NL1036296C2 - Warmwaterketel. - Google Patents

Description

WARMWATERKETEL

De onderhavige uitvinding betreft een ketel voor warm tapwater. Ben dergelijke ketel omvat op gebruikelijke wijze 5 een leidingaansluiting voor aansluiting van de ketel op het leidingnet en invoer in de ketel van leidingwater, en een brander met een brandstof toevoer en een rookgasafvoer, en verder een gesloten warmte overd rechtssysteem, dat met de brander en mét de leidingaansluiting samenhangt voor het 10 Opwarmen en via een tapwater uit voer verschaffen van warm tapwater.

Dergelijke ketels zijn algemeen bekend. In sommige uitvoeringsvormen betreft het zelfs een combi-ketel, waar tevens wamte wordt opgewekt voor een centraal 15 verwarmingssysteem (een CV-installatie).

Het is veelal gewenst om opgewarmd tapwater te verschaffen met een bepaalde minimale temperatuur. In veel landen gelden voorschriften voör deze minimale temperatuur, welke voorschriften bijvoorbeeld kunnen zijn gebaseerd op 20 het voorkomen van legionella. In dergelijke voorschriften i$ dan bijvoorbeeld geregeld, dat de minimale temperatuur van opgewarmd tapwater 60*C moet bedragen. Dat betekent, dat het leidingwater van een koude temperatuur van bijvoorbeeld 10°C moet worden opgewarmd tot tenminste dit minimale niveau om 25 te kunnen voldoen aan de voorschriften.

Zelfs als dergelijke voorschriften niet gelden, is het toch wenselijk om de temperatuur van het opgewarmde tapwater tenminste 40°C te laten bedragen, omdat dit bijvoorbeeld een behaaglijke douchetemperatuur is. Het aan 30 een douche te leveren volume per tijdseenheid wordt dan echter geheel bepaald door de doorvoercapaciteit van de ketel, dus veelal is het wenselijk om toch een hogere minimale temperatuur te kiezen, van het door de ketel te 1036296 2 leveren opgewarmde tapwater, om zo een hoger volume per tijdseenheid aan een douche-installatie te kunnen leveren.

Met of zonder voorschriften, altijd geldt dat het koude leidingwater van bijvoorbeeld 10°C over een groot 5 temperatuurverschil moet worden opgewarmd met de ketel. Daarbij is het vanuit een energie-technisch oogpunt immers gewenst om het energieverbruik, dat hiertoe nodig is, zoveel mogelijk te beperken. Het rendement van een dergelijke ketel is vaak een doorslaggevend commercieel argument voor 10 consumenten om een ketel al dan niet aan te schaffen.

Echter, conventionele ketels vertonen alle, voor zover bekend, het nadeel dat het rendement achter blijft bij een wens of behoefte, juist omdat het gewenste temperatuurverschil tussen de koude temperatuur van het 15 ingevoerde leidingwater en de temperatuur van het opgewarmde tapwater telkens moet worden overbrugd in een enkele stap, gedurende doorvoer van het leidingwater door het warmte overdrachtssysteem heen.

Met de onderhavige uitvinding is beoogd de 20 bovengenoemde nadelen van de bekende techniek te verhelpen, of althans aanzienlijk te verminderen. Hiertoe is een ketel voor warm tapwater ontwikkeld door de uitvinders van de onderhavige uitvinding, welke zich van de bekende ketels onderscheidt, doordat een warmtewisselaar is verschaft, 25 welke met de rookgasafvoer samenhangt en in de doorvoerrichting van leidingwater tussen de leidingaansluiting en het warmte overdrachtssysteem is aangebracht voor voorverwarming van het leidingwater.

Aldus kan, volgens de onderhavige uitvinding, nuttig 30 gebruik worden gemaakt van restwarmte in het rookgas, dat door de rookgasafvoer wordt afgevoerd. Het leidingwater kan worden voorverwarmd, voordat het wordt onderworpen aan de inwerking met het warmte overdrachtssysteem en aldus kan al 3 enige voorverwarming van het leidingwater worden bewerkstelligd. Dit is in het bijzonder gunstig, als uit het leidingnet onttrokken koud leidingwater zeer koud is, bijvoorbeeld in de winter 10°C of zelfs nog kouder. Een stap 5 van voorverwarming kan daarbij het rendement van de gehele ketel aanzienlijk verhogen.

De onderhavige uitvinding kent diverse voorkeursuitvoeringsvormen. Zo kan een uitvoeringsvorm van de uitvinding een ketel betreffen, waarbij het gesloten 10 warmte overdrachtssysteem tenminste een deel van een CV-netwerk omvat. Een dergelijk deel kan met een kleppeninstallatie worden geïsoleerd, zodat met een warmtewisselaar, die met de brander samenhangt, een gesloten circuit kan worden gevormd, waarin tevens een tapwater 15 warmtewisselaar is opgenomen. Normaal is dan, dat dit deel van het CV-systeem met het kleppenstelsel wordt geïsoleerd van overige delen van het CV-systeem, in welke overige delen dan radiatoren en andere warmte wisselaars voor de ruimtes van een gebouw zijn opgenomen. Aldus kan het hier een combi-20 ketel betreffen voor het genereren van warmte voor een CV-intallatie, en tevens voor het verschaffen van opgewarmd tapwater.

In een mogelijke uitvoeringsvorm kan het gunstig zijn, wanneer de warmtewisselaar in de rookgasafvoer buiten een 25 behuizing van de ketel is aan te brengen als additie op de ketel. Aldus kan een bestaande ketel conform de bepalingen van de onderhavige uitvinding worden aangepast.

Soortgelijke overwegingen gelden, wanneer het warmte overdrachtssysteem buiten een behuizing van de ketel is aan 30 te brengen als additie op de ketel. Er kan dan bijvoorbeeld een CV-ketel worden aangepast voor het leveren van opgewarmd tapwater, door buiten de behuizing het warmte overdrachtssysteem aan te sluiten op leidingen van de CV- 4 installatie, mogelijk ook weer met een kleppensysteem om dat gedeelte van de CV-installatie te isoleren en een goede warmte overdracht te verwezenlijken ten behoeve van het opwarmen van voorverwarmd tapwater.

5 In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm kan de warmtewisselaar voor het voorverwarmen van leidingwater een platen omvattende warmtewisselaar zijn met daardoor tenminste één met de leidingaansluiting verbonden kanaal. Andere warmtewisselaars zijn tevens mogelijk dan één, 10 waarbij gebruik wordt gemaakt van platen. Het is echter een met betrekking tot het rendement daarvan zeer gunstige vormgeving om gebruik te maken van een platen omvattende warmtewisselaar.

In weer een andere uitvoeringsvorm kan het gunstig 15 zijn, dat het warmte overdrachtssysteem een met de brander samenhangende warmtewisselaar en een met de leidingaansluiting en de tapwater uitvoer samenhangende warmtewisselaar omvat. Aldus wordt het gesloten warmte overdrachtssysteem gevormd door deze twee warmtewisselaars 20 met daartussen een tweetal leidingen voor aan en afvoer van warmte overdrachtsmedium, zodat een zeer efficiënte opwarming van voorverwarmd leidingwater kan worden verwezenlijkt.

Opgemerkt wordt, dat de onderhavige uitvinding tevens 25 een werkwijze betreft voor het opwarmen van leidingwater voor het verschaffen van warm tapwater. Deze werkwijze omvat het met een brander opwarmen van het leidingwater en het verschaffen van een warmtewisselaar in een rookgasafvoer van de brander. Daarbij vindt de stap plaats van het met de 30 warmtewisselaar voorverwarmen van het leidingwater, om aldus het rendement van een ten opzichte van bekende werkwijzen te verhogen.

5

Naar de voorgaande aanduiding van de onderhavige uitvinding en diverse facetten en aspecten daarvan, zullen enkele voorkeursuitvoeringsvormen hiervan worden beschreven onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, waarin op 5 niet-limitatieve wijze en slechts bij wijze van voorbeeld aldus enkele mogelijke uitvoeringsvormen van ketels volgens de onderhavige uitvinding zijn getoond en worden beschreven, welke zijn vorm gegeven in overeenstemming met de onderhavige uitvinding en waarin de werkwijze volgens de 10 onderhavige uitvinding tevens is verwezenlijkt. In de diverse figuren zullen gelijke of gelijksoortige aspecten, componenten en elementen alsmede functies worden aangeduid met dezelfde referentienummers, en in de tekening toont:

Fig. 1 een schematisch aanzicht van een eerste 15 uitvoeringsvorm van een ketel volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een schematisch aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een ketel volgens de onderhavige uitvinding en; 20 Fig. 3 een schematisch aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een ketel volgens de onderhavige uitvinding.

Zoals reeds is opgemerkt, is in de figuren 1-3 getoonde ketels tevens een werkwijze volgens de onderhavige 25 uitvinding verwezenlijkt.

In fig. 1 is een schematisch aanzicht getoond van een ketel 1 volgens de onderhavige uitvinding. De ketel omvat een in streeplijnen weergegeven behuizing 2 met daarin een branderhuis 3. In het branderhuis 3 bevindt zich een brander 30 4, waar een gasleiding 5 naartoe loopt voor het verschaffen van brandstof aan de brander 4. Een andere brandstof dan gas is tevens denkbaar binnen het kader van de onderhavige uitvinding, bijvoorbeeld olie, etc.

6

In het branderhuis 3 is een eerste warmtewisselaar 6 aangebracht, welke primair dienst doet als hoofdwarmtewisselaar 6 voor een (niet in detail weergegeven) CV-installatie, waar de uitvoerleiding 7 en de 5 terugvoerleiding 8 mee zijn verbonden.

In het branderhuis 3 is een opvangbak 9 aangebracht voor het opvangen van condens en ander vocht, dat via een condensleiding 10 wordt afgevoerd naar bijvoorbeeld het riool 11.

10 Tussen de uitvoerleiding 7 en de retourleiding 8 is een doorvoerleiding 12 met daarin een pomp 13 aangebracht. De doorvoerleiding 12 loopt door een tapwater warmtewisselaar 14, die schematisch is weergegeven en waardoorheen tapwater warmtewisselaar ook een tapwaterleiding 15 loopt voor het 15 opwarmen van tapwater, dat via een tapwater uitvoer 16 voor gebruik beschikbaar wordt gesteld aan een gebruiker. De tapwaterleiding 15 loopt tevens door een warmtewisselaar 17 in het branderhuis 3 en is afkomstig van een leidingaansluiting 18, die aangesloten is op het leidingnet 20 (niet getoond).

De warmtewisselaar 17 is bedoeld en wordt gebruikt voor het voorverwarmen van leidingwater, dat via de leidingaansluiting 18 door de warmtewisselaar 17 heen wordt gevoerd. De warmtewisselaar 17 kan afzonderlijk van of 25 gecombineerd zijn met de wisselaar 6. In de weergave van figuur 1 is de wisselaar 17 afzonderlijk. Het voorverwarmde leidingwater gaat vervolgens via de tapwaterleiding 15 door de warmtewisselaar 14 heen, alwaar het daadwerkelijke opwarmen van het water in de tapwaterleiding 15 plaats vindt 30 tot een temperatuur, die gewenst, beoogd of vereist is voor het gebruik door de gebruiker. Aldus kan effectief gebruik worden gemaakt van restwarmte in het rookgas van de brander 7 4, dat in de richting van pijl A vervolgens wordt af gevoerd. Daartoe kan een rookgaskanaal 19 worden benut.

De in fig. 2 getoonde ketel 20 vertoont enkele verschillen ten opzichte van de in fig. 1 getoonde ketel 1.

5 Zo is in figuur 1 alleen pomp 13 getoond voor het circuleren van een geïsoleerde sectie van CV-water, en in figuur 2 is in meer detail pomp 32 getoond, welke in de CV retourleiding 8 is aangebracht. De grotere circulatiepomp 32 is in figuur 1 dus niet getoond, maar kan zijn aangebracht binnen of 10 buiten de behuizing 2. Zo wordt gebruik gemaakt, in de plaats van de platen warmtewisselaar 14, van een blok warmtewisselaar 21 voor het opwarmen van water voor het verschaffen van opgewarmd tapwater via de tapwater uitvoer 16, In hoofdzaak is de configuratie van de warmtewisselaar 15 17 in het branderhuis voor het voorverwarmen van het leidingwater, dat wordt verkregen via de leidingaansluiting 18, gelijk aan die van fig. 1. Verder is in meer detail het deel van de CV-installatie weergegeven, dat geïsoleerd kan worden met een kleppenstelsel 22 voor het in de 20 warmtewisselaar 21 opwarmen van water voor het verschaffen van opgewarmd tapwater. Verder is de pomp 13 uitgerust met een (niet getoonde) beveiliging en een overloop 23 voor het afvoeren van overdruk uit de CV-installatie. Het met de warmtewisselaar 17 voorverwarmde leidingwater wordt naar de 25 warmtewisselaar 21 gevoerd via de leiding 15 en vervolgens tot een gewenste, beoogde of vereiste temperatuur opgewarmd om via de tapwater uitvoer 16 opgewarmd tapwater te kunnen leveren.

In fig. 3 is een CV-ketel 23 getoond, die in principe 30 en in hoofdzaak alleen is vorm gegeven voor het genereren van warmte voor een CV-installatie (niet in detail weergegeven). De CV-uitvoerleiding 24 is afgetakt bij een 8 T-splitsing 25, waarbij een aftakking 26 loopt naar een tapwater warmtewisselaar 27 en van daaruit terug naar de retourzijde van de ketel 23 bij een retourleiding 28. Een op een leidingnet aan te sluiten leidingaansluiting 29 loopt 5 naar een warmtewisselaar 30, welke is opgesteld in een rookgaskanaal 19 van de ketel, maar hier op afstand van het branderhuis 3, terwijl in de uitvoeringsvormen van figuren 1 en 2 de met warmtewisselaar 30 overeenkomende warmtewisselaar 17 in het branderhuis 3 is opgesteld. De 10 warmtewisselaar 30 bevindt zich aldus in het rookgaskanaal 19 en de leidingaansluiting 29 loopt naar de warmtewisselaar 30, en vanaf de warmtewisselaar 30 terug naar de tapwater warmtewisselaar 27. Na voorverwarming van water uit het leidingnet, aangetrokken via de leidingaansluiting 29 en met 15 behulp van de warmtewisselaar 30 in het rookgaskanaal 19, wordt het leidingwater op een gewenste of vereiste temperatuur gebracht met behulp van de tapwater warmtewisselaar 27, van waar het opgewarmde tapwater wordt geleverd via een tapwater uitvoer 31.

20 De uitvoeringsvorm van fig. 3 is bij uitstek geschikt voor het aanpassen van een bestaande CV-ketel 23 om daarmee ook opgewarmd tapwater te kunnen leveren aan een gebruiker, waarbij de uitvinding van het voorverwarmen van het leidingwater is verwezenlijkt in de vorm van de 25 warmtewisselaar 30. Aanpassing van een bestaande CV-ketel 23 kan aldus vrij eenvoudig worden verwezenlijkt, en het kan tevens gewenst zijn om de tapwater warmtewisselaar 27 en/of de warmtewisselaar 30 buiten het huis 2 van de CV-ketel 23 op de stellen.

30 Na kennisneming van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, zullen zich vele alternatieve en aanvullende uitvoeringsvormen aan de vakman opdringen. Deze 9 moeten echter allen worden beschouwd als gelegen binnen het bereik van en de beschermingsomvang voor de onderhavige uitvinding, zoals dat is gedefinieerd in de bij gevoegde conclusies. Zelfs dan, als een uitvoeringsvorm naar letter 5 of geest afwijkt van de in de conclusies gedefinieerde uitvinding kan geen sprake zijn van een uitvoeringsvorm daarvan.

Zo is het mogelijk, dat de uitvinding is verwezenlijkt in een ketel, die geen combi-ketel of CV-ketel is, maar 10 expliciet bedoeld is voor tapwater. In het voorgaande wordt telkens gerefereerd naar een gasbrander, maar tevens kan gebruik worden gemaakt van een oliebrander of een op een andere brandstof werkend apparaat. De voorverwarm warmtewisselaar 17, 30 kan ook op diverse andere plaatsen 15 zijn gepositioneerd in of buiten het branderhuis 3 of in of buiten het huis 2 van de ketel. Zo blijkt, dat niet de in de figuren getoonde en in de tekst beschreven uitvoeringsvormen bepalend zijn voor de beschermingsomvang, en dat vele alternatieve en aanvullende uitvoeringsvormen mogelijk zijn.

20 1036296

Claims (7)

1. Ketel voor warm tapwater, omvattende: - een leidingaansluiting voor aansluiting van de ketel op 5 het leidingnet en invoer in de ketel van leidingwater; - een brander met een brandstoftoevoer en een rookgasafvoer; - een gesloten warmteoverdrachtssyteem, dat met de brander en met de leidingaansluiting samenhangt voor het opwarmen en via een tapwateruitvoer verschaffen van warm tapwater; en 10. een warmtewisselaar, welke met de rookgasafvoer samenhangt en in de doorvoerrichting van leidingwater tussen de leidingaansluiting en het warmteoverdrachtssysteem is aangebracht voor voorverwarming van het leidingwater.

2. Ketel volgens conclusie 1, waarbij het gesloten 15 warmteoverdrachtssysteem ten minste een deel van een CV netwerk omvat.

3. Ketel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de warmtewisselaar in de rookgasafvoer buiten een behuizing van de ketel is aan te brengen als additie op de ketel.

4. Ketel volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, waarbij het warmteoverdrachtssysteem buiten een behuizing van de ketel is aan te brengen als additie op de ketel.

5. Ketel volgens ten minste één van de voorgaande 25 conclusies, waarbij de warmtewisselaar een platen omvattende warmtewisselaar is met daardoorheen ten minste één met de leidingaansluiting verbonden kanaal.

6. Ketel volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, waarbij het warmteoverdrachtssysteem een met de 30 brander samenhangende warmtewisselaar en een met de de leidingaansluiting en de tapwateruitvoer samenhangende warmtewisselaar omvat. 1036296

7. Werkwijze voor het opwarmen van leidingwater voor het verschaffen van warm tapwater, omvattende het met een brander opwarmen van het leidingwater; het verschaffen van een warmtewisselaar in een rookgasafvoer van de brander; en 5 het met de warmtewisselaar voorverwarmen van het leidingwater. 1036296