DE4308017C1

DE4308017C1 - Wassererwärmer mit katalytischem Brenner und Verfahren zu seinem Betreiben

Info

Publication number: DE4308017C1
Application number: DE4308017A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Ing Asmann; Hans-Joachim Dipl Ing Faust; Rainer Dipl Ing Jakob; Heinrich Dipl Ing Oehler; Chaled Dr Ing Shaker
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1993-03-13
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2013-03-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Wassererwärmer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wassererwärmers.

Ein Wassererwärmer dieser Art ist der DE-PS 2 51 567 zu entnehmen. In einem Wasserraum sitzen katalytische Brenner, die eine flammenlose Verbrennung an einer Katalysatorschicht ermöglichen. Die Verbrennung erfolgt bei solchen Brennern bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 800 und 1000° C, bei denen eine NO_x-Bildung unterbleibt. Die in dieser Schrift beschriebenen Brenner bestehen aus porösen, auf der Außenseite mit der katalytischen Masse beschichteten Brennerrohren, durch die das Brenngas von innen nach außen hindurchgepreßt wird. An der Oberfläche verbindet es sich mit der hier vorbeiströmenden Verbrennungsluft und verbrennt dann flammenlos, sofern die Zündtemperatur überschritten ist. Der Brenner selbst dient dabei als Vorheizvorrichtung, in dem zunächst das durchströmende Brenngas mit offener Flamme verbrannt wird. Nachdem der Katalysator ausreichend temperiert ist, wird die Gaszufuhr kurz unterbrochen und anschließend der katalytische Verbrennungsvorgang eingeleitet.

Die DE 42 22 711 A1 beschreibt ebenfalls einen katalytischen Brenner mit einer Vorheizvorrichtung, die mit den Brenngasen selbst betrieben wird. Dabei ist der katalytische Brenner als Spaltbrenner zwischen einem Hohlkörper und dem Wassermantel gestaltet. Die Vorheizvorrichtung besteht aus einem am Eintrittsende des katalytischen Brenners angeordneten Gasbrenner. Dessen Verbrennungsgase strömen durch den inneren Hohlkörper, bis dieser die ausreichende Betriebstemperatur von etwa 300-350° C erreicht hat. Dann wird die Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches auf den katalytischen Brenner umgeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wassererwärmer mit katalytischem Brenner zu schaffen, bei dem eine effektive Vorheizung erfolgt und der flexibel auf unterschiedliche Leistungsanforderungen reagieren kann.

Der erfindungsgemäße Wassererwärmer besitzt die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale. Der Hohlkörper des Spaltbrenners ist als Brennkammer der Vorheizvorrichtung ausgebildet. In diese brennt ein Vormischbrenner hinein. Ein solcher Vormischbrenner führt nicht nur zu einer optimalen Verbrennung mit niedrigen, umweltschädlichen Emissionen, sondern er sorgt auch für ein sehr schnelles Erzielen der angestrebten Betriebstemperaturen des katalytischen Brenners. Der Vormischbrenner beaufschlagt nämlich den als Brennkammer dienenden Hohlkörper des Spaltbrenners direkt und bringt diesen dadurch in kürzester Zeit auf Temperatur. Der Vormischbrenner kann in der bekannten Weise nur zur Vorheizung des katalytischen Brenners genutzt werden. Zu diesem Zweck kann er über ein Umschaltventil automatisch von der Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches abgesperrt werden, wenn der Hohlkörper die erforderliche Betriebstemperatur von etwa 300 bis 350° C erreicht hat. Ein besonderer Vorteil besteht jedoch darin, den Vormischbrenner bei erhöhter Leistungsanforderung gemeinsam mit dem katalytischen Brenner zu betreiben. Der katalytische Brenner kann dabei in modulierender Betriebsweise den Grundwärmebedarf, etwa eines Niedrig-Energiehauses, decken. Sobald jedoch ein Spitzenwärmebedarf, etwa bei der Brauchwasserentnahme, auftritt, wird der Vormischbrenner hinzugeschaltet. Der Vormischbrenner hat in diesem Fall eine zweifache Funktion. Er dient zum Starten des katalytischen Brenners und bei Bedarf zum Abdecken einer Spitzenlast. Es empfiehlt sich, den katalytischen Brenner modulierend zu betreiben. So könnte er beispielsweise zwischen 6 und 12 kW stufenlos den Grundwärmebedarf eines Hauses abdecken. Bei einer Brauchwasserentnahme kann dann der Vormischbrenner mit beispielsweise 13 kW hinzugeschaltet werden, wobei auch in diesem gehobenen Leistungsbereich der katalytische Brenner modulierend betrieben werden kann. Der gesamte Leistungsbereich bis zu einer Spitzenlast ist auf diese Weise stufenlos abgedeckt.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1 : Einen Wassererwärmer mit einem zylindrischen Vormischbrenner und

Fig. 2 : Einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einem Vormisch-Flächenbrenner.

Der Wassererwärmer besitzt einen Wasserraum 1 mit einem Zulauf 2 und einem Auslauf 3. Die Beheizung erfolgt mit einem Spaltbrenner 4 zwischen einem katalytisch beschichteten Hohlkörper 5 und dem inneren Wassermantel 6 des Wasserraumes 1. Der Hohlkörper 5 bildet dabei die Brennkammer für die Vorheizvorrichtung des Spaltbrenners 4. Die Vorheizvorrichtung selbst besteht aus einem in Hohlkörper 5 angeordneten zylindrischen oder flächigen Vormischbrenner 7. Ein Umschaltventil 8 in der Brenngaszufuhr ermöglicht es, nur den Vormischbrenner 7 oder nur den Spaltbrenner 4 oder bei Spitzenbedarf auch beide Brenner 7, 4 zu betreiben. Ein nachgeschalteter monolithischer Brenner 9 sorgt für eine katalytische Nachverbrennung. Damit die Verbrennungsgase des Vormischbrenners 7 sich nicht in der vorderen Zone stauen, empfiehlt es sich, den Hohlkörper 5 aus porösem Material zu fertigen. Es ergibt sich ein Ausgleich über den Strömungskanal des Spaltbrenners 7.

Claims

1. Wassererwärmer mit mindestens einem im Wasserraum (1) angeordneten, katalytischen Brenner in Form eines Spaltbrenners (4) zwischen einem Hohlkörper (5) und dem inneren Wassermantel (6) und mit einer von den Brenngasen betriebenen Vorheizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (5) des Spaltbrenners (4) als Brennkammer der Vorheizvorrichtung dient und daß die Vorheizvorrichtung als ein in dieser Brennkammer angeordneter Vormischbrenner (7) ausgebildet ist.

2. Verfahren zum Betreiben eines Wassererwärmers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner (7) mit dem Brenngas-Luft- Gemisch des katalytischen Spaltbrenners (4) gespeist wird und über ein Umschaltventil (8) automatisch von der Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches abgesperrt wird, wenn die für die katalytische Verbrennung im Spalt zwischen dem Hohlkörper (5) und dem Wassermantel (6) erforderliche Betriebstemperatur von 300-350° C erreicht ist (Vorheizen).

3. Verfahren zum Betreiben eines Wassererwärmers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner (7) mit dem Brenngas-Luft- Gemisch des katalytischen Spaltbrenners (4) gespeist wird und bei erhöhter Leistungsanforderung gemeinsam mit dem katalytischen Spaltbrenner (4) betrieben wird (Abdecken von Spitzenlast).

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Spaltbrenner (4) nach der Vorheizung in modulierender Betriebsweise den Grundwärmebedarf deckt und daß der Vormischbrenner (7) zur Deckung eines erhöhten Wärmebedarfs, etwa bei Brauchwasserentnahme, hinzugeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei zusätzlich eingeschaltetem Vormischbrenner (7) der katalytische Spaltbrenner (4) zum Erzielen einer stufenlosen Leistungsanpassung modulierend betrieben wird.

6. Wassererwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brennkammer des Vormischbrenners (7) bildende Hohlkörper (5) des Spaltbrenners (4) aus porösem, für die Verbrennungsgase des Vormischbrenners (7) durchlässigem Material besteht.

7. Wassererwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner (7) als ein im Hohlkörper (5) des Spaltbrenners (4) längs verlaufendes Brennerrohr ausgebildet ist.

8. Wassererwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner (7) als ein am Eingang des Hohlkörpers (5) des Spaltbrenners (4) angeordneter Flächenbrenner ausgebildet ist.