Gliederheizkessel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gliederheizkessel mit mehreren parallel senkrecht nebeneinander angeordneten Kesselgliedern bestehend aus zwei End- und/oder einem oder mehreren Mittelkesselgliedern bevorzugt aus Gußwerkstoff, mit einem Feuerraum im unteren Bereich des Gliederheizkessels und darüber zwischen den Kesselgliedern angeordneten senkrechten Gasabzugskanälen, wobei die Kesselglieder einen rechteckigen bis quadratischen Grundriß, im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlaufnabe, im Bereich einer gegenüberliegenden Grundrißecke eine Rücklaufnabe und einen beide Naben verbindenden Wasserraum aufweisen.

[0002] Derartige Gliederheizkessel sind aus der Praxis bekannt.

[0003] Die Kesselglieder bestehen aus Grauguß. Ausführungen aus Aluminium oder Kupfer sind möglich. Bei den bekannten Ausführungen erstreckt sich der Wasserraum zwischen der Vorlaufnabe und der Rücklaufnabe im wesentlichen über die gesamte Grundrißfläche des Kesselgliedes, so daß das Verhältnis der gas- bzw. wasserberührten Heizflächen nahezu 1:1 ist. Dabei können die gasberührten Außenseiten der Kesselglieder zur Verbesserung des Wärmeübergangs mit Rippen, Noppen oder dergleichen versehen sein. Obwohl die Rippen, Noppen oder dergleichen der gasberührten Außenseiten zu einer Erhöhung der Wandtemperatur der im allgemeinen in vertikaler Orientierung aufgehängten Kesselglieder führen, kühlen sich die an den Außenseiten vorbeistreichenden Gase bei Einhaltung niedriger Wassertemperaturen so schnell ab,daß die Taupunkttemperatur der Gase schnell erreicht ist. Die Taupunkttemperatur der Gase liegt bei etwa 52° Celsius. Die Folge davon ist, daß diejenigen Bereiche der Außenseiten der Kesselglieder, die von Gasen mit Temperaturen unterhalb der Taupunkttemperatur überstrichen werden, korrodieren. Dasbeeinträchtigt nicht nur den Wärmeübergang sondern auch die Strömungsverhältnisse im Gliederheizkessel.

[0004] Aus der DE-A-22 17 921 ist ein Kessel, insbesondere für Zentralheizungen ersichtlich, mit einer Reihe von nebeneinanderliegenden Elementen mit Wasserumlauf und Abgaskanälen, wobei die Rauchgase im wesentlichen waagerecht und schlangenförmig durch Rauchgaskanäle strömen. Das Wasser strömt dabei durch im wesentlichen rohrförmige Wasserräume, deren Querschnitt im wesentlichen gleich groß ist.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gliederheizkessel der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei niedrigen Wassertemperaturen an den gasberührten Heizflächen die Taupunkttemperatur möglichst nicht unterschritten wird.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der an die Rücklaufnabe anschließende Wasserraum sich nur im Bereich der unteren Hälfte des Kesselgliedes erstreckt und daß der Wasserraum über wenigstens einen Wasserkanal mit der Vorlaufnabe verbunden ist. Insbesondere soll der Wasserraum sich über 30-80%, vorzugsweise 60% ± 5% der Höhe des Kesselgliedes erstrecken. Die Breite des Wasserkanals kann etwa 1/8 bis 3/4 der Kesselgliedbreite betragen. Bei diesem Kesselglied findet eine Wasserkühlung der Kesselgliedwandungen im wesentlichen nur im Bereich des Wasserraums statt, also dort, wo die am Kesselglied vorbeistreichenden Gase noch ausreichend hohe Temperaturen haben. Darüber hinaus können die Gase ihre fühlbare Wärme zwar weiterhin an die nicht wasserführenden Teile des Kesselgliedes abgeben, die Taupunkttemperatur der Gase wird dabei aber nicht unterschritten.
Dementsprechend verschiebt sich die Taupunktlinie bis in den Bereich der Vorlaufnabe. Sie kann auch über die Vorlaufnabe hinaus verschoben werden, wenn an das Kesselglied im Bereich der Vorlaufnabe eine die Kesselgliedhöhe vergrößernde Heizfläche anschließt.

[0007] Aus gußtechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn die nicht wasserführenden Bereiche des Kesselgliedes wenigstens teilweise hohl gegossen sind. Dadurch wird die eingangs erläuterte Verschiebung der Taupunktlinie nicht negativ beeinflußt.

[0008] Außerdem kann erfindungsgemäß der Wasserkanal und/oder der Wasserraum auch doppelwandig ausgeführt sein, wobei zwischen der abgasberührten und wasserberührten Wandseite gleichmäßig verteilt Wärmeleitbrücken angeordnet sind. Schließlich schlägt die Erfindung vor, daß sich an den Wasserraum der Mittelkesselglieder unten in den Feuerraum ragende wassergefüllte Heizflächen anschließen.

[0009] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 4 beispeilsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1

in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein Kesselglied eines Gliederheizkessels,

Fig. 1a

eine doppelwandige Ausführung zu Fig. 1,

Fig. 1b

die Ausführung nach Fig. 1a teilweise im senkrechten Schnitt,

Fig. 2

schematisch die Temperaturverteilung an den Außenseiten des in Fig. 1 dargestellten Kesselgliedes,

Fig. 3

schematisch die Temperaturverteilung eines Kesselgliedes nach dem Stand der Technik,

Fig. 4

eine Gesamtdarstellung eines Gliederheizkessels mit parallel angeordneten End- und Mittelkesselgliedern.

[0010] Das in den Figuren 1, 1a dargestellte Kesselglied 1 wird zusammen mit gleichartigen Kesselgliedern 1, E, M in vertikaler Ausrichtung wie in einem in Fig. 4 dargestellten Gliederkessel angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Kesselglied 1 aus Grauguß. Ausführungen aus Aluminium oder Kupfer sind möglich.

[0011] Das Kesselglied 1 besitzt einen rechteckigen bis quadratischen Grundriß und im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlaufnabe 2, im Bereich der diametral gegenüberliegenden Grundrißecke eine Rücklaufnabe 3 und eine beide Naben verbindenden Wasserraum 4. Der Wasserraum 4 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführung über die gesamte Breite B des Kesselgliedes sowie über ca. 30-80% der Höhe H des Kesselgliedes. Der Wasserraum 4 ist über den von seinem oberen Rand ausgehenden Wasserkanal 5 mit der Vorlaufnabe 2 verbunden. Die Breite des Wasserkanals 5 entspricht etwa 1/8 der Breite B des Kesselgliedes. Bei anderen Ausführungen können auch mehrere Wasserkanäle vorgesehen sein. Die nicht wasserführenden Bereiche 6 des Kesselgliedes 1 können hohl gegossen sein. Das ist im einzelnen nicht dargestellt.

[0012] In Figur 1a ist der Wasserkanal 5a im Vergleich zu dem nach Figur 1 wesentlich breiter und doppelwandig ausgeführt. Aus Figur 1b ist insbesondere ersichtlich, daß die abgasberührten A und die wasserberührten W Wandseiten über Wärmeleitbrücken 8 miteinander in Verbindung stehen.

[0013] In Figur 2 ist die Temperaturverteilung an den Außenseiten des Kesselgliedes 1 wiedergegeben, wenn mit üblichen Abgastemperaturen gearbeitet wird und das durch das Kesselglied 1 geleitete Wasser nur auf mäßige Temperaturen im Bereich von bis zu 40° Celsius erwärmt wird. Man erkennt in Figur 2, daß die Wandtemperaturen des Kesselgliedes 1 am unteren Rand ca. 118° Celsius betragen und im Bereich des Wasserraums 4 bei 100° Celsius liegen. Die Taupunkt-temperatur von 52° Celsius wird erst im linken oberen Bereich der Nähe der Vorlaufnabe 2 erreicht bzw. unterschritten. Die Taupunktlinie ( 52° Celsius ) kann aber auch über die Vorlaufnabe 2 hinaus verschoben werden, wenn an das Kesselglied 1 oberhalb der Vorlaufnabe 2 eine die Kesselgliedhöhe vergrößernde Heizfläche 7 anschließt. Dann wird im Bereich des Kesselgliedes 1 die Taupunkttemperatur von 52° Celsius überhaupt nicht mehr erreicht bzw. unterschritten.

[0014] Figur 3 zeigt zum Vergleich die Temperaturverteilung an einem Kesselglied herkömmlicher Bauart, bei den sich der Wasserraum über die gesammte Grundrißfläche zwischen Vorlaufnabe 2 und Rücklaufnabe 3 erstreckt. Man erkennt, daß die Taupunkttemperatur von 52° Celsius bereits in der unteren Hälfte des Kesselgliedes erreicht wird. Darüber besitzen die Kesselwandungen erheblich niedrigere Temperaturen.

[0015] Fig. 4 zeigt die Anordnung von mehreren Kesselgliedern nebeneinander, wobei zwei Endkesselglieder E zwei Mittelkesselglieder M zwischen sich aufnehmen. Diese Kesselglieder stehen alle wasserseitig mit der Vorlaufnabe 2 unter Rücklaufnabe 3 miteinander in Verbindung. Unterhalb der Mittelkesselglieder M befindet sich der Feuerraum F mit dem waagerecht liegenden Brenner B. Aus dem Feuerraum F ziehen die Rauchgase durch die Gasabzugskanäle G senkrecht nach oben und dann zum Kamin.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0016] 

1

Kesselglied

2

Vorlaufnabe

3

Rücklaufnabe

4

Wasserraum

5, 5a

Wasserkanal

6

nicht wasserführender Hohlraum

7

Heizfläche

8

Wärmeleitbrücke

A

abgasberührte Wandseite

W

wasserberührte Wandseite

B

Brenner

E

Endkesselglied

M

Mittelkesselglied

F

Feuerraum

G

Gasabzugskanal

Ansprüche

1. Gliederheizkessel mit mehreren parallel senkrecht nebeneinander angeordneten Kesselgliedern (1, E, M) bestehend aus zwei End- (E) und/oder einem oder mehreren Mittelkesselgliedern (M) bevorzugt aus Gußwerkstoff, mit einem Feuerraum (F) im unteren Bereich des Gliederheizkessels und darüber zwischen den Kesselgliedern angeordneten senkrechten Gasabzugskanälen (G), wobei die Kesselglieder einen rechteckigen bis quadratischen Grundriß, im Bereich einer Grundrißecke eine Vorlaufnabe (2), im Bereich einer gegenüberliegenden Grundrißecke eine Rücklaufnabe (3) und einen beide Naben verbindenden Wasserraum (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Rücklaufnabe (3) anschließende Wasserraum (4) sich nur im Bereich der unteren Hälfte des Kesselgliedes (1) erstreckt und daß der Wasserraum (4) über wenigstens einen Wasserkanal (5, 5a) mit der Vorlaufnabe (2) verbunden ist.

2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserraum (4) sich über 30-80% der Höhe (H) des Kesselgliedes (1) erstreckt.

3. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserraum (4) sich über 60% ± 5% der Höhe (H) des Kesselgliedes (1) erstreckt.

4. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Wasserkanals (5, 5a) etwa 1/8 bis 3/4 der Kesselgliedbreite (B) beträgt.

5. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (5a) und/oder der Wasserarm (4) doppelwandig ausgeführt sind, wobei zwischen der abgasberührten Wandseite (A) und der wasserberührten Wandseite (W) Wärmeleitbrücken (8) angeordnet sind.

6. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Kesselglied (1) im Bereich der Vorlaufnabe (2) eine die Kesselgliedhöhe (H) vergrößernde Heizfläche (7) anschließt.

7. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht wasserführende Hohlraum (6) des Kesselgliedes (1) wenigstens teilweise hohl gegossen sind.

8. Gliederheizkessel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Wasserraum (4) der Mittelkesselglieder (M) unten in den Feuerraum (F) ragende wassergefüllte Heizflächen anschließen.

Claims

1. A sectional heating boiler with a plurality of parallel boiler elements (1, E, M) disposed vertically side by side, consisting of two end- (E) and/or one or more central boiler elements (M), preferably made of cast material, with a combustion chamber (F) in the lower region of the sectional heating boiler and vertical gas discharge ducts (G) disposed above the combustion chamber between the boiler elements, wherein the boiler elements have a rectangular to square horizontal projection, a flow junction (2) in the region of a corner of the horizontal projection, a return junction (3) in the region of an opposite corner of the horizontal projection, and a water space (4) connecting the two junctions, characterised in that the water space (4) adjoining the return junction (3) only extends in the region of the lower half of the boiler element (1) and that the water space (4) is connected to the flow junction (2) via at least one water channel (5, 5a).

2. A sectional heating boiler according to claim 1, characterised in that the water space (4) extends over 30-80% of the height (H) of the boiler element (1).

3. A sectional heating boiler according to claim 1 or 2, characterised in that the water space (4) extends over 60% ± 5% of the height (H) of the boiler element (1).

4. A sectional heating boiler according to at least one of the preceding claims, characterised in that the width of the water channel (5, 5a) is about 1/8 to 3/4 of the boiler element width (B).

5. A sectional heating boiler according to at least one of the preceding claims, characterised in that the water channel (5a) and/or the water arm (4) are of double-walled construction, wherein heat conducting bridges (8) are disposed between the wall side (A) in contact with the flue gas and the wall side (W) in contact with the water.

6. A sectional heating boiler according to at least one of the preceding claims, characterised in that a heating surface (7) which increases the boiler element height (H) adjoins the boiler element (1) in the region of the flow junction (2).

7. A sectional heating boiler according to at least one of the preceding claims, characterised in that the cavity (6) of the boiler element (1) which does not transport water is cast at least partially hollow.

8. A sectional heating boiler according to at least one of the preceding claims, characterised in that water-filled heating surfaces projecting into the combustion chamber (F) adjoin the water space (4) of the central boiler elements (M) at the bottom.

Revendications

1. Chaudière de chauffage sectionnée, à plusieurs sections de chaudières (1, E, M), disposées parallèlement, verticalement, les unes à côté des autres, composée de deux section d'extrémité (E) et/ou d'une ou plusieurs sections médianes (M), de préférence en matériau moulé, avec une chambre de combustion (F) dans la zone inférieure de la chaudière de chauffage sectionnée, et, au-dessus, des canaux évacuateurs des gaz (G) verticaux, disposés entre les sections de chaudière, les sections de chaudière ayant un profil rectangulaire à carré, un renflement avant (2), dans la zone d'un angle de profil, un renflement arrière (3), disposé dans la zone d'un angle opposé du profil, et une enceinte d'eau (4), reliant les deux renflements, caractérisée en ce que l'enceinte d'eau (4) se raccordant au renflement arrière (3), s'étend seulement dans la zone de la moitié inférieure de la section de chaudière (1) et en ce que l'enceinte d'eau (4) est relié au renflement avant (2) par l'intermédiaire d'au moins un canal d'eau (5, 5a).

2. Chaudière de chauffage sectionnée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte d'eau (4) s'étend sur 30 à 80 % de la hauteur (H) de la section de chaudière (1).

3. Chaudière de chauffage sectionnée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'enceinte d'eau (4) s'étend sur plus de 60 % ± 5 % de la hauteur (H) de la section de chaudière (1).

4. Chaudière de chauffage sectionnée selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur du canal d'eau (5, 5a) est d'à peu près 1/8 à 3/4 de la largeur (B) de la section de chaudière.

5. Chaudière de chauffage sectionnée selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal d'eau (5a) et/ou l'enceinte d'eau (4) sont à double paroi, des ponts conducteurs de la chaleur (8) étant disposés entre la face de paroi (A) placée au contact des gaz et la face de paroi (W) placée au contact de l'eau.

6. Chaudière de chauffage sectionnée selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une surface de chauffe (7) agrandissant la hauteur (H) de la section de chaudière est raccordée à la section de chaudière (1), dans la zone du renflement avant (2).

7. Chaudière de chauffage sectionnée selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte creuse (6), de la section de chaudière (1) qui ne guide pas d'eau est au moins partiellement moulée et creuse.

8. Chaudière de chauffage sectionnée selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des surfaces de chauffe remplies d'eau pénétrant en partie basse dans la chambre de combustion (F) se raccordent à l'enceinte d'eau (4) des sections médianes (M) de chaudière.

Zeichnung