Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen von Wasser,
insb. einen Warmwasserheizkessel, mit einer einen Brenner
aufweisenden, oben im Gerät befindlichen Brennkammer,
einen unterhalb der Brennkammer befindlichen
Wärmetauscher für des zu erwärmende Wasser und einem unten
im Gerät befindlichen,von den Verbrennungsgasen
durchströmten weiteren Wärmetauscher zum Vorwärmen der
Verbrennungsluft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Geräte der
eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß fremde
Wärmequellen genutzt und eine Wahlmöglichkeit zwischen
zwei Wärmequellen gegeben ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei
Geräten der eingangs erwähnten Art die Brennkammer
wahlweise mit einem z. B. mit Öl oder Gas beschickten
Brenner, mit den Abgasen einer Kraftmaschine, insb. Verbrennungskraftmaschine
oder mit dem Brenner und den Abgasen betreibbar.
Unter einer Verbrennungskraftmaschine wird dabei
z. B. ein Diesel-Motor und ein Otto-Motor verstanden, der
zum Antrieb an sich beliebiger Verbraucher, vorzugsweise
aber zum Antrieb eines Stromgenerators dienen soll.
Die hierbei anfallenden heißen Abgase werden der
Verbrennungskammer des Warmwassergerätes vorzugsweise
direkt der Brennkammer z. B. über eine besondere
Eintrittsöffnung zugeführt, während zusätzlich in bekannter
Weise die Beheizung der Brennkammer über den Brenner
geschehen kann.
Demgemäß werden die Abgase der zugeordneten
Verbrennungskraftmaschine zur Wassererwärmung genutzt und die
Wirkungsgrade dieser Maschinen erheblich gesteigert,
wobei auch der Betrieb des Gerätes bzw. des
Warmwasserkessels wirtschaftlicher wird.
Da das Gerät der eingangs erwähnten Ausbildung auch
einen besonderen Wärmetauscher zur Vorwärmung der für
den Brenner benötigten Verbrennungsluft aufweist,
eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, auch die
Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine über den
Wärmetauscher des erwähnten Gerätes zu führen, um so
einmal die Verbrennungsluft für den Brenner vorzuwärmen
und andererseits die Verbrennungsgase des Gerätes
abzukühlen, während gleichzeitig eine günstige Beeinflussung
der Ansaugluft eintreten kann. Dabei kann auch am
Austritt des der Luftvorwärmung dienenden Wärmetauschers
ein Schaltorgan vorgesehen werden, um die vorgewärmte
Luft entweder dem Brenner, der Verbrennungskraftmaschine
und ggfs. beiden Verbrauchern zuführen zu können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der
Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist.
Die Abbildung zeigt einen Warmwasserheizkessel zusammen
mit einem Dieselstromaggregat in schaubildlicher
Darstellung.
In einem quaderförmigen Gehäuse mit Vorderwand 1, Rückwand 2
und Abdeckung 3 befindet sich oben unter der Abdeckung 3
eine Brennkammer 4 mit einem durch Öl oder Gas betriebenen
Brenner 5. Sein Gebläse ist nicht dargestellt. Dieser
Brennkammer 4 sind oben und seitlich Wasser führende
Platten 6 zugeordnet, die zusammen mit weiteren, darunter
befindlichen Platten 6 einen der Wassererwärmung dienenden
Wärmetauscher 7 bilden, dessen Einlaß mit 8 und dessen
Auslaß mit 9 bezeichnet ist. Von der Brennkammer 4 aus
durchströmen die Verbrennungsgase den Wärmetauscher 7
in s-förmigen Bahnen im Sinne der Pfeile a.
Vom Wärmetauscher 7 aus gelangen die Verbrennungsgase
zu einem weiteren, ebenfalls aus Platten 6 bestehenden
Wärmetauscher 10 mit Einlaß 11 und Auslaß 12. Dem
Wärmetauscher 10 wird Luft im Sinne des Pfeiles 14 zugeleitet
die Luft wird im Sinne des Pfeiles 15 abgezogen. Die
im Wärmetauscher 10 ebenfalls s-förmig geführten
Verbrennungsgase werden von einem Ventilator 16 angesaugt,
der die Verbrennungsgase über eine Leitung 17 ins Freie
treibt.
Unterhalb des Wärmetauschers 10 sammelt sich anfallendes
Kondensat, das bei 18 in eine Neutralisationskammer 19
gelangt, von der aus das Wasser bei 20 anfällt.
Der Wasserverbraucher 21 z. B. in Form einer Hausanlage
hat einen Vorlauf 22 und einen Rücklauf 23. Vorgesehen
ist ferner ein Vierwegehahn 24, der in seiner
Normalstellung keinen Beipaß für den Wärmetauscher 7 bildet, also
den Vorlauf 22 und den Rücklauf 23 mit den Anschlüssen 8, 9
verbindet. In den Rücklauf ist noch eine Umwälzpumpe 25
eingeschaltet.
Der Vierwegehahn 24 ist in üblicher Weise so ausgebildet,
daß er bei einer Unterschreitung der Wassertemperatur von
etwa 60° am Einlaß 8 eine Beipaßtegelung bewirkt, indem
er Wasser unmittelbar vom Auslaß 9 dem Einlaß 8 zuführt.
Die Verbrennungsgase werden im Wärmetauscher 7 etwa auf die
Wassertemperatur am Einlaß 8 abgekühlt. Im Wärmetauscher 10
wird den Verbrennungsgasen weitere Wärme entzogen;
vor dem Ventilator 16 haben sie dann eine Temperatur von
etwa 20-40°C. Demgemäß erfolgt auch eine Kondensation,
das Kondensat wird dann - wie erwähnt - der
Neutralisationskammer 19 zugeführt, in der die Schadstoffe neutralisiert
werden, während das bei 20 abgezogene Wasser ohne weiteres
der Kanalisation zugeleitet werden kann.
Die aus dem Wärmetauscher 10 heraustretende vorgewärmte Luft
wird über einen Dreiwegehahn 26 dem Brenner 5 zugeleitet,
um so eine günstige Verbrennung zu bewirken, nachdem die
Luft vorher für eine weitere, nämlich die oben erwähnte
Abkühlung der Verbrennungsgase vollzogen hatte.
Von besonderer Bedeutung ist, daß dem oben beschriebenen
Warmwasserheizkessel ein Dieselaggregat mit einem nach
dem Diesel-Prinzip wirkenden Motor 27 und angeflanschtem
Stromgenerator 28 zugeordnet ist, und zwar in der Weise,
daß zwischen dem Diesel 27 und dem Warmwasserheizkessel
eine wärmetechnische Verbindung entsteht.
Der Motor 27 hat einen Ansaugstutzen 29 für die Luft,
einen Austritt 30 für die Abgase, einen
Kühlwassereintritt 31 und einen Kühlwasseraustritt 32.
Um eine Wirkverbindung im vorgenannten Sinne herzustellen,
kann über den Dreiwegehahn 26 im Wärmetauscher 10 vorgewärmte
Luft dem Ansaugstutzen 29 zugeleitet werden, während die
bei 30 austretenden Abgase bei 33 unmittelbar in die
Brennkammer 4 geleitet werden können. Darüber hinaus ist es
zweckmäßig, in die Abgasleitung einen z. B. als Dreiwegehahn
ausgeführten Hahn 34 einzusetzen, um wahlweise die Abgase ganz
oder zum Teil vorher über die Leitung 35 abzuführen.
Es sei erwähnt, daß die Bemessung des Warmwasserheizkessels
nicht nur für die der Brennerleistung entsprechende,
Menge der Verbrennungsgase, sondern auch unter
Berückksichtigung der vom Motor 27 zufließenden Abgasmenge erfolgen
muß.
Wenn ein ständig arbeitender Motor 27 benutzt wird,
so kann die Heizleistung aus dem Warmwasserkessel
durch die Abgase des Motors 27 allein erbracht werden.
Ist der Wärmebedarf größer, so wird im Regelfalle der
Brenner 5 zugeschaltet. Ebenso kann bei wechselnder
Motorbeanspruchung eine entsprechende Zusatzleistung
des Brenners 5 in Anspruch genommen werden. Auch kann
natürlich bei stehendem Motor 27 der Brenner 5 allein
arbeiten.
Im obigen Falle erfolgt also eine Wirkverbindung zwischen
dem Warmwasserheizkessel und dem Motor durch Ausnutzung
der Abgaswärme des Motors 27 und eine Beeinflussung
des Wärmetauschers 10 durch die Ansaugluft des Motors 27.
Es ist aber noch eine weitere Verknüpfung möglich, indem
der Kühlwasserkreislauf des Motors 27 in Betracht
gezogen wird. Es ist daher angebracht, den Kühlwasserlauf
des Motors 27 in den vom Wärmetauscher 7 beeinflußten
Wasserkreislauf einzubinden. Dies geschieht aufgrund
der Erfindung dadurch, daß das Wasser des Rücklaufs
als Kühlwasser benutzt wird bzw. die Motorwärme über das
Kühlwasser in den Warmwasserprozeß eingeführt wird.
Zweckmäßigerweise wird dazu der Rücklauf 23 des Verbrauchers 21mit dem Kühlwassereintritt 31 des Motors 27 und dessen
Kühlwasseraustritt 32 mit dem Vierwegehahn 24 verbunden.
Dies bedeutet, daß der Kühlwasseraustritt des Motors 27
dazu beiträgt, die Rücklauftemperatur im Rücklauf 23
nicht unnötig absinken zu lassen und den Wärmetauscher 7
mit vergleichsweise wärmerem Wasser zu speisen ( im
Vergleich zu einem Gerät ohne Motor 27). Der Motor 27 ist also
gewissermaßen ein Wärmetauscher, der mit dem Wärmetauscher 7
zusammenarbeitet und diesen unterstützt bzw. sogar ersetzen
kann. Dabei erfolgt in üblicher Weise eine Steuerung über
dem Vierwegehahn 24, den entsprechende Fühler und dgl.
zuzuordnen sind, damit er seine Aufgabe erfüllen kann.
Da der Warmwasserheizkessel mit einer Umwälzpumpe 25
ausgestattet ist, kann sogar im Kühlwasserkreislauf
des Motors 27 eine eigene Umwälzpumpe eingespart werden,
da die Umwälzpumpe 25 mit dem Kühlwasserleitungssystem des
Motors 27 verbunden ist.
Die Erfindung kann auch in Verbindung mit einer anderen
Kraftmaschine, nämlich mit einer Dampfmaschine verwirklicht
werden. In diesem Falle werden die Abgase vom Abdampf der
Dampfmaschine gebildet, wobei dann der Abdampf in die
Brennkammer des Warmwasserheizkessels eingeleitet und
innerhalb des Kessels zur Kondensation gebracht wird.
Demgemäß kann die Erfindung auch bei anderen
Kraftmaschinen, und zwar bei allen Maschinen dieser Art
genutzt werden, bei denen ein gasförmiger Ausstoß erfolgt,
dessen Wärmeenergiegehalt im Gerät bzw. dem Kessel genutzt
wird.
