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DE4111298C2 - Wärmetauscher für ein Kleinkraftwerk und Verfahren zur Übertragung von Wärme - Google Patents

Wärmetauscher für ein Kleinkraftwerk und Verfahren zur Übertragung von Wärme

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DE4111298C2 DE4111298A DE4111298A DE4111298C2 DE 4111298 C2 DE4111298 C2 DE 4111298C2 DE 4111298 A DE4111298 A DE 4111298A DE 4111298 A DE4111298 A DE 4111298A DE 4111298 C2 DE4111298 C2 DE 4111298C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein in Wär­ me-Kraft-Kopplung geschaltetes Kleinkraftwerk, bei dem im Wärme­ tauscher eine als Kühler für ein Motorkraftwerk dienende Wärmetauscherbatterie und wenigstens eine Einlaßöffnung für das Einströmen der Auspuffgase des Motorkraftwerkes in den Wärmetauscher vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft außer­ dem ein Verfahren zur Übertragung von Wärme in Wärme-Kraft-ge­ koppelten Kleinkraftwerken, die ein Motorkraftwerk und einen Wärmetauscher aufweisen.
Ein derartiger Wärmetauscher und ein derartiges Übertra­ gungsverfahren sind beispielsweise durch die DE-OS 26 01 396 bekanntgeworden.
Derartige Wärmetauscher ermöglichen es, die in einem kleinen Kraftwerk im wesentlichen von der Kraftmaschine und dem Elektrizitätsgenerator abgegebene nicht zur Kraftgewinnung nutzbare Wärme, wie Abwärme, wahlweise für Heizzwecke zu nutzen oder ungenutzt an die Umgebungsluft abzuführen, und bei Stillstand des Kraftwerks und vorhandenem Wärmebedarf Wärme zu erzeugen oder bei Betrieb des Kraftwerks zusätzliche Wärme zu erzeugen.
Als Kleinkraftwerke werden hier insbesondere durch schnell-lau­ fende Verbrennungsmotoren angetriebene Kraftwerke verstanden. Als schnellaufend gelten Verbrennungsmotoren allgemein ab einer Umdrehungszahl von 1.500 1/min. Solche Kraftwerke werden in der Regel als Motorkraftwerke bezeichnet.
Die Möglichkeit, die Motorkraftwerke auch ohne Nutzung der Abwärme betreiben zu können, ist vorteilhaft, da dann die Kraft­ werke auch unabhängig vom Wärmebedarf, z. B. in Jahreszeiten mit geringem Wärmebedarf oder zur Abdeckung eines elektrischen Spitzenbedarfs oder für Stromersatzversorgungen, wie Notstrom, eingesetzt werden können. Dadurch können Kapazitäten im Bereich großer Kondensationskraftwerke, eingespart werden.
Es ist bekannt, daß Heizkessel so konstruiert sein können, daß in Heizungen mit niederem Temperaturniveau der obere Heizwert des Brennstoffs genutzt werden kann. Hierdurch können, bezogen auf den unteren Heizwert, Wirkungsgrade bis 108% anstatt der sonst möglichen 85 bis 90% erreicht werden. Das Prinzip, den oberen Heizwert zu nutzen, wird im Sprachgebrauch als Brenn­ wert-Prinzip, die Heizkessel als Brennwert-Heizkessel bezeichnet.
Auch bei Motorkraftwerken kann der obere Heizwert genutzt wer­ den. Jedoch hat sich das Brennwert-Prinzip in dieser Anwendung noch nicht durchgesetzt. Kleine Motorkraftwerke werden im all­ gemeinen als Kompaktaggregate hergestellt, wobei Motor und Elektrizitätsgenerator wie auch die Wärmetauscher für Kühlwas­ ser, Schmieröl und Abgas baulich vereinigt sind und auch zur Schall- und Wärmedämmung von einer Kapsel umgeben sein können.
Diese Anordnung der Komponenten hat im Vergleich zu einer nicht­ aggregierten Ausführung den Vorteil, daß die Motorkraftwerke weitgehend im Herstellerwerk vorgefertigt werden können. Da aber die Abmessungen der Kraftwerke für den Transport und die Einbringung in die Aufstellungsräume so klein wie möglich ge­ halten werden müssen, muß bei dieser Konstruktion auf die zur Nutzung des oberen Heizwerts erforderlichen großen Abgas-Wärme­ tauscher verzichtet werden. Diese Nutzung könnte allenfalls mit einem nachgeschalteten Abgas-Wärmetauscher verwirklicht werden.
Da Motorkraftwerke aus wirtschaftlichen Gründen nicht nach dem Spitzenbedarf an Wärme ausgelegt werden können, müssen regel­ mäßig zur ergänzenden Wärmeversorgung wie auch zur Wärmeerzeu­ gung bei Stillstand des Kraftwerks Heizkessel beigestellt wer­ den.
Die anzustrebenden geringen Abmessungen erlauben es auch nicht, einen Kühler zur Ableitung überschüssiger Wärme in die Kompakt­ aggregate zu integrieren. Erschwerend würde sich auswirken, daß die Kühlluft durch besondere Kanäle zu- und abgeführt werden müßte. So müßten derartige Kühler ähnlich wie die zuvor erwähn­ ten Heizkessel als gesonderte Aggregate aufgestellt, und zwar entweder im Freien, oder sie müssen im Aufstellungsraum an das Zu- und Abluftsystem der Gesamtanlage angeschlossen werden.
Kompakte Motorkraftwerke würden bei Nutzung des oberen Heizwerts und bei Einbeziehung einer möglichen Betriebsweise, in welcher keine ausreichende Nutzung der Abwärme möglich ist, mindestens vier nicht integrierbare Wärmetauscher erfordern, nämlich einen Abgas-Wärmetauscher zur Nutzung der im Auspuffgas des Motorkraftwerks enthaltenen Wärme hoher Temperatur. Dieser Wärmetauscher wäre bei gekapselten Motorkraftwerken innerhalb der Kapsel angeordnet und würde für ein niedriges Temperaturniveau in der Kapsel sorgen. Weiterhin einen Abgas-Wär­ metauscher zur Nutzung der im Auspuffgas des Motorkraftwerks enthaltenen Wärme niedriger Temperatur. Dieser Wärmetauscher wäre bei gekapselten Motorkraftwerken wegen seines großen Raumbedarfs außerhalb der Kapsel angeordnet und würde die Nutzung des oberen Heizwerts des Brennstoffs ermöglichen. Ferner einen Heizkessel zur Erzeugung von zusätzlicher Wärme. Dieser Wärmetauscher ermöglicht besonders in Zeiten hohen Wärmebedarfs oder bei Stillstand des Motorkraftwerks die Lieferung von Wärme. Schließlich einen Kühler zum Abführen überschüssiger Wärme vom Motorkraftwerk. Dieser Wärmetauscher ermöglicht die Aufrechterhaltung des Kraftwerksbetriebs bei unzureichendem Wärmeverbrauch, das heißt die Lieferung von Kraft ohne Nutzung der Abwärme.
Da die meisten Motoren nicht so konstruiert sind, daß sie direkt an den Wasserkreislauf des Wärmeverbrauchers angeschlossen werden können, kommt noch ein Wasser-Wasser-Wärmetauscher zur Trennung des primären Kühlkreislaufs des Motors vom sekundären Kühlkreislauf des Wärmeverbrauchers hinzu.
Die Anzahl der erforderlichen, nicht in ein Kompaktaggregat integrierbaren Wärmetauscher erschweren natürlich die Nutzung der in der Kraft-Wärme-Kopplung arbeitenden Motorkraftwerke zur Deckung des Spitzenlast- und Notstrombedarfs und die Nutzung des oberen Heizwerts.
Aus der eingangs genannten DE-OS 26 01 396, die einen Heiz­ kessel für Zentralheizungen mit Dieselmotor als Energieer­ zeuger beschreibt, ist es bekannt, das Kühlwasser des Die­ selmotors in den äußeren Mantel eines doppelt isolierten Wassertanks einzuleiten, an den ein Heizungsnetz angeschlos­ sen ist. Zwecks Wärmeaustauschs wird das Auspuffgas des Die­ selmotors über ein langes Auspuffrohr durch die Wasserfül­ lung zwischen beiden Tanks geführt und mit Hilfe dieses Wär­ metauschers das Heizungswasser zusätzlich erhitzt. Über ei­ nen an die Hauptwelle des Motors gekoppelten Generator kann dessen elektrische Energie wahlweise entweder in das elek­ trische Hausstromnetz oder aber nach entsprechender Umwand­ lung als Wärme in den inneren Wassertank abgegeben werden. Das in dem Dieselmotor erzeugte Abgas wird so in dem Wärme­ tauscher von durchströmendem Wasser gekühlt, wodurch eine nahezu 100% Ausnutzung der im Heizöl enthaltenen Energie er­ reicht werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den eingangs be­ schriebenen Wärmetauscher eines Kleinkraftwerks und das ein­ gangs genannte Übertragungsverfahren weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der eingangs ge­ nannten Art gelöst durch die Anordnung einer Brennkammer im Wärmetauscher. Bei dem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Verfahrensschaltung das in der Brennkammer des Wärmetau­ schers erzeugte Rauchgas mittels einer im Wärmetauscher an­ geordneten Wärmetauscherbatterie von durchströmendem Wasser gekühlt wird, daß in einer zweiten Verfahrensschaltung das im Motorkraftwerk und im Stromgenerator zirkulierende Wasser mittels der im Wärmetauscher angeordneten Wärmetauscherbat­ terie von durchströmender Luft gekühlt wird, daß in einer dritten Verfahrensschaltung das im Motorkraftwerk erzeugte Abgas mittels der im Wärmetauscher angeordneten Wärmetau­ scherbatterie von durchströmendem Wasser und/oder Luft ge­ kühlt wird, und daß in einer vierten Verfahrensschaltung die im Motorkraftwerk erzeugten Abgase und die simultan in der Brennkammer des Wärmetauschers erzeugten Rauchgase gemischt und das Gemisch mittels der im Wärmetauscher angeordneten Wärmetauschbatterie von durchströmendem Wasser gekühlt wird.
Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Kühlerfunktion vom erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit übernommen werden kann. Somit erübrigt sich ein separater, meist außerhalb des Auf­ stellungsraumes zu installierender Kühler.
Durch den Wegfall des Kühlers entfällt auch die Lärm- und Zugbelästigung durch ein Kühlergebläse, außerdem die für die Installation des Kühlers erforderlichen Wasser- und Elektro­ anschlüsse, Zu- und Abluftleitungen.
Dadurch, daß die Abgaseinströmkammern mit dem Heizkessel vereinigt werden und nur noch ein Rauchgasstrom zum Kamin vorhanden ist, wird ein Kaminanschluß und damit auch eine Rauchgas-Abschlußklappe samt Elektroanschluß eingespart.
Durch die Vereinigung von Abgaseinströmkammer und Heizkessel können die Motorabgase und die Brennerabgase zur Nutzung des oberen Heizwerts über dieselbe Wärmetauscherbatterie geleitet werden. Da Wärmetauscher mit Nutzung des oberen Heizwerts kostenintensive Einrichtungen darstellen, ermöglicht praktisch erst diese doppelte Nutzung die Verwirklichung des Brennwertprinzips für beide Abgasströme.
Durch die Vereinigung von Abgaseinströmkammer und Heizkessel können die mit der Nutzung des oberen Heizwerts verbundenen zusätzlichen Reinigungsmöglichkeiten für beide Abgasströme genutzt werden. Erst diese doppelte Nutzung ermöglicht praktisch die voll befriedigende Reinigung der Abgase.
Durch die Vereinigung von Kühler, Abgaseinströmkammer und Heizkessel werden die erforderlichen Rohrleitungen, die Oberflächen der Wärmeabstrahlung und damit auch die Wärmeverluste, sowie der Platzbedarf am Aufstellungsort, da der Mehrzweck-Wärmetauscher nur die Abmessungen eines normalen Brennwert-Heizkessels aufweist, ferner die Installationskosten auf ein Minimum reduziert.
Dadurch, daß die Wärmetauscher möglichst aus dem Kompaktaggregat heraus auf den erfindungsgemäßen Mehrzweck-Wärmetauscher verlagert werden, können die Abmessungen des Kompaktaggregates klein gehalten werden. Dies erleichtert den Transport des Aggregates, die Einbringung in bestehende Gebäude und die Unterbringung im Aufstellungsraum.
Außerdem muß bei der Herstellung der Kompaktaggregate keine Rücksicht mehr auf den Wärmeteil genommen werden. Der Wärmeteil muß nämlich in der Praxis häufig an die Verhältnisse des Wärmeverbrauchers, besonders an die Temperaturen und Drücke, angepaßt werden. Der erfindungsgemäße Mehrzweck-Wärmetauscher ermöglicht es nun, das Kompaktaggregat, das heißt den Kraftteil, rationell in großen Stückzahlen herzustellen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, die auf ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung bezug nimmt.
In dem in der Figur wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind mit 1 ein Motorkraftwerk, mit 2 ein Mehrzweck-Wärmetauscher, mit 3 ein Kraftverbraucher und mit 4 ein Wärmeverbraucher im Prinzip wiedergegeben. Das Motorkraftwerk 1 weist einen Wasserkreislauf 8, der Mehrzweck-Wärmetauscher 2, einen Wasserkreislauf 9 und der Wärmeverbraucher 4 einen Wasserkreislauf 10 auf. Die Wasserkreisläufe 8 und 9 sind über ein Mischventil 6 und die Wasserkreisläufe 9 und 10 über ein Mischventil 7 miteinander verbunden. Im Wasserkreislauf 9 ist eine Pumpe 5 angeordnet. Ferner ist neben den Wasserkreisläufen 8 bis 10 eine Auspuffleitung 13 erkennbar, mittels der das vom Motorkraftwerk 1 kommende Rauchgas dem Mehrzweck-Wärmetauscher 2 zugeleitet wird. Vor Eintritt in den Mehrzweck-Wärmetauscher 2 durchströmt das Rauchgas eine Steuerklappe 12 und wird in dieser in zwei Auspuffleitungen 14 und 15 geteilt. Diese beiden Auspuffleitungen 14 und 15 münden in Auspuffeinblaskaminern 16 und 17, welche einen Teil des Mehrzweck-Wärmetauschers 2 darstellen.
Ferner ist in der Figur ein Gebläsebrenner 20 erkennbar, in den eine Luftleitung 18, sowie eine Brennstoffleitung 19 einmünden, und der über eine weitere Leitung mit einer Brennkammer 21 verbunden ist. Außerdem ist ein Kamin 23 schematisch dargestellt, in den eine vom Mehrzweck-Wär­ metauschers 2 kommende Abgasleitung 22 einmündet. Schließlich ist der Mehrzweck-Wärmetauscher 2 über eine Kondensatabflußleitung 25 mit einem Abwasserkanal 26 verbunden.
Der erfindungsgemäße Mehrzweck-Wärmetauscher 2 weist an seinem einen Ende die Brennkammer 21 auf, in die das vom Gebläsebrenner 22 kommende Verbrennungsgas einmündet und verbrannt wird. An die Brennkammer 21 schließt sich die Auspuffeinblaskammer 16 an, in welche über die Auspuffleitung 16 ein Teil der Rauchgase des Motorkraftwerks 1 eingeblasen werden. Nachfolgend ist der Wärmetauscher 11 erkennbar, in dem das im Wasserkreislauf 9 enthaltende Wasser erwärmt, bzw. abgekühlt wird. An den Wärmetauscher 11 schließt sich die zweite Auspuffeinblaskammer 17 an, in die das restliche vom Motorkraftwerk 1 kommende Rauchgas eingeblasen wird. Schließlich ist am anderen Ende des Mehrzweck-Wärmetauschers 2 eine Kondensatwanne 24 zum Auffangen des anfallenden Kondensats vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Mehrzweck-Wärmetauscher 2 ist auf eine Zusammenarbeit mit einem Motorkraftwerk 1, einem Kraftverbraucher 3 und einem Wärmeverbraucher 4 ausgerichtet. Wenn der obere Heizwert der Brennstoffe genutzt werden soll, müssen die Wasserkreisläufe 9 und 10 auf niederer Temperatur betrieben werden. Die Mischventile 6 und 7 ermöglichen es, den Wasserkreislauf 8 mit höherer Temperatur zu betreiben als den Wasserkreislauf 10.
Der Mehrzweck-Wärmetauscher 2 kann je nach Bedarf an Kraft und Wärme in vier verschiedenen Schaltungen betrieben werden, die im folgenden zu beschreiben sind:
Schaltung 1 betrifft die ausschließliche Lieferung von Wärme:
Wird vom Kraftverbraucher 3 keine Kraft, vom Wärmeverbraucher 4 jedoch Wärme verlangt, so befinden sich Gebläsebrenner 20 und Pumpe 5 in Betrieb. Das Motorkraftwerk 1 ist außer Betrieb.
Aus der über Luftleitung 18 zugeführten Luft und aus dem über die Brennstoffleitung 19 zugeführten Brennstoff wird im Gebläsebrenner 20 ein zündfähiges Gemisch erzeugt und gezündet und das entstandene Rauchgas über Brennkammer 21, Auspuffeinblaskammer 16, Wärmetauscher 11, Auspuffeinblaskammer 17, Kondensatwanne 24 und Abgasleitung 22 zum Kamin 23 geleitet.
Im Wärmetauscher 11 wird das Rauchgas vorzugsweise bis unter den Taupunkt abgekühlt, seine Wärme auf den Wasserkreislauf 9 übertragen und dem Wärmeverbraucher 4 zugeführt.
Das in der Kondensatwanne 24 sich abscheidende Kondensat wird gegebenenfalls nach Reinigung über die Kondensatabflußleitung 25 zum Abwasserkanal 26 geleitet.
Das Mischventil 6 ist zur Warmhaltung des Motors vorzugsweise voll geöffnet. Auch das Mischventil 7 ist zur Erlangung einer für die Kondensatbildung möglichst niedrigen Wassertemperatur vorzugsweise voll geöffnet. Die Regelung der Temperatur im Wasserkreislauf 10 erfolgt möglichst durch den vorzugsweise stufenlos regelbaren Gebläsebrenner 20, wodurch sich Betriebsunterbrechungen auf ein Minimum reduzieren.
Schaltung 2 betrifft die ausschließliche Lieferung von Kraft:
Wird vom Wärmeverbraucher 4 keine Wärme, jedoch vom Kraftverbraucher 3 Kraft verlangt, so befinden sich Motorkraftwerk 1, Gebläsebrenner 20 und Pumpe 5 in Betrieb.
Zum Gebläsebrenner 20 wird über die Luftleitung 18 Luft, jedoch über die Brennstoffleitung 19 kein Brennstoff zugeführt und die Luft über Brennkammer 21, Auspuffeinblaskammer 16, Wärmetauscher 11, Auspuffeinblaskammer 17, Kondensatwanne 24 und Abgasleitung 22 zum Kamin 23 geleitet.
Im Wärmetauscher 11 nimmt die durchströmende Luft die Wärme aus dem Wasserkreislauf 9 auf, die vom Motorkraftwerk 1 an den Wasserkreislauf 8 abgegeben wird.
Das Auspuffgas des Motorkraftwerks 1 wird über die Auspufflei­ tung 13, Steuerklappe 12, Auspuffleitung 15, Auspuffein­ blaskammer 17, Kondensatwanne 24, Abgasleitung 22 zum Kamin 23 geleitet. Über die Auspuffleitung 14 strömt kein Auspuffgas.
Das in der Kondensatwanne 24 sich evtl. abscheidende Kondensat wird nach Reinigung über die Kondensatabflußleitung 25 zum Abwasserkanal 26 geleitet.
Das Mischventil 6 ermöglicht es den Wasserkreislauf 8 auf der Betriebstemperatur des Motors zu halten und den Wasserkreislauf 9 im Interesse der Kondensatbildung auf niedrigerer Temperatur zu betreiben. Das Mischventil 7 ist geschlossen.
Schaltung 3 betrifft die Lieferung von Kraft mit kleiner Wärmemenge:
Wird vom Kraftverbraucher 3 Kraft und vom Wärmeverbraucher 4 nur eine geringe Wärmemenge verlangt, so befinden sich Motorkraftwerk 1 und Pumpe 5 in Betrieb.
Das Auspuffgas des Motorkraftwerks 1 wird über die Auspufflei­ tung 13, Steuerklappe 12, Auspuffleitung 14, Auspuffein­ blaskammer 16, Wärmetauscher 11, Auspuffeinblaskammer 17, Kondensatwanne 24, Abgasleitung 22 zum Kamin 23 geleitet.
Im Wärmetauscher 11 wird das Auspuffgas des Motorkraftwerks 1 vorzugsweise bis unter den Taupunkt abgekühlt, seine Wärme auf den Wasserkreislauf 9 übertragen und dem Wärmeverbraucher 4 zugeführt.
Das in der Kondensatwanne 24 sich evtl. abscheidende Kondensat wird nach Reinigung über die Kondensatabflußleitung 25 zum Abwasserkanal 26 geleitet.
Das Mischventil 6 ermöglicht es, den Wasserkreislauf 8 auf der Betriebstemperatur des Motors zu halten und den Wasserkreislauf 9 im Interesse der Kondensatbildung auf niedrigerer Temperatur zu betreiben. Um die Temperatur im Wasserkreislauf 9 im Interesse der Kondensatbildung möglichst niedrig zu halten, ist das Mischventil 7 vorzugsweise voll geöffnet und damit die Temperatur im Wasserkreislauf 9 auf diejenige des Wasserkreislaufs 10 abgesenkt. Ist der Wärmebedarf des Wärmeverbrauchers 4 geringer als die vom Motor abzuführende Wärme, so kann vom stufenlos regelbaren Gebläsebrenner 20 dem Auspuffgas Luft beigemischt werden. Dadurch wird ein fortwährender Wechsel zwischen Schaltung 2 und Schaltung 3 vermieden.
Schaltung 4 betrifft die Lieferung von Kraft mit großer Wärmemenge:
Wird vom Kraftverbraucher 3 Kraft und vom Wärmeverbraucher 4 eine große Wärmeinenge verlangt, so befinden sich Motorkraftwerk 1, Gebläsebrenner 20 und Pumpe 5 in Betrieb.
Aus der über Luftleitung 18 zugeführten Luft und aus dem über Brennstoffleitung 19 zugeführten Brennstoff wird im Gebläsebrenner 20 ein zündfähiges Gemisch erzeugt und gezündet und das entstandene Rauchgas über Brennkammer 21, Auspuffeinblaskammer 16, Wärmetauscher 11, Auspuffblaskammer 17, Kondensatwanne 24, Abgasleitung 22 zum Kamin 23 geleitet.
Im Wärmetauscher 11 wird das Gemisch aus dem Rauchgas des Gebläsebrenners 20 und dem Auspuffgas des Motorkraftwerks 1 vorzugsweise bis unter den Taupunkt abgekühlt, seine Wärme auf den Wasserkreislauf 9 übertragen und dem Wärmeverbraucher 4 zugeführt.
Das in der Kondensatwanne 24 sich abscheidende Kondensat wird nach Reinigung über die Kondensatabflußleitung 25 zum Abwasserkanal 26 geleitet.
Das Mischventil 6 ermöglicht es, den Wasserkreislauf 8 auf der Betriebstemperatur des Motors zu halten und den Wasserkreislauf 9 im Interesse der Kondensatbildung auf niedriger Temperatur zu betreiben. Um die Temperatur im Wasserkreislauf 9 im Interesse der Kondensatbildung möglichst niedrig zu halten, ist das Mischventil 7 vorzugsweise voll geöffnet und damit die Temperatur im Wasserkreislauf 9 auf diejenige des Wasserkreislaufs 10 abgesenkt. Die Regelung der Temperatur im Wasserkreislauf 10 erfolgt möglichst durch den stufenlos regelbaren Gebläsebrenner 20, wodurch sich Betriebsunterbrechungen auf ein Minimum reduzieren.

Claims (11)

1. Wärmetauscher für ein in Wärme-Kraft-Koppelung geschal­ tetes Kleinkraftwerk, bei dem im Wärmetauscher eine als Kühler für ein Motorkraftwerk dienende Wärmetau­ scherbatterie und wenigstens eine Einlaßöffnung für das Einströmen der Auspuffgase des Motorkraftwerkes in den Wärmetauscher vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Brennkammer (21) im Wärmetauscher (2).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (21) ausschließlich mit Luft versorgbar ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Brennkammer (21) ein Brenner (20) mit Gebläse vorgeschaltet ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (20) und die Auspuffleitungen des Motorkraftwerks (1) parallel zueinander auf die Wärmetauscherbatterie (11) geschaltet sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brennkammer (21) nur mit Luft durch das Gebläse des Brenners (20) ohne Zugabe von Brennstoff versorgt wird.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er bei zwei oder mehr Auspuff­ einblaskammern (16 und 17) mit einer Steuereinrichtung, z. B. mit einer Steuerklappe (12), zum gezielten Beauf­ schlagen der einzelnen Auspuffeinblaskammern (16, 17) mit Abgas des Motorkraftwerks (1) ausgestattet ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchströmrichtung eine Auspuffeinblaskammer (16) vor der Wärmetauscherbatterie (11) und eine Auspuffein­ blaskammer (17) im Anschluß daran vorgesehen sind.
8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Kondensatwanne (24) ausgestattet ist.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Steuerung mit Misch­ ventilen (6 und 7) für den Kühlmitteldurchfluß durch die Wärmetauscherbatterie (11) und/oder durch das Motorkraft­ werk (1) und/oder durch einen Wärmeverbraucher (4), auf­ weist.
10. Verfahren zur Übertragung von Wärme in Kraft-Wärme-gekop­ pelten Kleinkraftwerken, die ein Motorkraftwerk (1) und einen Wärmetauscher (2) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer ersten Verfahrensschaltung das in der Brenn­ kammer (21) des Wärmetauschers (2) erzeugte Rauchgas mit­ tels einer im Wärmetauscher (2) angeordneten Wärmetau­ scherbatterie (11) von durchströmendem Wasser gekühlt wird,
daß in einer zweiten Verfahrensschaltung das im Motor­ kraftwerk (1) und im Stromgenerator (3) zirkulierende Wasser mittels der im Wärmetauscher (2) angeordneten Wärme­ tauscherbatterie (11) von durchströmender Luft gekühlt wird,
daß in einer dritten Verfahrensschaltung das im Motor­ kraftwerk (1) erzeugte Abgas mittels der im Wärmetauscher (2) angeordneten Wärmetauscherbatterie (11) von durch­ strömendem Wasser und/oder Luft gekühlt wird, und
daß in einer vierten Verfahrensschaltung die im Motor­ kraftwerk (1) erzeugten Abgase und die simultan in der Brennkammer (21) des Wärmetauschers (2) erzeugten Rauchgase gemischt und das Gemisch mittels der im Wärmetauscher (2) angeordneten Wärmetauschbatterie (11) von durchströmendem Wasser gekühlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Motorkraftwerk (1) erzeugte Abgas vor und/oder nach der im Wärmetauscher (2) angeordneten Wärmetauscher­ batterie (11) in den Wärmetauscher (2) eingeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008588B3 (de) * 2004-02-19 2005-10-20 Enginion Ag Geregelter Dampfkreisprozess

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4332359A1 (de) * 1993-09-23 1995-03-30 Gottfried Dipl Ing Roessle Einströmverfahren und Einströmvorrichtung eines Abgases in eine Brennkammer
DE19602330C1 (de) * 1996-01-24 1997-06-26 Meyer Fa Rud Otto Blockheizkraftwerk sowie Verfahren zu dessen Betrieb
DE19610915A1 (de) * 1996-03-20 1997-09-25 Wilhelm Wingensiefen Blockheizkraftwerk für Betrieb in einem bestehenden Elektroversorgungsnetz
DE19829192B4 (de) * 1998-03-06 2005-10-06 Schako Metallwarenfabrik Ferdinand Schad Kg Zweigniederlassung Kolbingen Energie-Kompakt-Anlage
DE19816415C2 (de) * 1998-04-14 2002-07-18 Rainer Mandel Blockheizkraftwerk
JP3767785B2 (ja) * 1999-10-22 2006-04-19 本田技研工業株式会社 エンジンの排熱回収装置
JP4548694B2 (ja) * 2001-04-20 2010-09-22 本田技研工業株式会社 エンジンの排熱回収装置
DE102010015254A1 (de) * 2010-04-15 2011-10-20 Stefan Wluka Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einem Stromgenerator und einem Heizgerät

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2530503A1 (de) * 1975-07-09 1977-01-27 Stadtwerke Heidenheim Ag Waermepumpenheizung mit ueber verbrennungsmotoren oder -turbinen angetriebenen waermepumpen
DE2601396A1 (de) * 1976-01-15 1977-07-21 Siegmar R Neumann Heizkessel fuer zentralheizungen mit dieselmotor als energieerzeuger
DE8111380U1 (de) * 1981-04-15 1981-10-01 Ruhrgas Ag, 4300 Essen Wärmetauscher zur Nutzung der Abgaswärme von stationären Verbrennungsmotoren
DE3502308A1 (de) * 1984-01-19 1985-10-10 Klaus Ing Grad Kramer Dezentrale stromversorgung durch waerme-stromkopplung mit stirling-motor
DE3837165A1 (de) * 1988-11-02 1989-06-29 Erdmann Karl Heizsystem
DE3936214A1 (de) * 1988-11-02 1990-05-03 Erdmann Karl Heizsystem
DE3843913A1 (de) * 1988-12-24 1990-07-05 Laing Karsten Waermevermehrer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2530503A1 (de) * 1975-07-09 1977-01-27 Stadtwerke Heidenheim Ag Waermepumpenheizung mit ueber verbrennungsmotoren oder -turbinen angetriebenen waermepumpen
DE2601396A1 (de) * 1976-01-15 1977-07-21 Siegmar R Neumann Heizkessel fuer zentralheizungen mit dieselmotor als energieerzeuger
DE8111380U1 (de) * 1981-04-15 1981-10-01 Ruhrgas Ag, 4300 Essen Wärmetauscher zur Nutzung der Abgaswärme von stationären Verbrennungsmotoren
DE3502308A1 (de) * 1984-01-19 1985-10-10 Klaus Ing Grad Kramer Dezentrale stromversorgung durch waerme-stromkopplung mit stirling-motor
DE3837165A1 (de) * 1988-11-02 1989-06-29 Erdmann Karl Heizsystem
DE3936214A1 (de) * 1988-11-02 1990-05-03 Erdmann Karl Heizsystem
DE3843913A1 (de) * 1988-12-24 1990-07-05 Laing Karsten Waermevermehrer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008588B3 (de) * 2004-02-19 2005-10-20 Enginion Ag Geregelter Dampfkreisprozess

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