, z.B. bestehend aus einem Edelstahlrohr, erhitzt, kann ein Doppeimantel oder eine Spiralleitung (3), welche das Kaminrohr (9) ummantelt, diese Wärme aufhehmen und an eine in dieser Leitung zirkulierende Flüssigkeit abgeben. Die erhitzte Flüssigkeit transportiert die Wärme, über einen geschlossenen Kreislauf (13,3,14) an einen Wärmetauscher und anschließend mit Hilfe einer Pumpe (16) weiter an einen Puffer (17) zur Speicherung. Um die Wärmeausbeute in der Vorrichtung (10) zu erhöhen, wird zwischen Doppelmantel oder Spiralleitung (3) und Verkleidung (1) eine Isolierung (4) angebracht. Diese Isolierung (4) verhindert ein Abströmen der entstandenen Wärme und sorgt damit für eine konstante und kontinuierliche Erwärmung der zirkulierenden Flüssigkeit.

Bei der Ummantelung des Kaminrohres (9) ist darauf zu achten, dass der Doppeimantel oder die Spiralleitung (3) derart angebracht werden, dass keine ZwischemMmezum Kamimohr(9) und ebenso keine zwischen den Wicklungen vorhanden sind. Die über das Kaminrohr (9) abgegebene Wärme kann so besser aufgenommen und an die in der Leitung (13,3,14)) zirkulierende Flüssigkeit mit höherem Wirkungsgrad abgegeben werden. Des Weiteren ist darauf zu achten, dass der Temperaturfühler (8) direkt am Doppelmantel bzw. der Spiralleitung (3) angebracht wird, womit gewährleistet wird, dass die im Doppeimantel bzw. in der Spiralleitung (3) entstandene Temperatur gemessen werden kann. Ab einer festgelegten Temperaturhöhe, > 5°C in der Vorrichtung (10) bzw. > 10°C gegenüber der Temperatur im Puffer (17) schaltet die Steuereinheit (11) die Pumpe (15) ein, damit die erhitzte Flüssigkeit im Doppelmantel oder der Spiralleitung (3) zirkulieren und die kontinuierlich aufgenommene Wärme über den Wärmetauscher (12) an den Puffer (17) 1 1 • · ····· * * ·· ·+···· · * · I ♦ · ···#· » + · abgegeben werden kann. *··**·«* · *··* · ***

In den beiden schematischen Zeichnungen FIG. 1 u. FIG.2 ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft dargestellt. Es zeigen die FIG.1 u. FIG2 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (3) jeweils in einem schematischen Längsschnitt in unterschiedlichen Auf- und Einbauvarianten, wobei bei FIG 1 die Vorrichtung (10) z. B. auf ein Dach (5) aufgesetzt werden kann.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung (10) aus einem Kaminrohr (9), vorzugsweise bestehend aus Edelstahl, das mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3), vorzugsweise aus Kupfer, umgeben ist. Der Dimension dieses Doppelmantels oder der Spiralleitung (3) ist den vorgegebenen Verhältnissen des Kamins (2) anzupassen. Dieser Doppelmantel oder die Spiralleitung (3) bildet einen geschlossenen Kreislauf mit Zulauf (13) und Rücklauf (14). In diesem geschlossenen Kreislauf wird mit Hilfe einer Pumpe (15) eine Wärmeträgerflüssigkeit in Zirkulation versetzt. Die Vorrichtung (10), die mindestens 120 cm lang sein sollte, kann entweder auf bestehende Kamine aufgesetzt oder bei existierenden, vorzugsweise aus Edelstahl, mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung, vorzugsweise aus Kupfer oder auch aus Edelstahl, ummantelt werden (siehe FIG 1). Des Weiteren kann die Vorrichtung (10) direkt in zu errichtende Kamine bzw. gleich bei der Produktion von Kaminen eingebaut werden (sieh FIG2).

Die in der Feuerstelle (7) entstehende Abwärme, die über den Kamin (2) abströmt, erhitzt gleichzeitig die Wand des Kaminrohres (9). Besteht dieses Kaminrohr (9) z.B. aus einem Edelstahlrohr, so kann durch Ummantelung dieses Edelstahlrohres mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3) die Wärme über diese Ummantelung (3) aufgenommen und an die in der Leitung (13,3,14) zirkulierende Flüssigkeit abgegeben werden.

Wird in diesem Doppelmantel oder der Spiralleitung (3) ab einer vorher bestimmten Temperatur mittels emes•Temperaturfühlers (8) diese Temperatur erreicht bzw. überschritten, wird über eine Steuereinheit eine Pumpe (15) gestartet und dadurch eine Flüssigkeit in Zirkulation versetzt. Die zirkulierende Flüssigkeit nimmt die vom Kaminrohr (9) an den Doppelmantel oder der Spiralleitung (3) abgegebene Wärme auf und fuhrt diese erhitzte Flüssigkeit über den Rücklauf (14) an einen Wärmetauscher (12). Eine Pumpe (16) leitet die vom Wärmetauscher (12) übernommene Wärme an einen Puffer (17) zur Speicherung weiter. Um die Pumpe (15) in Gang und die Flüssigkeit in Zirkulation zu versetzen, wird über einen Temperaturfühler (8) in der Vorrichtung (3) ab einer vorprogrammierten Temperatur, zJB. > 55°C, bzw. ab einer um > 10°C höheren Temperatur gegenüber der Temperatur im Puffer (17), mittels einer Steuereinheit (11) die Pumpe (15) eingeschaltet Um die Effizienz der Wärmeausbeute in der Vorrichtung (10) zu verbessern, wird die Einheit mit einer Isolierung (4) umgeben und einer Verkleidung (1) versehen.

Claims

Patentansprüche 1. ) Vorrichtung (10) zur Wärmerückgewinnung aus Verbrennungsabgasen, bestehend aus einem Kaminrohr (9), vorzugsweise aus Edelstahl, das mit einem Doppelmantel oder einer Spiralleitung (3), vorzugsweise aus Kupfer, ummantelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Doppelmantel oder in der Spiralleitung (3) eine Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt ist, wobei in den Doppelmantel bzw. der Spiralleitung (3) eine Umwälzleitung (13,14) einmündet, in welchen eine Pumpe (15), welche über eine Steuereinheit (11), schaltbar ist und wobei in der Umwälzleitung ein Wärmetauscher (12) eingebaut ist, dessen zweite Kammer über eine Pumpe (16) mit einem Puffer (17) verbunden ist.
2. ) Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzleitung (13,14) an ihrem oberen Ende mit der Zuleitung (13) und am unteren Ende mit der Rückführleitung (14) mit dem Doppelmantel bzw. der Spiralleitung (3) verbunden ist.
3. ) Vorrichtung (10) nach Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass im Doppelmantei (3) Leiteinrichtungen zur gewindeformigen Führung der Wärmeträgerflüssigkeit vorgesehen sind.
4. ) Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) mit einem im Doppelmantel bzw. der Spiralleitung (3) vorgesehenen Temperaturfühler (8) verbunden ist, wobei als Einschalttemperatur die Steuereinrichtung auf > 55°C eingestellt ist.
5. ) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Temperaturfühler (18) im Pufferspeicher vorgesehen ist, wobei als Einschalttemperatur für die Umwälzpumpe (l5>)*>*10o<*>der Temperaturdifferenz zwischen Speichertemperatur und Temperatur im Doppelmantel bzw. Spiralleitung (MR) eingestellt ist.