APPLIANCE FOR HEATING OF WATER PARTICULARLY HOT-WATER HEATING BOILER

Abstract: The appliance has a combustion chamber and two or moreheat exchangers arranged above one another, the heat exchanger lying at the bottom in the appliance being assigned to a condensation chamber. In order to be able to act upon this heat exchanger independently of the water and on the whole to raise the degree of efficiency of the appliance, the heat exchanger of the condensation chamber is assigned a fresh air inlet and a fresh air outlet, air thus being guided through the heat exchanger, which air is, after heating, supplied to the burner of the appliance. <IMAGE>

Description: Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. Warmwasserheizkessel Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser, insb. einen Warmwasserheizkessel, mit einer zum Einleiten bzw. Erzeugen heisser Gase dienenden Kammer, insb. Verbrennungskammer, wobei dieserKammer ein Wärmeaustauscher zugeordnet zt und ein oder mehrere weitere Wärmetauscher vorgesehen sind, wobei alle Wärmeaustauscher übereinander innerhalb des Gehäuses für das Gerät angeordnet sind und sich die Kammer bzw. Verbrennungskammer im Gerät oben befindet und wobei weiterhin die am weitesten unten gelegene Kammer als Eondensationskammer ausgebildet ist, die auch einen Wärmeaustauscher aufweist. Nach bekannten Vorschlägen ( DE-OS 33 18 468 ) wird der der Kondensationskammer zugeordnete Wärmeaustauscher mit Wasser beaufschlagt. Somit ergeben sich zumindest zwei unterschiedliche Kreisläufe für die Wassererwärmung, und zwar unter Berücksichtigung der oberhalb der Kondensationskammer befindlichen Wärmeaustauscher. Es versteht sich, das bei manchen Anwendungsfällen zwei Kreisläufe nicht erforderlich sind bzw. besondere Massnahmen erfordern. Um auch mit nur einem Kreislauf bzw. einem Wassereintritt und einem Wasseraustritt auskommen zu können, dennoch aber in der Lage zu sein, die oben erwähnte Kondekations- kammer betreiben zu können, erhält aufgrund der Er findung der derSondensationskammer zugeordnete Wärmeaustauscher einen Frischlufteintritt ' und einen Frischluftaustritt, wobei der Frischluftaustritt mit einer zum Brenner der Verbrennungskammer führenden Leistung versehen ist. Darüber hinaus ist diesem Frischlufteintritt vorzugsweise eine Leitung vorgeschaltet, über die Frischluft vom Freien her dem Wärmeaustauscher und damit dem Brenner zugeführt werden kann. Darüber hinaus sind diese Einrichtungen vorzugsweise so ausgeführt, dass die gesamte BuStzufuhr für den Brenner über den Wärmeaustauscher geführt wird bzw. geführt werden kann. Ein so ausgeführtes Gerät hat den Vorteil, dass auf einen zweiten Kreislauf ganz verzichtet werden kann bzw. zusätz- liche.Installationen für einen Wasserkreislauf überflüssig werden. Hinzu kommt, dass durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft und die Zufuhr über den Wärmeaustauscher derKondensationskammer der Wirkungsgrad verbessert wird. Es wird eine bessere Verbrennung erreicht; zudem ist es in den meisten Fällen geraten, von einer Zufuhr der Ver brennungsluft aus dem Heizugsraum Abstand zu nehmen, was im vorliegenden Falle ohne weiteres durchführbar ist. Schliesslich ist auch der technische Aufwand für eine Luftzufuhr wesentlich geringer im Vergleich zu einem Wasserkreislauf. weiterhin ist es zweckmässig, wenn der zum Durchleiten der Brennerluft dienende Wärmeaustauscher vergleichsweise grosse Durchgangs querschnitte für die Verbrennungsluft aufweist. Zudem muss der !Järmeaus- tauscher den chemischen Angriffen des Kondensats gewachsen sein. Darüber hinaus muss sich die räumliche Erstreckung des Wärmeaustauschern in zulässigen, engen Grenzen halten. DemSemäss strcbt die Erfindung einen Wärmeaustauscher an, der diesen Forderungen weitgiend gerecht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäss auf jeder Seite des Wärmetauschers mehrere übereinander angeordnete Kanäle für die Luft vorgesehen, wobei ein Kanal einer Seite durch eine Vielzahl von quer verlaufenden Kanälen mit einem Kanal der anderen Seite des Wärmetauschers verbunden ist. und übereinanderliegende Kanäle an den Seiten des Wärmeaustauschers wechselseitig untereinander über Durchtrittsöffnungen in Verbindung stehen und wobei ausserdem die rerbrennunvsgase hin und her in Richtung der an den Seiten des Wärmeaustauschers befindlichen Kanäle zwischen übereinander liegenden quer verlaufenden Kanälen --- nachstehend Querkanäle genannt --- hindurchgeführt werden. Ein solcher Wärmeaustauscher lässt besonders grosse Durchgangsquerschnitt für die Verbrennungsluft einerseits und die Abgase zu; er kann zudem durch Zusammen- fügen von Einzelteilen aufgebaut und schliesslich sogar aus tiefgezogenen oder in anderer Weise geformten dünnwandigen Einzelteilen zusammengesetzt werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen Fig. 1 einen Warmwasserkessel im senkrechten Schnitt, und zwar in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Wärmetauscher für einen Warmwasserkessel im Querschnitt in einer gegenüber Fig. 1 abge wandelten Ausführung, Fig. 3 eine Tejldraufsicht auf den Wärmetauscher gemäss Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 2 und Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fi. 2 in vergrössertem Massstab. Innerhalb des kastenförmigen Gehäuses 1 mit in üblicher Weise isolierten Wandungen befindet sich eine Verbrennungskammer 2, der ein Brenner 3 z.B. ein Gas- oder Ölbrenner' dem die Frischluft über einen Anschluss 4 zugeführt wird. Der Verbrennungskammer 2 ist ein Wärmeaustauscher 5 zuge- ordnet, der unten einen Zulauf 6 und oben einen Ablauf 7 aufweist. Er umschliesst z.T. die Verbrennungskammer 2, erstreckt sich aber auch weiter nach unten in das Gehäuse 1. Der von dem Wärmeaustauscher 5 umschlossene Raum ist unten z.B. durch eine Isolationsplatte 8 abgeschlossen, um so im unteren Teil des Gehäuses eine Kondensationskammer für die Abgase zu schaffen, die mit 9 bezeichnet ist. Ihr ist ein eigener Wärmeaustauscher lo zugeordnet, der einen Eintritt 11 für Frischluft und einen darüber gelegenen Austritt 12 für die erwärmte Frischluft hat. Das in der Bbndensationskammer 9 anfallende Kondensat gelangt über den Ablauf 13 in eine unterhalb des Gehäuses 1 befindliche Kammer 14, in der eine Entgiftung und dgl. stattfinden kann. Der Abfluss ist 15 bezeichnet. Die aus der K6ndensationskammer 9 anfallende Abgase gelangen über einen Abgaskanal 16 insPreie Innerhalb diDsees Kanals befindet sich noch ein Ventilator 17, um die Abgasgeschwindigkeit beeinflussen zu können. Über einen Stutzen 18 kann dem Abgaskanal 16 noch Frischluft zug führt werden. Auch ist es möglich, innerhalb des Abgaskanals 16 einen Wassersprücher 19 anzuordnen. Die Frischluft wird durch eine Leitung 20 von aussen, also von einem Eintrittsstutzen 21 zugeführt, der sich aussermalb des Raumes befindet, in dem sich der Heizungskessel befin- det. Die Aussenwand des Heizungsraumes ist mit 23 bezeichnet. Um im Bereich des Wärmeaustauschers 5 Schadstoffe aus zu schliessen,wird dieser so betrieben, dass am Ablauf die Wassertemperatur etwa 750 C beträgt, während die Einlaut- temperatur am Zulauf etwa 60 C nicht unterschreiten soll, um auf jeden Fall Kondensationen zu vermeiden. Demgegenüber müssen in der Kondensationskammer 9 wesentlich geringere Temperaturen wirksam werden. Mit dem Einleite der Frischluft in den Wärmetauscher 1o wird die Frischluft auf etwa 40 - 50 0 C erwärmt. Dabei gelangt sie von de Austritt 12 über eine Leitung 22 zum Anschluss 4 und damit zum Brenner 3, während die Zuluft - wie beschrieb-n über die Leistung 20 zu dem Eintritt 11 geführt wird. Betreibt man den Wärmeaustauscher 1o in dieser Weise, so ergeben sich Abgastemperaturen von etwa 2c - fo C, die auch ein Überleiten in die Kammer 14 und ein Einleiten der Abgase in einen Abgaskanal 16 ermöglichen, der aus einem Kunststoffrohr besteht. Bei einem solchen Gerät ist nur ein Wasserkreislauf mit dem Wärmeaustauscher 5 und dem Zulauf 6 und dem Ablauf 7 vorgesehen. Der unten in der Kondensationskammer 9 befindliche Wärmeaustauscher lo wird hingegen ausschliesslich mit der zuluft für den Brenner 3 betrieben, die noch mit Vorteil vorgewärmt wird, um so den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern. Auch in wig. 2 - 4 ist die Kondensationskammer mit 9 bezeichnet. Der im Gerät ganz unten liegende liegende Wärmetauscher lo hat für die Frischluft einen Eintritt 11. Die vorgewärmte und dem Brenner zuzuführende zuluft verlässt den Wärmetauscher 1o über den Austritt 12. Von dort führt eine nicht näher dargestellte zeitung zum Brenner. Auch die Zuführungsleitung zum Eintritt 11 ist nicht dargestellt. Die Verbrennungs- oder Abgase werden dem Wärmetauscher 1o hingegen im Sinne des Pfeiies 25 zugeführt, sie verlassen den Wärmetauscher 1o im Sinne des Pfeiles bei 13. Von dort werden die Abgase einer Kammer 14 zugeleitet, in ds die Entgiftung stattfindet. Die über den Eintritt 11 zugeleitete Aussenluft mit einer Temperatur von etwa + 20 - - 200 C wird im Wärmetauscher 1o auf etwa 550 C vorgewärmt. Die Abgase kommen mit einer Temperatur von etwa 6o - 750 C in den Wärmetauscher und verlassen diesen mit einer Temperatur von etwa 20 - 40 C. Der Wärmetauscher 1o besteht im wesentlichen aus zu beiden Seiten befindlichen Längskanälen 26, die nahe und ohne Zwischenraum aufeinander liegen. Die äe in einer Ebene liegenden Längskanäle 26 sind durch eine Vielzahl quer angeordneter Querkanäle 27 miteinander verbunden. Um ein Hin- und Herleiten der Frischluft in den übereinanderliegenden Querkanälen zu bewirken, stehen wechselseitig die Längskanäle 26 durch über die Länge der Längskanäle 26 verteilt angeordnete Durchbrechungen 28 in Verbindung. Die Abgase werden ebenfalls hin und hergeführt, und zwar in parallel zu den Längskanälen 26 verlaufenden Leitungen 29, die nach oben und unten durch die fugenlos aufeinanderfolgenden Querkanäle 27 und an beiden Seiten durch die Längskanäle 26 begrenzt sind. Die übrigen Begrenzungswandungen können von .den Begrenzungswänden 3o des Gerätes gebildet sein. Die Kanäle 26, 27 werden durch zusammengefügte z.B. tiefgezogene Schalen 31, 32 gebildet, die an den Rändern bei 33 mit einander verschweisst sind. Übereinanderliegende Längskanäle 26 greifen durch eine längsverlaufende Profilierung formschlüssig ineinander, zudem sind über die Kanallänge verteilte Vorsprünge 34 vorgesehen, die in entsprechende Vertiefungen 35 des benachbarten Kanals eingreifen. Dieser Formschluss befindet sich an den Seiten der Längskanäle, die untereinander nicht in Verbindung stehen. Im Bereich der Durchbrechungen 28 hingegen hat der eine Längskanal 26 einen kleinen Stutzen 36, der in ein Rohrstück 37 des anderen Längskanals 26 eingreift. Hier kann ggfs. zusätzlich noch eine Abdichtung erreicht werden, indem ein Haftungs- und/oder Klebemittel benutzt wird. Es sei noch erwähnt, dass eine grosse Anzahl der Durchbrechungen 28 vorgesehen ist, dass aber schon wenige Pormschlussfixierungen in Form der Vorsprünge 34 und der Vertiefungen 35 ausreichend sind. Vorzugsweise besteht der gesamte Wärmetauscher lo aus einer temperaturbeständigen Folie bzw. dünnen Platte aus Kunststoff, die - wie erwähnt - tiefgezogen sein kann, um die erwähnten Kanäle 26, 27 zu erzielen. Dieser Werkstoff ist möglich, weil die herrschenden Temperaturen vergleichsweise niedrig sein. Die Wandstärke kann dabei gering sein, z.B. etwa o.25 - o.45 mm, im Regelfalle also unter o.5 mm. Die Formsteifigkeit des gesamten Gebildes ist dabei durch die Profilierung aller Teile sichergestellt.

Claims: Apparatus for heating water, more especially a hotwater heating boiler, having a chamber (2) for hot gases and a burner (3), wherein this chamber (2) is in the form of a combustion chamber, and two or more heat exchangers (5, 10) are provided which, in the case of the upper chamber (2), are disposed one above the other in the apparatus, and wherein also the lower heat exchanger (10) is situated in a condensation chamber (9), characterised in that fresh air flows through the heat exchanger (10) associated with the condensation chamber (9) and is suppliable to the burner (3) in a preheated state, this heat exchanger (10) having on each side a plurality of elongate conduits (26) lying one above the other for the air, one elongate conduit (26) of one side being connected to an elongate conduit (26) of the other side by means of a plurality of transverse conduits (27), and elongate conduits (26) situated one above the other are alternately interconnected by means of openings (28), and furthermore the combustion gases are conducted therethrough back and forth in the direction of the elongate conduits (26) between transverse conduits (27) situated one above the other. Apparatus according to claim 1, characterised in that elongate conduits (26) situated one above the other are interconnected in a seamless manner. Apparatus according to claim 1, characterised in that adjacent transverse conduits (27) are interconnected in a seamless manner. Apparatus according to claim 1, characterised in that the transverse conduits (27) and the elongate conduits (26) are formed from two shells (31, 32), which substantially correspond to one another and the edges of which are connected by means of welding, adhesion or the like. Apparatus according to claim 1, characterised in that elongate conduits (26), situated one above the other, engage in one another in a form-locking manner (Fig. 4). Apparatus according to claim 5, characterised in that the elongate conduits (26) are provided with projections on one elongate conduit (26), which projections are distributed over their length and engage in recesses in the other elongate conduit (26). Apparatus according to claim 1, characterised in that interconnected elongate conduits (26) are connected in a pipelike manner by means of a socket connection (36) of an elongate conduit (26) and a pipe portion (37) of the other elongate conduit (26), the socket connection (36) engaging in the pipe portion (37) and a plurality of these interengaging elements being provided over the length of the elongate conduits (26). Apparatus according to claim 1, characterised in that the heat exchanger (10) is formed from a thin-walled film or plate of plastics material which has a wall which is preferably smaller than 0.5 mm and is, more especially, 0.25 - 0.45 mm. Apparatus according to claim 5, characterised in that the walls of the elongate conduits (26) facing one another form longitudinally extending profiles which engage in one another.

Inventors: VETTER, RICHARD
Applicants: VETTER, RICHARD
Application year: 1986
Main classification: F24H1
IPC codes: F24H8, F24H1, F28F9, F23L15, F28D9, F24H9