DE19601012A1 - Verfahren zur Anhebung der Abgastemperatur eines Wassererhitzers - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Anhebung der Abgastemperatur eines Wassererhitzers nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-PS 30 24 792 ist eine luftgekühlte Verbrennungskammer für einen gasbeheizten Wassererhitzer bekannt, bei der zwischen einem Außen- und einem Innenmantel ein belüfteter Zwischenraum ausgebildet ist, der eine verbesserte Wärmeisolierung des Außenmantels erzielt. Der Zwischenraum ist mit Öffnungen versehen, so daß ein den Außenmantel vor Überhitzung schützender Luftstrom aufsteigen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß zusätzlich zur Wärmeisolierung der Wirkungsgrad des Wassererhitzers verbessert wird, indem die am Verbrennungsschacht entlanggeführte und sich erwärmende Kühlluft dem Abgas zugeführt und die Abgastemperatur insgesamt angehoben wird. Ein Wassererhitzer soll so ausgelegt sein, daß die Abgase insbesondere in der Abgasabführung nicht den Taupunkt unterschreiten (minimal notwendige Abgastemperatur), um Kondensatbildung zu vermeiden. Da durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abgastemperatur angehoben wird, kann zum Beispiel die Wärmetauscherfläche des Wassererhitzers größer dimensioniert werden, so daß wieder die minimal notwendige Abgastemperatur erreicht wird, womit in derselben Zeit mehr Wasser mit derselben Temperatur erhitzt werden kann. Darüberhinaus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auf eine aufwendige Wärmeisolierung des Verbrennungsschachtes verzichtet werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.

Untersuchungen haben gezeigt, daß bei Wassererhitzern für den Hausgebrauch ein Anteil von 10% Kühlluft am gesamten Abgasmassenstrom optimal ist. Damit wird einerseits eine ausreichende Kühlung des Außenmantels des Verbrennungsschachtes erzielt und andererseits die Abgastemperatur des Wassererhitzers erhöht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten Wassererhitzer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Wassererhitzer 10 mit einem in einem Verbrennungsschacht 14 angeordneten Gasbrenner 12, dessen heiße Verbrennungsgase einen ebenfalls im Verbrennungsschacht 14 angeordneten Wärmeübertrager 16 beaufschlagen. Das im Wärmeübertrager 16 erhitzte Wasser kann zum Beispiel zur Brauchwassererwärmung und/oder zur Bereitstellung von Heizwasser für eine Heizungsanlage genutzt werden. Der Verbrennungsschacht 14 besteht aus einem feuerfesten Innenmantel 18 und einem durch einen Zwischenraum 20 beabstandeten temperaturbeständigen Außenmantel 22. In Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 16 schließt sich eine Abgasabführung 24 an, mit Hilfe derer Verbrennungsgase nach außen abgeführt werden. Der als Kanal ausgebildete Zwischenraum 20 weist eine Eintrittsöffnung 26 und eine Austrittsöffnung 28 auf, wobei letztere mit der Abgasabführung 24 in Verbindung steht.

Der nach dem Injektionsprinzip arbeitende Gasbrenner 12 saugt mit der Gaseindüsung Verbrennungsluft, in diesem Fall im Aufstellungsraum des Wassererhitzers 10 befindliche Luft, an. Das Brenngas-Luft-Gemisch wird dann über eine nicht dargestellte Zündeinrichtung gezündet. Die für eine vollständige Verbrennung notwendige Restluft, die sogenannte Sekundärluft, tritt während des Abbrandes durch den Auftrieb, der durch die Flamme erzeugt wird, hinzu. Die dabei entstehenden heißen Verbrennungsgase geben ihre Wärmeenergie durch Wärmeübertragung auf das im Wärmeübertrager 16 fließende Wasser ab. Gleichzeitig wird der Innenmantel 18 des Verbrennungsschachtes 14 erhitzt, der wiederum die aufgenommene Wärme an die im Kanal 20 befindliche Luft abgibt. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Wärmeübertragungsflächen ist darauf geachtet, daß die in Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 16 in eine Abgasabführung 24 aufsteigenden Verbrennungsgase, im folgenden Abgase 30 genannt, nicht soweit heruntergekühlt werden, daß Abgaskondensat in der Abgasführung 24 entstehen kann. Durch die minimal notwendige Abgastemperatur zur Kondensatvermeidung ist der Wirkungsgrad eines Wassererhitzers begrenzt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird beim Verbrennungsvorgang durch den thermischen Auftrieb der Abgase 30 Raumluft, im folgenden Kühlluft 32 genannt, über die Eintrittsöffnung 26 in den Kanal 20 gesaugt. Der beim Verbrennungsvorgang erhitzte Innenmantel 18 erwärmt die im Kanal 20 aufsteigende Kühlluft 32, die die Wärme durch Konvektion über die Austrittsöffnung 28 in die Abgasabführung 24 transportiert. Beim Eintritt der erwärmten Kühlluft 32 in die Abgasabführung 24 liegt die Temperatur der Kühlluft 32 deutlich über der Temperatur der hinter dem Wärmeübertrager aufsteigenden Abgase 30. Obwohl der Massenstrom der Kühlluft 32 wesentlich kleiner ist als der Abgasmassenstrom erhöht sich insgesamt die Abgastemperatur. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Wirkungsgrad durch eine Vergrößerung der Wärmeübertragerflächen gesteigert werden. Die Abgastemperatur unmittelbar hinter dem Wärmeübertrager 16, die dann kleiner ist als die minimal notwendige Abgastemperatur, wird wieder auf die minimal notwendige Abgastemperatur angehoben, so daß kein Kondensat in der Abgasabführung 24 entstehen kann.

Hinter der Austrittsöffnung 28 des Kanals 20 ist der Außenmantel 22 an seiner Innenwand 34 so ausgestaltet, daß die aufsteigende Kühlluft 32 an einer Teilfläche 36 der Innenwand 34 abgelenkt und in die Mitte der Abgasabführung 24 geleitet wird. Dadurch findet eine Vermischung mit dem Abgasmassenstrom statt.

Um den Wirkungsgrad eines Wassererhitzers 10 in der Leistungsklasse um 24 KW mit dem erfindungsgemäßen Verfahren um 1 bis 2% steigern zu können, ist eine Temperaturerhöhung des Abgasmassenstroms von 10 bis 20°C notwendig. Untersuchungen haben gezeigt, daß dabei eine Breite des Kühlluft-Kanals 20 von 1 cm optimal ist. Der Wassererhitzer 10 ist dabei so ausgelegt, daß der Massenstrom der Kühlluft 32 ca. 10% am gesamten Abgasmassenstrom beträgt. Damit wird die Baugröße des Wassererhitzers 10 nicht wesentlich vergrößert.

Die Zufuhr der Kühlluft kann insbesondere bei Wassererhitzern mit einer langen Abgasabführung 24 auch gebläseunterstützt erfolgen. Bei bereits im Einsatz befindlichen Wassererhitzern ist das nachträgliche Anbringen eines Kühlluftkanals zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Wassererhitzers oder allein zur Vermeidung von Kondensat möglich, indem die minimal notwendige Abgastemperatur durch Zumischung erwärmter Kühlluft angehoben wird. Dadurch wird der thermische Auftrieb in der Abgasabführung 24 verbessert und sichergestellt, daß sich kein Kondensat in der Abgasabführung 24 bilden kann.

Claims (2)

1. Verfahren zur Anhebung der Abgastemperatur eines Wassererhitzers mit einem Gas- oder Ölbrenner, einem von den Verbrennungsgasen beaufschlagten und innerhalb eines Verbrennungsschachtes angeordneten Wärmeübertrager und einer in Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager angeordneten Abgasabführung, wobei während des Verbrennungsvorganges Kühlluft gezielt am Verbrennungsschacht entlanggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft (32) auf eine Temperatur erwärmt wird, die wesentlich höher ist als die Temperatur der in die Abgasabführung geleiteten Abgase (30) und daß die erwärmte Kühlluft (32) in Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager (16) in die Abgasabführung (24) eingeleitet und zusammen mit den Abgasen (30) unter Anhebung der Abgastemperatur durch die Abgasabführung (24) geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Massenstroms der Kühlluft (32) ca. 10% am gesamten Abgasmassenstrom beträgt.