HEATING BOILER FOR LOW TEMPERATURE HEATING-SYSTEMS

Abstract: 1. Boiler for low-temperature heating systems with a boiler water jacket surrounding a combustion chamber for burner firing and a subsequently placed flue gas passage, characterised in that the sheet steel walls of the combustion chamber and of the flue gas passage are provided on the boiler water side with a coating of a material of poor thermal conductivity, the coefficient of thermal conductivity of which is less than 1.

Description: Heizkessel für Niedertemperatur-Heizungen Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für Niedertemperatur-Heizungen mit einem eine Brennkammer für Brennerfeuerung und einen nachgeschalteten Rauchgaskanal umgebenden Kesselwassermantel. Niedertemperatur-Heizungen, wie zum Beispiel Decken- oder Bodenheizungen, werden mit einer geringen Heizwassertemperatur betrieben1 die selbst bei tiefen Aussentemperaturen nur höchstens etwa 50 bis 530 C beträgt. Man ist bestrebt, für derartige Heizungsanlagen einen Heizkessel anzuwenden, der eben:Ealls in diesem Niedertemperaturbereich betrieben werden kann, um zum Beispiel die Kesselwärmeverluste zu verringern und teure Mischventileinrichtungen und -steuerungen einzusparen. Wenn der Heizkessel nun aber mit einer Kesselwassertemperatur betrieben wird, die entsprechend der Aussentemperatur gleitend verändert wird, und wenn insbesondere in der übergangsjahreszeit an der sogenannten Heizgrenze, das heisst bei zum Beispiel plus 150 C Aussentemperatur, die Kesselwassertemperatur nur noch zwischen etwa 25 und 280 C liegt, entsteht das Problem, dass auf der von der Brennerflamme und den Rauchgasen bestrichenen Seite der Kesselwandungen die Taupunktsgrenze unterschritten wird und Kondensationserscheinungen auftreten mit der Folge von Korrosionen der Kesselstahlbleche durch die schwefelsäurehaltigen Kondensate. Bei der Verfeuerung von Heizöl der Güteklasse "extraleicht" liegt die Taupunktsgrenze bei einer Wandtemperatur von etwa 40 bis 450 C, die mit einer vorerwähnt niedrigen Kesselwassertemperatur weit unterschritten wird. Es ist mit'verschiedenen aufwendigen Massnahmen versucht worden, diesem Problem der Taupunktsunterschreitung und Korrosionsgefahr bei Niedertemperatur-Heizkesseln zu begegnen, beispielsweise durch die Verwendung von korrosionsbeständigen, aber sehr teuren hochlegierten Edelstahlblechen für die Kesselwandungen oder durch die Anwendung eines gegen Schwefelsäure-Korrosionsangriffe schützenden feuerfesten glasartigen Überzuges wie zum Beispiel aus Email auf der Rauchgasseite von normalen Stahlblechwandungen, der sich jedoch wegen der Gefahr von Rissbildungen oder Absplitterungen- oder mechanischen Beschädigungen bei der Kesselreinigung als unzuverlässig und nicht für die Praxis geeignet herausgestellt hat. Mit der erfindungsgemässen Problemlösung ist es möglich, praktisch jeden beliebigen Heizkessel im Niedertemperaturbereich mit einer weit unter der Taupunktsgrenze liegenden Kesselwassertemperatur zu betreiben und trotzdem einen kondensfreien und korrosionsfreien Betrieb zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, dass die Stahlblechwandungen der Brennkammer und des Rauchgaskanals, das heisst alle von der Brennerflamme und von den Rauchgasen bestrichenen Kesselteile, auf der Kesselwasserseite mit einer Beschichtung aus einem schlecht wärmeleitenden Material versehen sind, dessen Wärmeleitzahl kleiner als 1 ist. Durch die Beschichtung, die nicht der Brennerflamme oder den Rauchgasen ausgesetzt ist und daher nicht feuerfest beschaffen zu sein braucht, wird auf der vom Kesselwasser bestrichenen Seite der Kesselwandungen der Wärmedurchgang von den Gasen durch die Stahlblechwandungen an das Kesselwasser so weit gebremst, dass sich bei einer unter der Taupunktsgrenze liegenden Kesselwassertemperatur die rauchgasseitige Wandtemperatur der Kesselwandungen auf einen die Taupunktsgrenze überschreitenden Betrag erhöht, wodurch in denkbar einfacher und zuverlässiger Weise ein kondensfreier Heizkesselbetrieb im Niedertemperaturbereich gewährleistet wird und eine Korrosionsgefahr an den Kesselstahlblechwandungen mit Sicherheit vermieden wird. Die mit der erfindungsgemäss wasserseitigen Beschichtung bewusst gewollte Wärme fetungsverschlechterung durch die zweischichtig ausgebildeten Kesselwände hängt von der Wärmeleitzahl des verwendeten Beschichtungsmaterials, von der Beschichtungsdicke auf der Kesselwasserseite und von dem durch die Kesselwandungen gehenden Wärmestrom ab und kann je nach den Erfordernissen variiert werden und durch ein Material mit möglichst niedriger Wärmeleitzahl so hoch bemessen werden, dass selbst mit einer dünnen Beschichtungsdicke die jeweils gewünschte oder benötigte rauchgasseitige Wandtemperaturerhöhung eintritt. Beispielsweise kann die Beschichtung aus einem ausreichend hitzebeständigen Polyamid-Kunststoff bestehen, der eine Wärmeleitzahl von 0,3 oder weniger hat. Hierbei braucht die Beschichtungsdicke nur einen Bruchteil eines Millimeters zu betragen, um zu erreichen, dass bei einer Kesselwassertemperatur von zum Beispiel 25 bis 280 C und bei einer bei Heizkesseln im Mittelwert üblichen Wärmestromdichte (spezifische Heizflächenbelastung) eine rauchgasseitige Wandtemperaturerhöhung von rund 250 C eintritt, so dass die Stahlblechwandung auf der Rauchgasseite eine Oberflächentemperatur von rund 500 C annimmt, die über der Taupunktsgrenze bei der Feuerung mit leichtem Heizöl liegt. In Nachschalt-Rauchgaskanälen von Heizkesseln liegt die Wärmestromdichte durchschnittlich bei etwa 12300 kcal pro Quadratmeter und pro Stunde. In der Brennkammer ist die Wärmestromdichte naturgemäss höher und liegt sie durchschnittlich bei 26600. Beispielsweise bei einer Wärmestrom dichte von 26600, einer Kesselwassertemperatur von 250 C und einer Wärmeleitzahl von 0,25 eines Polyamid-Kunststoffs ergibt sich aus der Formel für die Wärmeleitung durch eine Wand, dass mit einer Beschichtungsdicke von nur 0,3 mm eine Erhöhung der rauchgasseitigen Wandtemperatur um rund 320 C auf rund 570 C bewirkt wird und eintritt, die weit über der normalerweise vorkommenden Taupunktsgrenze liegt. Polyamid Kunststoff kann auf die kesselwasserseitige Oberfläche der Kesselwandungen aufgespritzt werden und härtet anschliessend in einem Ofen bei rund 2000 C aus, so dass die Beschichtung den beim Heizkesselbetrieb in den Kesselwandungen vorkommenden Temperaturen, die unter der Sicherheitsgrenze von 150 bis 1800 C für die Temperaturbeständigkeit der Beschichtung liegen, einwandfrei standhält. Ferner ist die Beschichtung, weil sie auf der Wasserseite der Kesselwandungen angebracht ist, auch gegen mechanische Beschädigungen beim rauchgasseitigen Reinigen des Heizkessels absolut geschützt, so dass die Beschichtung auch aus Email bestehen kann, die nicht nur im Gegensatz zu den bekannten rauchgasseitigen Emailüberzügen keiner Gefahr der Rissbildung durch hohe rauchgasseitige Temperaturwechsel ausgesetzt ist, sondern durch die wasserseitige Anordnung und Wärmeleitungsverschlechterung auch weit besser die Taupunktsunterschreitung und Schwitzwasserbildung auf der Rauchgasseite der Kesselwandungen verhindert. Email ist ebenfalls ein relativ schlecht wärmeleitendes Material mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 1. Da die Wärmeleitzahl mit etwa 0,9 grösser ist als bei Polyamid-Kunststoff, muss auch die Dicke der Emailbeschichtung grösser sein. Bei einer Wärmestromdichte von 26600, einer Kesselwassertemperatur von 250 C und einer Wärmeleitzahl von 0,9 für Email reicht ein wasserseitiger Emailüberzug von 1 mm Dicke aus, um zu gewährleisten, dass eine rauchgasseitige Wandtemperaturerhöhung von rund 300 C eintritt und die Wandtemperatur mit rund 550 C weit über der Taupunktsgrenze liegt. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Heizkessels in einem vertikalen Längsschnitt. Der Heizkessel enthält eine Brennkammer 1 und einen nachgeschalteten Rauchgaskanal 2, die von einem gemeinsamen Kesselwassermantel 3 umgeben und gekühlt sind. Alle rauchgasseitig von der Brennerflamme beziehungsweise den Rauchgasen bestrichenen wassergekühlten Stahlblechwandungen des Heizkessels sind auf der Kesseiwasserseite mit einer Beschichtung 4 aus einem schlecht wärmeleitenden Material versehen, das gegenüber der Wärmeleitzahl der Stahlblechwandungen von etwa 48 nur eine Wärmeleitzahl kleiner als 1 hat. Beispielsweise besteht die Beschichtung aus einem handelsüblichen Polyamid-Kunststoff, der eine Wärmeleitzahl von höchstens 0,3 hat. Die Schichtdicke braucht nur wenigstens etwa 0,3 mm und höchstens etwa 0,5 mm zu betragen, um rauchgasseitig eine Wandtemperaturerhöhung von rund 250 C zu erhalten, die beim Betrieb des Heizkessels im Niedertemperaturbereich zu einem überschreiten der Taupunktsgrenze führt.

Claims: Heizkessel für Niedertemperatur-Heizungen P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Heizkessel für Niedertemperatur-Heizungen mit einem eine Brennkammer für Brennerfeuerung und einen nachgeschal teten Rauchgaskanal umgebenden Kesselwassermantel, da durch gekennzeichnet, dass die Stahlblechwandungen der Brennkammer und des Rauchgaskanals auf der Kesselwasser seite mit einer Beschichtung aus einem schlecht wärme leitenden Material versehen sind, dessen Wärmeleitzahl kleiner als 1 ist. 2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem ausreichend hitzebeständigen Kunststoff mit einer Wärmeleitzahl von 0,3 oder weniger besteht und eine Schichtdicke von etwa 0,2 bis etwa 0,5 mm aufweist. 3. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem wasserseitigen Emailüberzug mit einer Wärmeleitzahl von 0,9 oder. weniger und einer Dicke von wenigstens etwa 0,8 bis 1 mm besteht.

Inventors: OSPELT, GUSTAV, DR. TECHN. H.C.
Applicants: HOVAL INTERLIZ AG.
Application year: 1981
Main classification: F24H1
IPC codes: F24H1, F24H9