DE3238603C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensationsheizkessel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein derartiger Heizungskessel ist nach der DE-OS 30 19 810 bekannt. Dort ist das im Wärmetauscherbau allgemein bekann­ te Doppelrohrprinzip für die Führung der Austauschmedien verwirklicht, d.h., von Hüllrohren umgebene Gaszugrohre ver­ binden Brenn- und Abgassammelkammer, und die Hüllrohre ver­ binden eine Rücklaufzuströmkammer und einen ausschließlich die Brennkammer umgebenden Wassermantel, von dem auch der Kesselvorlauf abgeht. Da sich die wesentliche Austauschstrec­ ke bei diesem vorbekannten Kessel auf die Heizgaszugrohre beschränkt, wo sie von den Hüllrohren umgeben werden, müs­ sen derartige Kessel relativ hoch bzw. lang gebaut werden, wenn der gewünschte Effekt überhaupt erreicht werden soll, zumal das Wärmeträgermedium die Ringkanäle zwischen Zugroh­ ren und Hüllrohren in Gegenrichtung zum Gasstrom passiert und am oberen Ende der Hüllrohre die Temperaturdifferenz ne­ gativ beeinflußt wird.

Weiterhin sind Kondensationsheizkessel ganz allgemein nach der FR 24 79 956 bekannt. Bei solchen Kesseln werden die Rauchgase bewußt so weit heruntergekühlt, daß mit Sicherheit Kondensat anfällt. Abgesehen von der recht aufwendigen und komplizierten Bauweise des vorbekannten Heizkessels (schrau­ benlinienförmige Ausbildung der Heizgaszugrohre) besteht selbst bei einer Ausführung mit Sturzbrenner die Gefahr, daß sich in dieser Kondensat am Boden sammelt und nicht di­ rekt in die Heizgaszüge abfließen kann. Da außerdem die schraubenlinienförmig gewickelten Heizgaszugrohre völlig frei im wasserführenden Innenraum des Gehäuses verlaufen, ist deren Intensivkühlung nicht sehr gut gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensationsheizkes­ sel nach der DE-OS 30 19 810 dahingehend zu verbessern, daß die Wärmeübergangsverhältnisse und damit die Temperaturdif­ ferenzen zwischen den beteiligten Medien günstiger gestaltet werden können, um insoweit tatsächlich zu einem Kondensat- bzw. sogenannten Brennwertkessel zu gelangen, der relativ kleine Bauhöhen bzw. Baulängen zuläßt.

Diese Aufgabe ist mit einem Kessel der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Haupt­ anspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Diese Ausbildung stützt sich praktisch auf bekannte Heiz­ kesselkonstruktionen, wobei aber für die Heizgaszugrohre auf Edelstahlrohre mit verdrillten Wandungen bekannter Art zurückgegriffen wird, die einen langen Strömungsweg mit entsprechend intensiver Kühlung gewährleisten, wobei sich lange Strömungswege nicht nur für das Gas, sondern auch für das Kühlmedium (Wärmeträger) ergeben. Für einen opti­ malen Wärmeaustausch bzw. eine optimale Herunterkühlung der Abgase auf möglichst kurzer Baulänge des Kessels ist in Kombination mit den verdrillten Heizgaszugrohren wesentlich, daß auch die Hüllrohre nach außen sich gewissermaßen nicht selbst überlassen sind, sondern hinsichtlich ihrer Kühlung ebenfalls aktiviert werden. Dies geschieht in einfacher Wei­ se dadurch, daß der lediglich durch eine Trennwand abgeteil­ te untere Innenraum des ganzen Gehäuses gewissermaßen als Kühlraum für die Gesamtlänge der Hüllrohre dient, die im un­ teren Bereich dieses Raumes einfach frei ausmünden, für den es übrigens in diesem Zusammenhang auch wesentlich ist, daß der Kesselrücklaufstutzen im oberen Bereich dieses Raumes angeordnet ist. Die Zweiteilung des wasserführenden Innenrau­ mes des insgesamt einteiligen Außengehäuses sorgt dafür, daß sich die im oberen Teil befindliche Brennkammer bezüglich ihrer Wände schnell aufheizt, so daß dort, wenn überhaupt, ein Minimum an Kondensat anfällt, das jedoch unmittelbar durch die Heizgaszugrohre aus Edelstahl mit abfließen kann.

Der erfindungsgemäße Kondensationsheizkessel wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen nä­ her erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kondensationsheiz­ kessel;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Kondensationsheiz­ kessel gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Kondensationsheiz­ kessel in besonderer Ausführungsform und

Fig. 4 in Seitenansicht eine Weiterbildung des Heiz­ kessels nach Fig. 3.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist der wasserführende Innenraum 5 des Gehäuses 6 durch eine Trennwand 11 in zwei Teile 6′, 6′′ gegliedert, wobei im oberen Teil 6′′ die topfförmige Sturz­ brennkammer 10 angeordnet ist. Wie dargestellt, ist der Kes­ selvorlaufstutzen 8 oben am oberen Teil 6′′ und der Kessel­ rücklaufstutzen 9 oben am unteren Teil 6′ angeordnet. Die verdrillten Heizgaszugrohre 4 sind an Öffnungen des Brenn­ kammerbodens 10′ angesetzt, erstrecken sich durch den unte­ ren Teil 6′ des wasserführenden Innenraumes 5 und münden in die unten befindliche Rauchgas- und Kondensatsammelkammer 2 bzw. in entsprechenden Öffnungen der Rauchgassammelkammer­ decke 13. Im Bereich des unteren Teiles 6′ sind die verdrillten Heiz­ gaszugrohre 4 in Hüllrohren 7 angeordnet, die mit ihren obe­ ren Enden 7′ in entsprechenden Öffnungen 12 der Trennwand 11 angesetzt sind. Die unteren Enden 7′′ der Hüllrohre 7 enden jedoch in Distanz (etwa einem Rohrdurchmesser entsprechend) oberhalb der Rauchgassammelkammerdecke 13. Zwecks einfachem Schweißanschluß und einfacher Öffnungsform im Brennkammerbo­ den 10′ und Rauchgassammelkammerdecke 13 sind die Wandungen 3 der verdrillten Rauchgaszugrohre 4 in ihren Anschlußberei­ chen zylindrisch ausgebildet. Durch diese Ausbildung ergibt sich für das Heizmedium bzw. Kühlmedium (Wasser) eine Strö­ mungsführung vom Kesselrücklaufstutzen 9 zum Kesselvorlaufstutzen 8, wie mit Strömungspfeilen in Fig. 1 angegeben, wobei der Übergang vom unteren Teil 6′ zum oberen Teil 6′′ des Innenraumes 6 nur durch die verdrillten Spalträume 19 (Fig. 1) zwischen den Heizgaszugrohren 4 und den Hüllrohren 7 erfolgen kann. Die Rauchgas- und Kondensatsammelkammer 2, die ebenfalls aus Edelstahlblech gebildet ist, und die ggf. unter Gebläsesaug­ zug stehen kann, weist vorteilhaft einen tiefstliegenden Kondensatsammelbereich 17 auf, an dem ein Kondensatablauf­ stutzen 18 angeschlossen ist. Dieser Kondensatsammelbereich 17 kann durch eine Wölbung des Bodens 16 (wie dargestellt) oder auch durch eine Bodenneigung erzielt werden. Die Anordnung der Heizgas­ zugrohre 4 und der Hüllrohre 7 ist im Verlauf von konzent­ rischen Kreisen 14 (Fig. 2) vorgesehen, was jedoch nicht zwingend ist, genausowenig, wie die dargestellte zylindri­ sche Ausbildung des wasserführenden Gehäuses 6, obgleich diese Form natürlich fertigungsmäßig am günstigsten ist. Zentrisch kann im Bedarfsfall zwischen den Hüllrohren 7 ein Innenraum 15 freigehalten werden, so daß in diesem Platz für einen Brauchwasserspeicher (nicht dargestellt) gegeben ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist insbesondere für Kes­ sel dieser Art mit größerer Leistung bestimmt. Wie erkenn­ bar, sind hierbei unter Beibehaltung des Grundprinzips die beiden Teile 6′, 6′′ des Gehäuses winklig zueinander ver­ setzt und zwar gemäß Darstellungsbeispiel derart, daß die horizontale Längsachse 20 der Brennkammer 10 rechtwinklig die Längsachse 21 des unteren Teiles 6′ schneidet. Der sich dadurch ergebende Raumzwickel im oberen Teil 6′′ wird durch entspre­ chend gebogene oder geneigte Rauchgaszugrohre 4′ durchgrif­ fen, die glatt aber auch verdrillte Wände 3 haben können.

Die Anordnung gemäß Fig. 3 wird zwar bevorzugt, die Einhal­ tung der rechtwinkligen Zuordnung der Längsachsen 20, 21 ist jedoch nicht zwingend, d.h. es sind auch andere Winkelstel­ lungen möglich, sofern nur an jeder Stelle ein Gefälle ge­ währleistet ist. So könnte sich auch die Trennwand 11 in Schrägstellung befinden, wie gestrichelt angedeutet, wobei dann die Hüllrohre 7 an ihren oberen Enden entsprechend ge­ bogen bis an die Trennwand 11 herangeführt sind. Bei dieser Ausbildung, aber auch bei der nach Fig. 1, besteht im übri­ gen auch die Möglichkeit, separate Heizkreise anzuschließen, die mit einer durchschnittlich niedrigeren Heizungstempera­ tur betrieben werden, bspw. eine Fußbodenheizung, deren Vor- und Rücklaufanschlüsse dann nur am unteren Teil 6′ ange­ schlossen sind.

Eine weitere Möglichkeit, um den unteren Teil 6′ kälter zu machen, besteht darin, daß man einen Wärmetauscher 22 ein­ setzt, durch den das Kaltwasser geleitet wird. Dieser Wär­ metauscher 22 wird Warmwasserbereitern vorgeschaltet, d.h., wenn warmes Wasser gezapft wird, dann strömt Kaltwasser aus der Wasserleitung erst durch diesen Wärmetauscher 22 und dann in den außerhalb des Gehäuses 6 angeordneten Warmwasserspeicher und wird dadurch vorgewärmt. Da Trinkwasser in manchen Ge­ bieten eine Temperatur hat von 12°C und im Winter von ca. 8°C oder weniger, findet eine starke Kühlung statt. In der praktischen Ausführung ist dies in der Fig. 4 verdeutlicht. Grundsätzlich kann bei allen dargestellten Ausführungsfor­ men der Wärmetauscher 22 in Form eines schraubenlinienför­ mig verlaufenden Rohres vorgesehen werden, das sämtliche Hüllrohre 7 umfaßt. Wesentlich ist dabei, daß der Kaltwasser­ anschluß 23 im Bereich der unteren Enden der Hüllrohre 7 an­ geordnet ist und das Warmwasser oben bei 23′ abgezogen wird.

Claims (5)

1. Kondensationsheizkessel, bestehend aus einem wasserfüh­ renden, Vor- und Rücklaufanschlüsse aufweisenden, zwei­ teiligen Gehäuse mit Brennkammer und Heizgaszugrohren, die, vom Boden der Brennkammer ausgehend, an jeder Stel­ le mit Gefälle in eine Rauchgas- und Kondensatsammelkam­ mer mit Kondensatabfluß geführt sind und mit Hüllrohren Ringkanäle für die Durchleitung des Wärmeträgermediums vom unteren zum oberen Gehäuseteil begrenzen, wobei die Hüllrohre oberhalb der mit Abzuganschluß versehenen Rauchgas- und Kondensatsammelkammer in den untere, was­ serführenden Teil des Gehäuses ausmündend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserführende Innenraum (5) des Gehäuses (6) durch eine Trennwand (11) in zwei unmittelbar benachbar­ te Teile (6′, 6′′) gegliedert und der Kesselvorlaufstutzen (8) im oberen Bereich des oberen Teiles (6′′) und der Kesselrück­ laufstutzen (9) im oberen Bereich des unteren Teiles (6′) des Gehäuses (6) angeordnet ist, in welchem unteren Teil (6′), von der Trennwand (11) ausgehend, die Hüllrohre (1) verlaufen und in diesem unteren Teil frei ausmünden und daß die Heizgaszugrohre (4) bezüglich ihrer Wandung (3) zwischen ihren zylindrischen Anschlußenden schrauben­ linienförmig verdrillt und aus Edelstahl gebildet sind.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hüllrohre (7) in einer Distanz oberhalb der Rauchgassammelkammerdecke (13) enden, die etwa ihrem Durchmesser entspricht.

3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hüllrohre (7) mit den sie durchgreifenden Heizgaszugrohren (4) im Ver­ lauf konzentrischer Kreise (14) unter Freihaltung eines zylindrischen Innenraumes (15) angeordnet sind.

4. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teile (6′, 6′′) des Gehäuses (6) geneigt zueinander angeordnet sind.

5. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im von den Hüllrohren (7) und der Wand des unteren Teiles (6′) be­ grenzten Freiraum ein die Hüllrohre (7) insgesamt um­ fassender Wärmetauscher (22) und dessen Kaltwasseran­ schluß (23) im Bereich der unteren Enden der Hüllrohre (7) am unteren Teil (6′) des Gehäuses (6) angeordnet ist.