DE3015377C2 - Heizungskessel für Warmwasserheizungsanlagen - Google Patents

Description

(31) versehen ist.

7. Heizungskessel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufleitung (8,) zur Verbindung mit dem Sammelrohr (27) ein axial verschiebbares Zwischenstück (29) zugeordnet ist.

Die Erfindung betrifft einen liegenden Heizungskessel mit Umlenkkammer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Erhitzen von Flüssigkeiten mit einer Brennkammer und mindestens einem die Brennkammer konzentrisch umgebenden Wassermantel, unter Verwendung dicht benachbarter bzw. ineinander angeordneter Vor- und Rücklaufleitungen, mit Mitteln zum Beimischen von Vorlaufwasser zum Rücklaufwasser und einem sich in den Wassermantel des Kessels erstreckendem Verteilerrohr.

Heizungskessel der vorgenannten Art sind bereits in einer Vielzahl bekannt. Obwohl durch jahrzehntelange Entwicklung die Heizungskessel laufend verbessert wurden, weisen die bekannten Heizungskessel noch erhebliche Mangel auf. So ist unter anderem die Lebensdauer immer noch unbefriedigend, da die gefürchtete Kondensatbildung im Feuerraum der Heizungskessel mit der damit verbundenen zerstörenden Korrosion der Werkstoffe bisher nur unzureichend, z. B. durch sehr hohe Kesseltemperatur mit den damit verbundenen Nachteilen, vermieden werden kann. Bei großer Wärmeentnahme aus dem Heizungssystem ist eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Vor- und Rücklaufwasser die Folge, so daß Taupunktunterschreitungen in lokalen Bereichen des Heizungskessels unvermeidlich sind. Bei modernen Heizungsanlagen mit ίο sehr niedrigen Vorlauftemperaturen, z.B. im Bereich von 40° C bei Fußbodenheizungen, ist das Problem noch größer, da bei sehr niedriger Rücklauftemperatur sich die Gefahr der Taupunktunterschreitung im Heizungskessel noch erhöht

Um die wegen der frühzeitigen Korrosion durch die Kondensatbildung relativ kurze Standzeit der Heizkessel zu erhöhen, ist die Technik dazu übergegangen, mindestens den Feuerraum aus hochwertigen Edelmetallen zu fertigen und aufwendige Einrichtungen zur Kondensatableitung einzubauen.

Ferner erzeugen hohe Temperaturdifferenzen zwischen Vor- und Rücklauf Spannungen im Material des Heizungskessels, die sich ebenfalls negativ auf die Standzeit des Kessels auswirken.

Außerdem bewirken die bekannten Heizungskessel durch die erforderliche hohe Bereitschaftstemperatur eine sehr hohe Abstrahlungswärme, die durch eine aufwendige Wärmedämmung zwecks Vermeidung von Energieveriust aufgefangen werden muß.

So ist z.B. durch die DE-AS 23 09 696 ein Heizungskessel bekannt, bei dem der kalte Rücklauf unten in den Heizkessel eingeleitet wird. Der kühle Rücklauf trifft hier beständig auf den unteren Bereich der Wandung des Feuerraumes, wodurch eine Unterschreitung des Taupunktes und damit eine Kondensatbildung im Feuerraum nicht zu vermeiden ist. Der Vorlauf befindet sich im wärmsten oberen Bereich des Kessels, wodurch sich nicht nur eine spannungserzeugende Temperaturdifferenz zwischen dem oberen und unteren Teil des Kessels einstellt, sondern auch eine hohe Wärmeabstrahlung im oberen Bereich des Heizungskessels bewirkt wird.

Bei dem bekannten Warmwasserheizkessel nach der DE-AS 11 67 505 wird der kalte Rücklauf - in gleicher Weise wie beim vorbehandelten Gegenstand — ebenfalls zwangsläufig auf den unteren Teil der Wandung zum Feuerraum geleitet. Eine Unterschreitung des Taupunktes und Kondensatb'.ldung ist auch bei diesem Gegenstand nicht zu vermeiden. Die bei diesem Gegenstand gezeigte Beimischung wärmenden Wassers aus dem äußeren Wassermantel dürfte sich bei großem Wasserdurchsatz nicht einstellen.

Gleiche Nachteile ergeben sich auch bei dem Gegenstand nach der DE-PS 5 37 029, da hier der Rücklauf nach unten in den Kessel eingeleitet wird. Günstiger verhält sich die Temperaturführung jedoch bei dem Heizungskessel nach der DE-AS 25 41216 durch die koaxiale Anordnung des Vor- und Rücklaufs, wodurch bereits ein begrenzter Temperaturausgleich im Einlaufbereich des Kessels stattfindet.

Eine Vermischung des Rücklaufwassers mit dem bereits aufgeheizten Kesselwasser ist aber bei diesem Heizungskessel nicht vorgesehen, so daß - entgegen den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung - das kältere Rücklaufwasser auf die zur Befeuerung gerichtete Wandung geleitet wird und dadurch eine Taupunktunterschreitung und Kondensatbildung nicht vermeidbar ist.

Aus der CH-PS 3 25 732 ist ein Heizkessel bekannt, welcher mit Mitteln versehen ist, um dem Rücklaufwasser in sich selbst regulierender Weise Vorlaufwasser beizumischen. Bei diesem bekannten Heizungskessel besteht u. a. der Nachteil darin, daß die Beimisihung von warmem Vorlaufwasser zum kälteren Rücklaufwasser ausschließlich durch Injektorwirkung erreicht werden kann. Die Beimischung kann also nur bei einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit von kalten Rücklaufwasser zum Heizungskessel eintreten und dann nur in einer geringen Menge, wenn ein hoher Wasserdurchsatz gegeben ist. Ein Temperaturausgleich von Vor- und Rücklaufwasser im gesamten Wassermantelbereich ist bei diesem bekannten stehenden Heizungskessel nicht möglich.

Aus der DE-OS 14 54 500 ist ein weiterer stehender Heizungskessel mit ineinander angeordneter Vor- und Riicklaufleitung bekannt. Dieser Kessel weist ein Verteilerrohr für das Rücklaufwasser auf, welches oberhalb und außerhalb des Bereiches des Feucrraumes angeordnet ist. Bei diesem Kesse) sol) das kühle Rücklaufwasser auf den geneigten Innenwänden nach unten fließen und dabei das wärmere Kesselwasser von der Innenwand abdrängen. Hierdurch entstehen nicht nur zwangsläufig erhebliche Temperaturdifferenzen in der Wandung zum Feuerraum, sondern auch lokale Unterkühlungen, die zur Kondensatbildung im Feuerraum führen müssen, da auch keine Beimischungsmöglichkeit von Vor- und Rücklaufwasser bei diesem bekannten Kessel vorgesehen ist.

Aus der DE-GM 79 21 835 ist ein liegender Heizkessel mit dicht benachbarter Vor- und Rücklaufleitung bekannt, bei dem alternativ ein Verteilerrohr für das Rücklaufwasser vorgesehen ist, das sich oberhalb auf einen Teil der Kesselwandung erstreckt. Das kalte Rücklaufwasser wird im oberen Scheitelbereich des Brennraumes der Heizfläche zugeführt und von dort mittels Leitblechen entlang der inneren Wandung der Heizfläche in den unteren Teil des Kesselkörpers zwangsgeführt. Hohe Temperaturdifferenzen an der inneren Wandung zum Feuerraum und damit gefährliche Kondensatbildung sind auch bei hieraus bekannten Kesseln, z. B. bei hoher Leistung und damit verbundener hoher Strömungsgeschwindigkeit, nicht zu vermeiden, da außerdem auch keine Beimischung von Vor- und Rücklaufwasser vorgesehen ist.

Alle bekannten, vorbeschriebenen Heizungskessel sind mit den gemeinsamen Mangeln behaftet, daß eine ausgeglichene Temperaturverteilung im gesamten Wassermantel der Heizkessel aufgrund der Umlaufführung des Wassers nicht möglich ist. Die Erhaltung einer hohen Kesseltemperatur selbst bei Abgabe einer erforderlichen niedrigen Vorlauftemperatur, z. B. von ca. 40⁰C bei Fußbodenheizungen, ist bei allen bekannten . Heizungskesseln nicht durchführbar und auch nicht in Betracht gezogen worden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin. Heizungskessel vorbeschriebener Art derart zu verbessern, daß die aufgezeigten Mängel behoben werden. Dabei soll im Heizungskessel bei niedrigster Rücklauftemperatur eine Taupunktunterschreitung mit Kondensatbildung in jedem Falle vermieden werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Heizungskessel gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rücklaufleitung mit einem Verteilerrohr verbunden ist. das sich über die gesamte Tiefe des Heizungskessels erstreckt und etwa kn oberen Bereich mit auf die äußere Außenwandung des Heizungskessel gerichteten Durchlaßöffnungen ausgestattet ist

Ein mit diesen Merkmalen ausgestatteter Heizkessel verhindert den Zutritt des kälteren Rücklaufwassers zur feuerseitigen Wandung und gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturführung im gesamten Kesselumfang. Dabei wird das kältere Wasser an der Außenwandung geführt, wodurch der Wärmeverlust durch ίο Abstrahlung verringert und eine Temperaturunterschreitung an der Feuerraumwandung durch eine Heißwasserströmung sicher vermieden wird.

Diese und weitere vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Ansprüehe 2 bis 7 und sollen anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. i schematischer Querschnitt eines Heizkessels mit koaxialer Anordnung des Vor- und Rücklaufes, F i g. 2 perspektivische Darstellung nach F i g. 1, Fig. 3 perspektivische Darstellung einer Vor- und Rücklaufregulierung im Heizkessel,

Fig.4 schematischer Querschnitt eines Heizkessels mit zwei benachbart angeordneten Vor- und Rücklaufleitungen,
F i g. 5 perspektivische Darstellung nach F i g. 4.

F i g. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen des Wasserumlaufs in einem liegenden Heizungskessel 1. Der Wassermantel 2 ist durch eine äußere Wandung 3 und eine innere Wandung 4 begrenzt, wobei letztere gleichzeitig den inneren Feuerraum 5 bildet. Die Verbrennungsgase werden in an sich bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Einsatzes in Pfeilrichtung 6 durch den Feuerraum 5 und die Flammenrohre 7 geleitet, die in bekannter Art durch den Wassermantel 2 j geführt sind.

Im oberen, wärmsten Bereich des Heizungskessels 1 sind die Vorlaufleitung 8 und die Rücklaufleitung 9 koaxial zueinander angeordnet, wobei die Rücklaufleitung 9 innen liegt und mit einem Verteilerrohr 10 in Verbindung steht. Das Verteilerrohr 10 erstreckt sich über die gesamte Tiefe des Heizkessels 1 und ist mit Durchlaßöffnungen 11 versehen, die etwa oberhalb der horizontalen Mittellinie 12 angeordnet sind und das Rücklaufwasser in Pfeilrichtung 13 an der äußeren ->> Innenwandung 3 entlang leiten. Das Rücklaufwasser erfährt dabei einen allmählichen Wärmeaustausch durch Vermischung in Pfeilrichtung 14 mit dem aufsteigenden heißen Wasserstrom 15 an der inneren, zum Feuerraum 5 gerichteten Innenwandung 4. Eine Verbesserung ><> dieses Umlaufes und des Temperaturaustausches kann durch Leitbleche 16 erzielt werden. Die Leitbleche 16 sind mit Durchlaßöffnungen 17 versehen, durch die ein gezielter Wärmeaustausch in Pfeilrichtung 14 erreicht wird. Die Leitbleche 16 können mindestens auf einem ">"> Teil des Umfanges zwischen den Flammrohren 7 angeordnet sein.

Das kalte Rücklaufwasser kann die Innenwandung 4 zum Feuerraum 5 nicht erreichen, da diese geschlossen mit Vorlaufwasser hoher Temperatur in Pfeilrichtung 15 fao umflossen wird. Das erwärmte Vorlaufwasser fließt in Pfeilrichtung 18 durch das in den Wassermantel 2 mündende Vorlaufrohr 8 in das Heizungssystem.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung des Anmeldungsgegenstandes ist die Rücklaufleitung 9 mit einem t>5 axial verschiebbaren Zwischenstück 19 ausgestattet, wodurch die Rücklaufwasserbeimischung im Mündungsbereich der Vorlaufleitung 8 direkt im Heizungskessel 1 wirkungsvoll geregelt werden kann.

Die Regelung der Rücklaufwasserbeimischung wird in einem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 näher erläutert. In einem mit dem Heizungskessel 1 verbundenen Gehäuseteil 20 ist das in Pfeilrichtung 21 verschiebbare Zwischenstück 19 dargestellt, welches mittels einer Hebelübertragung 22 über einen Handgriff 23 verstellbar ist. Dadurch kann ein freier Abstand 24 zwischen der Rücklaufleitung 9 und dem Verteilerrohr 10 hergestellt werden. Dadurch wird erreicht, daß eine bestimmte Menge des Rücklaufwassers in das Verteilerrohr 10 weiterfließt und der andere Teil des Rücklaufwassers in Pfeilrichtung 25 dem Vorlauf 8 beigemischt wird. Das Zwischenstück 19 kann über die Mündungsebene 26 hinaus bis in den Vorlauf 8 hinein geschoben werden, so daß der Wasserablauf im Kessel bis zum Stillstand gedrosselt werden kann.

Anstatt der koaxialen Anordnung der Vorlaufleitung 8 kann der Vorlauf 8| auch in benachbarter Nähe zur Rücklaufleitung 9 angeordnet werden, wie eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gemäß den F i g. 4 und 5 zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird über die Vorlaufleitung 81 ein weiteres Zwischenstück 29 angeordnet, das — mit dem Zwischenstück 19 verbunden — über die Hebelübertragung 22, 23 bis an die Sammelleitung 27 herangeführt werden kann.

Bei einer solchen Anordnung erfolgt die einstellbare Rücklaufbeimischung in Pfeilrichtung 28.

In den Fig.4 und 5 sind der Vorlauf 81 und der Rücklauf dicht benachbart übereinander angeordnet. Die Funktion des Wasserumlaufs entspricht der Funktion gemäß der F i g. 1 und 2. Die Sammelleitung 27 ist unterhalb der horizontalen Mittellinie 30 mit Durchlaßöffnungen 31 versehen. Dadurch wird erreicht, daß das heiße Vorlaufwasser 32 eine ideale Strömung auf der Innenwandung 4 einnimmt. Auch bei dieser Ausführungsform empfiehlt es sich, den Wassermantel 2 mit Leitblechen 16 auszustatten, die sich mindestens auf einen Teil des Heizungskesseiumfangs erstrecken.

Anstatt der Zwischenstücke 19, 29 zur Regulierung der Vorlauf-/Rücklauftemperatur kann auch ein bekanntes Mischventil 33 der Vorlaufleitung 81 und der Rücklaufleitung 9 zugeordnet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. liegender Heizungskessel mit Umlenkkammer für flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Erhitzen von Flüssigkeiten mit einer Brennkammer und mindestens einem die Brennkammer konzentrisch umgebenden Wassermantel, unter Verwendung dicht benachbarter bzw. ineinander angeordneter Vor- und Rücklaufleitungen, mit Mitteln zum Beimischen von Vorlaufwasser zum Rücklaufwasser und einem sich in den Wassermantel des Kessels erstreckendem Verteilerrohr, dadurch gekenn ζ e i c h η e t, daß die Rücklaufleitung (9) mit einem Verteilerrohr (10) verbunden ist, das sich über die gesamte Tiefe des Heizungskessels (1) erstreckt und etwa im oberen Bereich mit auf die äußere Außenwandung (3) des Heizungskessels (1) gerichteten DurchkOöff nungen (11) ausgestattet ist.

2. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufleitung (9) zur Verbindung mit dem Verteilerrohr (10) ein axial verschiebbares Zwischenstück (19) zugeordnet ist

3. Heizungskessel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im radialen Bereich zwischen den Flammenrohren (7) mindestens auf einen Teil des Gesamtumfanges Leitbleche (16) angebracht sind.

4. Heizungskessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (16) mit Durchlauföffnungen (17) versehen sind.

5 Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- (8i) und Rücklaufleitungen (9) übereinander angeordnet sind, wobei die Rücklaufleitung (9) oberhalb der Vorlaufleitung (8)) angeordnet ist

6. Heizungskessel nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufleitung mit einem Sammelrohr (27) verbunden ist, das sich mindestens zum Teil in den Heizungskessel (1) erstreckt und unterhalb der horizontalen Mittellinie

(30) mit radialen zur inneren Innenwandung (4) des Heizungskessels (1) gerichteten Durchlaßöffnungen