具有可调烟道气流装置的烟道,包括作为并联热发生器的可选的集成换热器

摘要

现有的烟囱或烟囱炉采用建筑采暖用的烟道气流装置，该装置具有可更换的或固定的障碍物对烟道气进行偏转，以造成烟道气湍流。本发明通过烟道气管（28）传热的设备和方法，其中（44、45）转向导板（37）沿管道纵向插入，烟道气流在插入位置出现或多或少的偏转，气流成弯折态势，并随着导板（37）的摆角（24）而变化，摆角可在炉运行期间进行调节。增设的风扇（19）可加剧烟道气流（22）。可选的炉换热器（29）可额外生成所需的热水。控制器（5）可启动风扇、导板摆角设置（24）和至少一个循环泵（10或11）的执行元件，具体随规定的控制变量而变化，如烟道气温、箱内温度、换热器性能或烟道气流等。由于改进了燃烧性能，本发明可增加炉系统的效能，降低污染排放和燃料消耗，增加操作舒适性。可独立调节和启动的介质流使与其它加热管路的集成设置更简便。本发明可采用水或太阳能载体流体作为储热的传热液体。

说明书

技术领域

本发明涉及通过炉热源供热的设备及其方法，该设备可通过设置在烟道内 的导板系统交替使烟道气偏转，并在操作过程中可进行调节，更有效地利用热 能。

优选地，该换热器设置在烟道气排放管内部，与导板系统结合运行，将热 能输送到热水系统。

并联热发生器的热能储存通过蓄热器实现，例如，用于建筑物采暖和/或生 产来自饮用水的热水。

背景技术

现有的烟囱或烟囱炉采用建筑采暖用的烟道气流装置，该装置具有可更换 的或固定的障碍物对烟道气进行偏转，以造成烟道气湍流。

现有的用于热气烟道的铰接插入元件为方便清洗，设计较为松散，且可移 除，以便减少横截面积（参见DE 189989U：第1页第1段；第2页第3、4段以 及图1、2的角度位置）。

进一步地，针对现有的烟道气导向插件，专业技术人员可根据所需的运行 条件在预定的固定位置用工具活动调节一次，但调节需在启动时进行，且运行 条件应依据现场的实际试验结果确定（参见DE 9216274U1第4页第1段和图2， 通过螺母12）。矩形导板型材相互紧贴用螺丝紧固在一起或焊接在一起，并靠烟 道气管壁放置在一侧上（第6页第2段），或包括一个金属条（第10页第3段）。

发明内容

在炉加热或在燃烧过程中，现有的固定或活动式烟道流装置不能灵活调节。

烟道气流装置既可悬置在烟道气管内，无任何连接也无法从外面接近任何 调节设备，也可由专业技术人员在启动时通过内部螺丝接头进行调节，以考虑 到所需的运行条件。

无操作人员手动设置或通过控制系统自动设置的方式可用。

现有活动烟道气流装置并不使用烟道气管换热器，因此无法从烟道气管抽 取多余的热能并将其输送到并联热管路内。

根据本发明的设备和方法，烟道气流可在炉运行过程中或加热时进行可变 设置。

烟道气流（22）由多个导板（37）设置，导板绕其本身的中心枢轴、沿纵 向一个接一个地设置在烟道气管（28）内，随着摆角（24）的交替变换，导板 相互偏斜。根据导板的角度位置的设置情况，可将其按明显弯折的形式（图5）偏斜多或少些。最大偏斜度发生在整个烟道气截面上。

优选地，使用所需的交替转向导板以烟道气的偏转进行换向时，针对旋转 杆（35和36）的机械连接，在旋转杆（35和36）的支点相对位置设置一个连 接杆（43），以这种方式互连时，可对导板同时进行调节，但一个导板至下一个 导板（图2）之间的角度方向相反。

同样，受到管道里烟雾气流冲击的换热器（29）在转向导板（37）和烟道 气排放管（28）之间的内管壁之间沿烟道气管纵向设置，将热能传输到热水系 统中，增加了湍流，且由于集成设置在烟道气排放管内，具有更大的换热面积。

为放置转向导板，管道换热器包括一个中空的气流室，室内连续设置的导 板可绕支点旋转。

设置的电动风扇可增加烟道气流或调节供氧，优选地，在新鲜空气区域， 结合转向导板和其流量抑制动作使用。

随着烟道换热器所需的热输出和/或烟道气管内所需的流速和/或烟道气管 内或烟道气管上的所需的温度变化，可通过控制系统或手动操作方式启动风扇。

随着各个主要运行条件的变化，本发明的优点在可对燃烧进行可变调节。 为此，一方面，通风装置的供氧用作控制变量，另一方面，使烟道气流成为或 大或小的湍流甚至阻断其流动，以便燃烧室内的温度更高，因此烟道气的停留 时间更长。

在将热传输到蓄热器的液流室内，每个并联热管路（1、2）均设置各自的 执行元件，该执行元件可由控制系统独立启动或调节，优选包括一个循环泵。

通过设置与每个热管路连接的流量限制器（20、21），可针对每个热管路分 别对介质管路阻力和/或流速进行手动或自动调节。

可在烟道换热器（29）和其它并联热管路（1）内的液体介质区使用热载体 液体，如水或太阳能液体。

附图说明

图1：配备可调烟道气流装置、用作并联热发生器的集成设置的换热器。

图2：转向导板，包括用于同步进行导板角度设置的机械连接元件。

图3：导板在0°和90°设置下通过烟道气排放管的截面图。

图4：内嵌盘管的烟道换热器。

图5：导板造成的烟道气流上的效果示例说明。

图6：内嵌水套换热器的烟道换热器。

图7：带输送流和回流中空环的管状杆换热器。

图8：带180°环形管弯头的管状杆换热器。

图9：带/不带烟道气偏转和通风装置的管套换热器输出比较

图10：带控制变量“风扇”的输出控制。

具体实施方式

热管路类别

一种配备并联的烟囱炉设备的太阳能加热设备，作为加热和热水生产中传 热的实施例进行说明。涉及使用两个不连续运行的热源。太阳能装置（1）和烟 囱炉装置（2）并非永久设置或持续运行。只有在确实可行时，才会将其作为持 续运行的热源基本系统的补充而附加设置。与此相反，基本系统（也称作主系 统）是永久设置的，其完全自主运行，以便实施例中并联热管路可降低基本系 统的能量需求。

将烟囱炉装置（2）作为基本系统使用时可采用多种实施例形式。

在所述实施例中，太阳能装置可用作并联热管路1（1），而烟囱炉装置可用 作并联热管路2（2）的炉热源。多个并联的热管路上设置了一个换热器（4）， 换热器为热水储存部件或蓄热器（3）提供热能。蓄热器（3）既可用于生产热 水，也可用于支持加热系统。图1示出了多个并联的热管路（1）的总体设置情 况，包括与本发明有关的部件和功能。图中省去了用于装置安全和运行维护的 实际装置用的各种部件。可增设的太阳能装置以及烟囱炉装置的下列部件也未 示出：

-2个机械温度显示装置

-压力显示的机械压力计

-手动截止阀

-超压专用的带排放系统的溢流阀

-超压贮存部件的接头

-超压贮存部件

-灌注泵

排气阀（30）设置在热管路（2）的最高点，可设置在烟道换热器（29）的 内部或内外部区域。本实施例和权利要求书说明中未提及安全开关各执行元件 滞后现象所需的值，但包含在实现发明的实际应用内容中。

功能原理：带转向导板的集成设置的烟道换热器

在所述实施例中，从烟囱炉装置的传热通过烟道换热器（29）实现，该换 热器能够利用炉热源（2）的烟道气（22），是由于它的中空体设计以及在烟道 换热器（29）内部的气相介质室（44）和外部气相介质室（45）的烟道气排放 管（28）内一体设置。在内部中空部分（44）内，优选沿烟道气管（28）纵向 一个接一个地设置6个转向导板（37），以便对通过气管的烟道气（22）进行强 制导向和偏转。根据导板（37）的摆角设置（24）情况，可将烟道气流（22） 的偏斜度调大或调小些。转向导板（37）的角度设置（24）通过驱动相连的绕 导板轴线旋转的旋转杆（35或36）进行，有效角度为0°至90°，以便于有效截 面积随无障碍烟道气流（22）的角度（24）的增长而增加。随着摆角（24）0° 至90°的增加，导板（37）的径向铰接过程中内部的气流室（44）内的有效烟道 气流的截面积会增加。相反，减小摆角（24）会使截面积更小，则会对烟道气 流（22）强制转向和完全阻止住，这样随着导板摆角的减小，整个气相介质室 （44和45）内的气流更强更湍急，如图5所示。湍流的烟道气流使整个烟道气 体的换热器区域（44、45）产生更大的摩擦，可显著提高传热的效率。

根据图2所述的实施例中的导板通过机械方式互相连接，以提高单个和相 互的可调节性。

铰接杠杆1（41）可形成第一个机械连接，如图2所示，按摆角（24）的角 度驱动旋转杆1（35），将三个转向导板（37）互连，该摆角由机械互连的导板 （37）的同步动作顺序确定。为此，烟道气排放管（28）首先纵向排列第一导 板，每个第二导板（37）均进行连接，紧随第二导板的是第三导板，最后是第 五导板，每个导板（37）的连接均需采用一个带支点（38）的机械铰链，该铰 链以机械方式与铰接杠杆1（41）连接。

铰接杠杆2（42）可形成第二个机械连接，如图2所示，按摆角（24）的角 度驱动旋转杆2（36），将三个转向导板（37）互连，该摆角由机械互连的导板 （37）的同步动作顺序确定。为此，烟道气排放管（28）首先纵向排列第二导 板，每个第二导板（37）均进行连接，紧随第二导板的是第四导板，最后是第 六导板，每个导板（37）的连接均需采用一个带支点（38）的机械铰链，该铰 链以机械方式与铰接杠杆2（42）连接。

两个铰接杠杆（41、42）相对设置在围绕其旋转轴的导板（37）的外部区 域的左侧和右侧，如图2所示。图3示出了进行相应说明的截面A，处于导板的 0°位置，两个导板（37）的铰链（38）设置在左右两侧，优选用机械方式连接 将铰接杠杆1（41）与铰接杠杆2（42）连接至铰链。导板的0°（39）角度设置 显示了几乎完全打开的烟道气管截面。另一方面，根据图3的导板90°（40）角 度设置的截面A显示可几乎完全闭合的烟道气管截面。

通过连接杆（43）将两个旋转杆（35和36）以对角旋转方式互连，相反， 会得到两个铰接杠杆1和2（41、42）的朝相同方向运动动作方向同步。这样得 到相同的摆角（24）值，但一个导板（37）至下一导板的角度方向却相反。在 烟道气流（22）的纵向观察时，同步设置导板（37）的摆角会使介质流动方向 的流量分配基本相同，甚至是采用了不同的摆角（24）。机械连接元件（41、42 和43）的机械连接会使导板的摆角范围（24）最大话，约为-90°至+90°。

如图3的编号（40）所示，由于-90°或+90°的导板角度设置表示了烟道气 流的可能的最大截面积，因此该角度设置（24）尤其适用于清洁烟道换热器元 件，也是针对炉系统（47）的加热工序的较佳角度设置。

由此可想象到各种实施例类别，其中采用的导板数量可为6个以上或以下。 进一步地，可完全或部分地省去同步角度设置所需的机械连接。

烟道换热器的实施例

所述实施例中所用的烟道换热器（29），包括多个管状钢杆，钢杆采用多个 180°管道弯头互连，如图8所示。与图5一样，具体设置受四周密封的气相热 载体介质流的影响。管状杆以及与其相连的管道接头的空间布置采用环状形式， 以便烟道气管（28）内可获得圆形的中空体。中空体提供了用于放置转向导板 （37）所需的空间，并在管道开始的位置设置了回流连接套筒（27）。管道相对 的另一端设置了供给流连接套筒（26）。通过连接套筒（27、26）将传热所需的 液态热载体介质送入烟道换热器内。如图8所示，设置在烟道气管（28）内的 管道环路受四周密封好的烟道气流的影响，这样传热时可获得更大的换热面积。 换热面积更大时，可使从气相至液相换热器介质区域的传热效果更佳。

具有螺旋盘管的烟道换热器的实施例：

集成的烟道换热器（29）作为有效的实施例，可通过环形的盘管（52）形 成，如图4所示。优选采用至少5mm的足够大气隙形成一环接一环的盘管结构， 这样可在烟道气排放管内获得圆形的中空体。中空体提供了用于放置转向导板 （37）所需的空间，并在管道开始的位置设置了回流连接套筒（27）。管道相对 的另一端设置了供给流连接套筒（26）。通过连接套筒（27、26）将传热所需的 液态热载体介质送入烟道换热器内。

带输送流和回流中空环的管状杆换热器的实施例

此外，通过两个中空环设计的换热器实施例，如图7所示，用于连接管状 杆，其中第一中空环上设置了连接套筒，用于输送流（26），而回流（27）用连 接套筒设置在第二中空环上。换热器设计为与导板（37）集成的中空体，烟道 气通过其内表面（44）和外表面（45）流动。

液套换热器的实施例

提供的烟道换热器（29）进一步的实施例类型为，可处理设置在烟道气排 放管（28）内的两个套管之间的液套（51），热载体液体通过套管流动，其中烟 道气排放管的外套管表面和内表面之间存在用于烟道气导流（45）的气隙。该 换热器同样设计为与导板（37）集成的中空体，烟道气（22）通过中空体的内 表面区域（44）流动。图6示出了液套换热器（50）。

烟道换热器的固定

优选在连接套筒（26、27）的衬套处将烟道换热器（29）机械方式固定到 烟道气排放管（28）上，衬套上设有两个通孔，位于烟道气排放管（28）的外 层（46）内。连接套筒（26和27）固定在整个套筒圆周上，尤其固定在烟道气 排放管的外层。

换热器的机械连接部件

管状杆的输送流和回流连接套筒在管弯头或中空环上的机械连接方式如图4、6、7和8所示，优选通过焊接或硬焊方式固定。

换热器和导板的清洁：

在如图2所述的实施例中，位于90°弯头区域的烟道气排放管（28）的清洁 孔隙（23）较大，通过该孔可用清洁刷手动清洁导板（24）表面[sic]、烟道气 排放管（28）的内表面和外层（46）的里面部分。按所需清洁间隔里外移动清 洁刷，以移除烟灰。清洁刷上设置了一个手柄，该手柄优选可逐级或连续调节 长度，这样清洁孔隙和室内天花板之间就有足够大的距离，便于从清洁孔隙到 炉（47）的整个内表面使用清洁刷进行清洁。盖合清洁孔隙的可移除的盖子优 选与烟道气排放管分开设置，或通过螺丝连接固定到烟道气排放管。

纹理表面可使湍流更多：

通过烟道气排放管（28）使用纹理或粗糙表面，烟道换热器（29）和转向 导板（37）会在气流室内的介质传输期间以及在介质传输表面产生更大的烟道 气流（22）摩擦，提高了气相至液相介质的传热系效果，甚至在低流速下效果 也较佳。由此造成的纹理表面可增加烟道换热器（29）的效率。相异的内部烟 道气流方向和涡流造成的湍流会使摩擦更大。由泪珠状或蜂窝状各层组成的金 属表面尤其适用。

加强烟道气流的通风装置

实施例，包括供气区域内的管道风扇

电动风扇（19）用于加强烟道气流（22）或结合转向导板（37）和抑流动 作分别进行调节。风扇设计为管道风扇。在炉（47）的供气区域使用风扇，并 为进行燃烧而用风扇（19）将供气压入燃烧室，这是经济有效的解决方案，但 炉（47）需配备独立的连通供气的接头。打开炉门前，加热过程中，可手动或 通过控制系统（5）自动关闭风扇（19），这样由于可能出现的超气压，不会有 烟道气或脏污颗粒从炉室内逃脱。

自动模式下的风扇，手动设置导板的摆角

在所述实施例中，风扇（19）开关动作由一个控制调节装置（5）自动进行， 参见控制系统（5）。随着当前主要烟道换热器温度（9）的变化，可开启或关闭 风扇（19）。控制系统自动控制转向导板（37）处于最佳运作位置，并绕枢轴旋 转（需要时）至点火或清洁位置。

点火模式下风扇转速和摆角设置：

实践证明具有以下优势：在冷态下的炉点火过程中，导板（37）的最佳摆 角（24）设置在大约90°位置，而风扇转速应在所需值的上限范围内，这样会尽 快进行燃烧而不会形成烟气。由于可调节的风扇转速可降低烟气的形成，因此 对环境影响更小。

加热模式下的最佳摆角

实际研究发现，为获取最佳燃烧和燃烧输出，点火炉内的导板的角度设置 （24）在优选的约+/-45°的最佳摆角时更好。该摆角代表了合适的运行位置。

风扇功能的使用，从最低温度限值起

如计量箱（25）的空间区域的实际温度水平（9）超过实际应用、可测或计 算得出的炉换热器最小温度，尤其是50C，则风扇（19）优选仅用控制系统（5） 自动启动。低于该温度限值时，烟道换热器（29）无法提供足够有用的热能。 启动温度值通过将蓄热温度（7）加上温度滞后值计算得出，可规定为恒定值， 或优选为一个可变参数。

通过通风装置（19）建立的基础为，结合使用集成的转向导板（37），设置 特定的烟道气流速（22），获得炉（47）和烟道换热器（29）最终燃烧性能。由 于燃烧输出通过最大可调的烟道气流速（22）可保持恒定，该做法可在优异的 装置专用性能范围的基础上，优化烟道换热器的效率，但只要燃烧室内有所需 燃料或由于提前烧尽及时填充燃料。

通过控制变量“风扇转速”进行燃料换热器输出的自动控制

在实施例中，如图10所示，根据所需的烟道换热器输出情况，风扇（19） 的转速变量可逐级调节。随着预设为所需值和按实际输出值计算得出的烟道换 热器输出的控制偏差的变化，对由控制系统（5）自动驱动的风扇（19）进行调 节。如果换热器输出值太低，控制系统运行时转速变量增加，相反，如换热器 输出值太高，则会出现相应的转速变量减少。

手动模式或与自动运行结合使用的风扇启动：

在进一步的实施例类型中，风扇可通过手动方式以逐级或连续调节速度驱 动。恒定或变量转速设置启动风扇（19）需由有经验的操作员完成。同样，“手 动”或“自动运行”的动作模式可手动选择，如需要可结合使用。如果希望避 免控制系统成本过高，或如果自动调节的执行元件效率不符合要求，可采用手 动操作。例如，如添加的燃料太多或太少，或如果炉门在炉运行期间被打开造 成控制系统无法实现最佳运行，则会发生这种情况。

进一步实施例例行和通风装置的安装位置：

安装在烟道段侧面或烟囱区域内作为喷射风扇（19）比较好，因为这样风 扇（19）会将多余的空气压入烟道气排放区域，以此冲走炉（47）上的烟道气。

也可安装在烟道气排放管内，由于温度较低，最好尽可能远离燃烧室。

风扇（19）可进一步设置在烟囱上，作为烟囱顶部风扇。

烟道换热器控制系统的进一步实施例类别和组合：

通过控制变量“风扇转速”控制流量：

需要规定流量的实施例中，应选择通过控制变速“风扇转速”的执行方式。 可在炉内设置减少烟灰颗粒的装置。该类实施例需设置可调烟道气流的通风装 置，因此如可能，可采用根据本发明的通风结合烟灰颗粒过滤功能的装置。随 着烟道气管（28）内所需流速（22）的变化，可由控制系统（5）自动启动风扇 （19）。此时，可将变量风扇转速作为控制系统输出的控制变量使用。用预设为 所需值的控制偏差减去按实际流量计算得出的烟道换热器（29）内烟道气流速 （22）的控制偏差，得出该控制变量。控制系统以这种方式进行调节，一方面， 如烟道气流速太低，可增加作为控制变量的所需转速值，另一方面如果烟道气 流速太高，可相应降低所需转速值。为简洁起见，可不用设置流速的闭合控制 回路，尤其是不用采集实际流量值，即可控制风扇转速。

通过控制变量“风扇转速”和/或“导板的角度位置”控制烟道气温度：

在要求特定或最小烟道气温（9）的实施例中，亦同样可使用控制变量“风 扇转速”和/或“导板的角度位置”。为避免烟囱内生成烟灰，如烟囱顶部温度 降至烟囱最低温度（优选55C）以下，则可采用。随着烟道气管（28）内或烟 道气管外测得的所需的烟道气温（9）（作为烟道气管温度（9））的变化，由控 制系统（5）自动启动风扇（19）。用预设为所需值的温度减去按实际温度水平 （9）确定的控制偏差，获得控制变量。控制系统以这种方式进行调节，一方面， 如温度太低，可逐级或连续增加作为控制变量的所需转速值，相反如果温度太 高，可相应降低所需转速值。控制变量“导板的角度位置（24）”的作用是，如 果烟道气温（9）太低，为增加烟道气流（22），将导板的角度设置（24）为连 续或逐级增加，相反如烟道气温（9）太高，则减小导板的角度设置（24）。两 个控制变量在所需效果方面互补，也能结合运用。

通过“导板摆角”控制流速：

如在通风应用中无法进行转速控制或风扇转速调节，可采用导板摆角自动 设置。导板摆角（24）自动设置由控制系统（5）完成，该动作可调节伺服驱动 机的旋转角度位置。此示例中，带轴排孔的伺服驱动机机械连接至旋转杆1或 旋转杆2上的任一导板轴，这样旋转角的当前位置可确定导板的摆角。用预设 为所需流速值的控制偏差，减去烟道换热器（29）内的烟道气流速（22）的实 际流速值确定的控制偏差，进行角度设置，这样烟道气流速太低时，增加作为 控制变量的导板角（22），烟道气流速太高时，相应减小导板角（24）。

通过控制变量“导板摆角”控制烟道换热器输出：

如在通风应用中无法进行转速控制或风扇转速调节，可采用导板摆角自动 设置。导板摆角（24）自动设置由控制系统（5）完成，该动作可调节伺服驱动 机的旋转角度位置。此示例中，带轴排孔的伺服驱动机机械连接至旋转杆1或 旋转杆2上的任一导板轴，这样旋转角的当前位置可确定导板的摆角。用预设 为所需输出值的控制偏差，减去烟道换热器输出的实际输出值确定的控制偏差， 进行角度设置，这样换热器输出太低时，增加作为控制变量的导板角（24），换 热器输出太高时，相应减小该角度。

通过控制变量“风扇转速”和由导板当前摆角位置得出的速度校正值，控 制烟道换热器输出或流速：

为提高通过控制变量“风扇转速”进行烟道换热器输出或流速控制过程中 的控制精度，优选在速度控制变量基础上加上速度校正值，或乘以一个系数， 该系数根据导板的当前角度位置（24）确定。通过数学公式可计算出该校正系 数，或在实践经验的基础上确定，该系数值可凭经验获得结果并列表说明。

根据图1并联的热管路的连接

所述实施例中，通过太阳能液体作为热载体，将太阳能加热管路（1）并联 至炉加热管路（2）上。由于使用两个相同热源的当前热输出值应尽可能高，因 此可同时启动两个加热管路，但前提是每个管路中均有租客可用的热能。每个 管路（1、2）上均设置一个循环泵（10、11）。进而可通过控制系统（5）启动 独立启动并联的加热管路。可在启动期间用手动调节方式对循环泵（10、11） 的步进变量泵速进行设置。

在所述实施例中，可采用换热器（4）通过独立控制介质流量（14、15和 31）将加热管路并联至蓄热器（3）进行传热。控制逻辑和液压系统结构构成了 一个共同作用的功能部件。

此外，通过调节与每个加热管路（1、2）连接的流量限制器（20、21），可 对每个加热管路（1、2）的介质管路阻力或介质流量（14、15）分别进行调节。 启动时，通过手动方式同样也可对介质管路阻力（20、21）进行调节。

控制系统（5）根据温度开启或关闭循环泵（10）和（11）的执行元件，进 而发出启动循环泵（10）和（11）的信号（17）。随着热源（8、9）的介质温度 和蓄热器（7）内的介质温度变化，控制系统（5）会启动并联加热管路的执行 元件。

为此，尤其提供了以下四种操作模式：

-禁用加热管路1和2

-启动加热管路1

-启动加热管路2

-启动加热管路1和2

如果只启动了一个热源，则止回阀（12或13）就会阻止并联加热管路（1 或2）之间不需要的介质流量（14和15）。

通过打开执行元件（11）或通过控制信号（19）可启动加热管路（2）。打 开止回阀（13）会使介质（15）和（16）流动。由于位于加热管路1（1）内的 止回阀（12）被不活动的执行元件（10）关闭，因此不会发生介质流动（14）。

打开执行元件（10）并通过执行元件（10）的排放压力强制打开止回阀（12） 后，即可启动加热回路（1），进而造成介质（14）和（16）流动。接通控制信 号（18）即可由控制系统（5）启动执行元件（10）。由于位于加热管路2（2） 内的止回阀（13）被不活动的执行元件（11）关闭，因此不会发生介质流动（15）。

启动要求

为安全起见，如没有超过蓄热器（7）内的最大水温，则可只打开循环泵（10 和/或11）。尤其是，测得的最大温度值不超过95C。

设置最佳运行参数时，每个加热管路（1、2）均分别使用一个独立开关的 变速泵（10、11），如有三个手动调节基本速度进行介质流量设置。此外，可通 过调节与每个加热管路相连的流量限制器（20、22）的设置，对介质管路阻力 进行设置，以便混合时，介质流量可独立设置。

在满足工厂规定和操作要求的基础上，进行启动时并联加热管路流量和流 输出设置，获得最佳运行参数。加热管路（1、2）的介质流量优选设置为1.5 升/分钟，其中两个循环泵（10、11）优选设置在约40W的功耗的最低输出水平。 最低输出水平也包括传热必须的介质运输发生的最低总能耗。尤其是，加热管 路的介质流的数量级大致相同时，就可得到最佳介质流量设置值。此处的循环 泵的流速应可大致相同。尤其是，运行期间，介质流量所选的设置可避免分别 或同时打开和关闭加热管路造成的不必要的温度影响。

随相关实际温度水平变化启动加热管路：

在所述实施例中，在比较了并联加热管路之间的温度的基础上，控制系统 （5）启动加热管路（1和/或2），以便开启该加热管路，该加热管路的实际温 度值（8和/或9）比蓄热温度（7）高。为实现所述的实施例，需在蓄热器（3） 的较低区域或在换热器（4）的就近区域设置一个实际温度水平发送器。

加热管路1的启动：

并联加热管路1内获取的实际温度水平（8）与蓄热器的较低区域（7）的 温度类似。如果并联加热管路1（8）的进液温度比蓄热器较低区域（7）的温度 高，则通过控制变量（17）打开并联加热管路1（1）的循环泵（10），并启动加 热管路（14）和（16）。如果并联加热管路1（8）的进液温度比蓄热器较低区域 （7）的温度低，则通过控制变量（17）关闭并联加热管路1（1）的循环泵（10）， 并使加热管路（14）和（16）处于关闭状态。

加热管路2的启动：

并联加热管路2内获取的实际温度水平（9）与蓄热器的较低区域（7）的 温度类似。如果并联加热管路2（9）的进液温度比蓄热器较低区域（7）的温度 高，则通过控制变量（18）打开并联加热管路2（2）的循环泵（11），并启动加 热管路（15）和（16）。如果并联加热管路2（9）的进液温度比蓄热器较低区域 （7）的温度低，则通过控制变量（18）关闭并联加热管路2（2）的循环泵（11）， 并使加热管路（15）和（16）处于关闭状态。

同时启动加热管路1和2：

如果两个实际温度水平（8和9）比蓄热器下部区域（7）的温度高，则同 时启用两个循环泵（10和11）。此时，两个管路（1、2）会同时产生热能，并 将热源（1、2）当前输出相加起来。为此，如可获取热输出可能达到的最高水 平，则所述的实施例尤其适用于连接的加热管路。

由于不同的应用场合，可有多种并联的加热管路实施例类型。

加热管路1或2中仅启动一个热源时的实施例类型

热源1和2可互换使用。使用相比蓄热器（7）内的介质温度，具有更高介 质温度（8或9）的热源。为避免加热管路（14或15）之间的不必要的温度传 输，只可同时启动两个加热管路中一个（14或15）。具有较高实际温度水平（8 或9）的介质管路（14或15）由两个循环泵中任一个（10或11）启动。该类实 施例适用于以下情况：尤其是在应用中的任何情况下热源之间均不发生传热， 以及无来自炉热源等的热能传输到太阳能组件上（假定太阳能组件安装在室外 屋顶）。因而该类实施例可完全避免加热回路之间的能量平衡。

单独启动加热管路（1、2）的关键前提条件是，安装如图所示的循环泵（10） 和（11），包括止回阀（12）和（13），如图1中的液压原理图所示。活动的循 环泵（10）只能打开止回阀（12），而此时止回阀（13）保持闭合状态。但活动 的循环泵（11）也只能打开止回阀（13），相反，此时止回阀（12）保持闭合状 态。

作为二次系统的炉加热管路的实施例

该类实施例中，炉加热管路（2）用作加热和热水生产的二次系统。此时， 加热管路（1）形成并联的主系统。该实施例尤其适用于连接的加热管路，管路 由加热管路1（1）的连续可用的能源（油加热、气体加热、加热泵和远距离加 热等）、以及加热管路2（2）的间断运行的能源（烟囱炉、瓷砖烤炉、太阳能加 热等）供能。控制系统（5）可独立于主系统现有控制装置运行。为此，所述实 施例尤其适用于装置扩充时，如加装炉加热管路等，而无需适应或修改主系统 现有的控制系统。进一步地，有利于实际应用，其中温度可能不会降到规定值 以下。尤其对加热饮用水来说，如热水蓄热器内的温度优选至少为60C，为确 保消灭了军团菌，该程序非常有用。所需温度水平（6）为启动加热管路（1） 供热的温度临界点。所需温度水平可为测得的恒定值或变量值。

加热管路1（1）的启动：

如果实际温度水平（7）低于所需的温度水平（6），则采用控制信号（17） 和与其连接的执行元件（10）启动，通过加热管路1（1）进行供热。这样就使 介质管路（14）和（16）内的介质流动。如果实际温度水平（7）高于所需的温 度水平（6），则关闭基本系统（1）的供热。

加热管路2（2）的启动：

并联的加热管路2上记录的实际温度水平（9）与所需温度（6）类似。如 果实际温度水平（9）高于所需温度（6），则通过驱动执行元件（18）启动并联 的加热管路2（2）的执行元件（11），进而启动加热管路（15）和（16）。在低 于预设的温度（6）时，并联的加热管路2关闭。因而高于所需温度（6）的能 量供应由并联的加热管路2（2）接替。如果控制装置（5）可获得与实际温度水 平（9）进行比较的实际温度水平（7），则相对于在所需的温度（6）下打开开 关，该程序更有效，因而在应用中更有利。

作为主系统的炉加热管路的实施例

或者，将作为主系统的炉加热管路（2）用于加热和热水生产。此时并联的 加热管路（1）作为辅助系统工作。该实施例尤其适用于连接的加热管路，管路 由加热管路2（2）的连续可用的炉热源（瓷砖烤炉、烟囱炉、颗粒加热等）、以 及加热管路1（1）的间断运行的能源（太阳能加热等）供能。所需温度水平（6） 为启动炉加热管路（2）供热的温度临界点。所需温度水平可为测得的恒定值或 变量值。

炉加热管路2（2）的启动：如果蓄热器（3）内的实际温度水平（7）低于 所需的温度水平（6），则采用控制信号（18）和与其连接的执行元件（11）启 动，通过加热管路2（2）进行供热。这样就使介质管路（15）和（16）内的介 质流动。如果实际温度水平（7）高于所需的温度水平（6），则关闭基本系统（1） 的供热。

加热管路1（1）的启动：并联的加热管路1上记录的实际温度水平（8）与 所需温度（6）类似。如果实际温度水平（8）高于所需温度（6），则通过驱动 执行元件（17）启动并联的加热管路1（1）的执行元件（10），进而启动加热管 路（14）和（16）。在低于预设的温度（6）时，并联的加热管路1关闭。因而 高于所需温度（6）的能量供应由并联的加热管路1（1）接替。如果控制装置（5） 可获得与实际温度水平（8）进行比较的实际温度水平（7），则相对于在所需的 温度（6）下打开开关，该程序更有效，因而在应用中更有利。

本发明优点

使用包含通风装置集成的转向导板可降低进入烟囱而未被利用的炉的热能 损耗，由于炉内的燃烧温度更高，因此相比现有的烟道换热器，具有更高更充 分的烟道废气热能的利用率。在气相介质区域内的烟道气的摩擦更高，因此可 调高效率。转向导板可作为机械障碍物使烟道气偏转，因而生成湍流的烟道气 流，使摩擦增加。与转向导板结合使用的通风装置可增加烟道气管内的压力、 流速和加大湍流，因此造成气相介质室内的摩擦更大，进而再次提高了整个炉 的效率。

图9通过两个输出曲线（55、56）对效率的提高进行图解说明，曲线是连 续及时记录并同时相比较展示出的。两次试运行均采用2kg的松木在余热的烟 囱炉中进行。每次试运行中均将木块燃烧约50分钟，在此期间烟道换热器输出 （53），该输出用传感器装置（32、33、34）测得并利用控制系统（5）计算出 随时间循环的数值。在烟道气管周外侧设置烟道换热器，再手动打开或关闭风 扇。两次试运行的数据每隔3分钟（54）记录一次。试运行2的燃烧过程中可 手动调节燃烧空气的供应，使木块的燃烧时间与试运行1大致相同，以便对相 同燃烧时特定时间内的输出测得值可进行必要的比较。记录测量系列值1（55） 时，在整个测量期间均将风扇打开至最大或分别恒定的输出（20W），安装在烟 道换热器内的4个导板均以相同的+45°导板角设置。记录测量系列值2（56）时， 关闭风扇，所有导板角度设置为90°，这样烟道气可排出，而不会在烟道气管内 受影响。在如图所示的条件下，通风装置和导板角度设置在45°，增加的输出减 去风扇当前损耗，比烟道换热器输出高出约31.5%或约250.5W。

此外，如从气相至液相介质空间的换热器有效表面面积较大，可通过换热 器接触四周均密封好的烟道气炉管内部的气流增加该面积，则换热器的效率会 大幅提高。该方法能获得两倍的换热器面积，进而使烟道换热器输出翻倍。

优选的纹理或非平面表面的导板表面提高了效率，因而在气相介质空间造 成进一步的湍流或涡流。

根据本发明的设备和方法尤其适用于结合各种设备，以降低需要增设通风 装置的炉内的烟灰颗粒，以便调节至恒定的烟道气流，优化效率。烟灰颗粒过 滤器的应用将来会显著增加，该类过滤系统的安装应按规定期限依照德国的炉 系统法律规定执行。

由于可通过规定测得的或计算得出的烟道气风扇所需速度值对烟道气体积 流量的可调节性，结合转向导板的可调节性，因此可在使用烟道气管换热器时 进行燃烧控制。

图10为使用控制变量“风扇”在“开”或“关”位置进行输出控制的测量 示意图。控制烟道换热器输出的风扇恒定在该测量系列值所需的最大标称转速 下运行，超出或未达到限定的输出限值时打开或关闭风扇。控制原理为：如烟 道换热器输出太低，则增加燃烧过程的供氧量，相反，如输出太高，则通过风 扇功能降低供氧量。当前实际输出值由以下两个值得出：当前换热器介质流， 以及换热器管路的输送流和回流温度之间的温差。记录的数据反映了从测量1 到结束的测量136的点火的试验图形变化，由于缺乏柴火，燃烧过程和测量值 记录均只是大体总结结果。控制通风的输出临界值根据装置专用换热器输出值 在炉运行期间凭经验确定，具体限定如下：

-P_Min_UG：240W，输出下限，包括关闭风扇的滞后现象

-P_Min_OG：300W，风扇开启功率

-P_Max_UG：540W，风扇关闭功率的输出下限，包括滞后现象

-P_Max_OG：600W，风扇关闭功率的输出下限。

记录的二进制信号“风扇_开”指出了风扇状态，该状态为相对于当前测得 的烟道换热器输出和与其相关的临界值，由控制系统在测量期间确定。测量相 对于控制路径惯性约+/-300W的偏差，尤其是在关闭风扇后的慢速冷却过程。由 于通风装置打开后输出增加，相反关闭后输出则降低，上限内的输出平均值在 所需的范围即540至600W内，因此控制系统的功效很明显。

用于生产热水或家用加热系统的备用加热方式时，该应用则非常有利，可 配备新的加热系统，或用于系统扩展或现代化改造。

集成的烟道换热器可用于所有已知的炉热源中。尤其是，可连接非封闭式 壁炉、烟囱炉、瓷砖烤炉、颗粒炉或传统炉。

并联至炉加热管路时，可采用建筑物已知热源，如油加热系统、气体加热 系统、远距离加热系统、加热泵或太阳能热装置等。

由于可结合使用最优的再生能源，因此采用并联加热管路对太阳能装置和 炉之间的连接尤其有利。最佳的方式是，白天使用太阳能，晚上使用可再生的 燃料、木材等为原料的炉。

通过仅使用一个换热器用于将并联的加热管路热能传输到蓄热器，并使用 太阳能载体液体作为传热介质，可将烟道换热器的介质直接连接至太阳能热装 置内。

通过单独启动和调节并联的加热管路内的介质流功能，可自主决定加热管 路的成功启动和快速优化，确保运行状态稳定。

炉加热管路的模块化设计的优点在于结构简单、节省空间且成本合算。可 依照太阳能热技术通过预装标准产品进行设备选择。

太阳能传热液体温度结果一直与装置的使用相关，直到达到炉加热管路内 的沸点。由于太阳能热载体液体的沸点为约150C，该液体将不会在100C至 150C的升温过程中蒸发。此外，根据本发明的设备内的太阳能热载体液体可 加热至约300C，而不会出现任何问题或出现分解现象。

符号说明

（1）与热源1并联的加热管路1，如太阳能热装置

（2）与热源2并联的加热管路2，烟囱炉

（3）蓄热器

（4）蓄热器

（5）控制系统

（6）加热管路1的所需温度水平

（7）蓄热器的温度传感器

（8）并联加热管路1的温度传感器，热源1的介质温度

（9）并联加热管路2的温度传感器，热源2的介质温度（烟道气温度或烟 道气管温度）

（10）并联加热管路1的执行元件，尤其是具有三个不同速度档位或可连 续调节的循环泵

（11）并联加热管路2的执行元件，尤其是具有三个不同速度档位或可连 续调节的循环泵

（12）控制介质流量的止回阀，并联加热管路1

（13）控制介质流量的止回阀，并联加热管路2

（14）并联解热管路1活动状态下的介质流向

（15）并联解热管路2活动状态下的介质流向

（16）并联解热管路1或2活动状态下的介质流向

（17）并联加热管路1的执行元件控制

（18）并联加热管路2的执行元件控制

（19）电动风扇，控制变量“风扇转速”

（20）加热管路1的流量限制器

（21）加热管路2的流量限制器

（22）气相热载体介质内的烟道气流，烟道气流速

（23）包括盖子和翼形螺钉的清洁孔隙

（24）转向导板的角度可调节范围，控制变量“导板的角度位置”

（25）温度传感器用计量箱

（26）输送流，VL

（27）回流，RL

（28）烟道气排放管，包括壁部接头

（29）烟道换热器，包括所有设计

（30）通风阀

（31）进一步并联热源的连接可能性

（32）输出计算用传感器流量测量

（33）输出计算用输送流温度

（34）输出计算用回流温度

（35）铰接导板用旋转杆1

（36）铰接导板用旋转杆2

（37）转向导板，包括中心的枢轴

（38）铰接导板用的带旋转中心的铰链

（39）截面图A：导板角=0°

（40）截面图A：导板角=90°

（41）导板同时或均匀调节所需的铰接杠杆1

（42）导板同时或均匀调节所需的铰接杠杆2

（43）所有导板同时铰接的连接杆

（44）换热器内部烟道气流的空间

（45）烟道气排放管内表面和换热器外表面之间的烟道气流的空间

（46）烟道气排放管的外部金属层

（47）炉

（48）加热管路1的开关阀

（49）加热管路2的开关阀

（50）内嵌液套换热器的烟道换热器

（51）管道内外壁之间的液套

（52）内嵌盘管的烟道换热器

（53）烟道换热器输出，单位瓦特（W）

（54）测量：3min的时间间隔

（55）测量系列1：导板角为45°，带通风装置

（56）测量系列2：导板角为90°，带通风装置

（57）导板枢轴上的伺服驱动机或旋转驱动机的机械连接点

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种从烟道气管内的炉热源（2）传热的设备，包括换热器（29）和导板， 导板可生成湍流，用于建筑物采暖和/或生产热水,

其特征在于：

换热器（29）整体集成在烟道气管，可处理一种液体介质室，受四周密封 的烟道气流的影响，包括适应于受四周密封的烟道气流的影响的多个换热器区 域或换热器元件，通过转向导板（37）接收烟道气流（22），导板在中空换热器 区域（44）内沿纵向一个接一个地设置，其设置随着可调节摆角位置（24）的 变化而变化，这样烟道气从内部中空换热器区域（44）偏转到外部换热器区域， 最后到达烟道气管的外壁（45），这样在烟道气温低时，通过换热器元件，导板 不会造成烟道气流偏转，而随着烟道气温的增加，烟道气流发生偏转，造成烟 道气流湍流加剧，而导板角减小。

2.根据权利要求1所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

转向导板（37）的角度优选单个设置（24）或通过机械连接的连接元件共 同设置，可通过至少一个旋转杆（35和/或36）进行设置，以便铰接导板（37）， 导板可绕其本身的旋转轴由铰接杠杆（41和/或42）连接，尤其采用连接杆（43） 通过两个旋转中心（35、43）以增设方式机械连接至旋转杆（35和36），以这 种互连方式，可实现导板角度同时设置，但一个导板（37）至下一导板的角度 方向（24）却相反。

3.根据权利要求1所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

烟道换热器（29）由金属制成，用于传输液态热载体介质，所述烟道换热 器由适应四周密封流影响的多个元件构成，所述元件包括用多个180管弯头连 接在一起的多个管状杆，优选相互焊接而成，以形成相互串联而成的多个管道 回路，形成环形的中空体，在起始点设置回流（27）的连接套筒，终点设置输 送流（26）的连接套筒。

4.根据权利要求1所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

烟道换热器（29）由金属制成，用于传输液态热载体介质，所述烟道换热 器由适应四周密封流影响的多个元件构成，所述元件包括用两个中空环连接在 一起的多个管状杆，两个环分别设置在管状杆的起点和终点位置，优选相互焊 接而成，以形成圆形的中空体，一个中空环上设置了回流（27）的连接套筒， 另一个设置了输送流（26）的连接套筒。

5.根据权利要求1所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

烟道换热器（29）由金属制成，用于传输液态热载体介质，所述烟道换热 器由适应四周密封流影响的多个元件构成，所述元件形成一个盘管（52），盘管 尤其由环形弯管形成，每个回路优选包括一个气隙，以通过四周密封的气流影 响气态热载体介质。

6.根据权利要求1所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

烟道换热器（29）由金属制成，用于传输液态热载体介质，该换热器包括 使用炉换热器元件（50），其上设置了一个液套（51），该液套位于烟道气管（28） 内或外部周围的两个套管之间，热载体液体通过套管流动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征 在于：

尤其是，设置的电动风扇（19）可增加和/或调节以下位置的的烟道气流 （22），包括烟道气排放管（28）内或壁炉内或烟囱内或烟囱端部或，依据喷射 器原理，烟道气排放管（28）旁或优选的炉的新鲜空气供应区域内。

8.根据权利要求1至6所述的从炉热源（2）传热的设备，其特征在于：

在至少一个旋转杆（35）或（36）上设置一个伺服驱动机（57），优选电动 驱动机，或旋转驱动机（57），用于调节导板的角度位置。

9.根据权利要求3至6中至少一项权利要求所述的并联的多个加热管路的 设备，其特征在于：

缓冲储存器（3）用作无换热器（4）的敞开系统，以传输和储存热能。

10.通过权利要求7和/或8所述的设备从炉热源传热的方法，其特征在于：

炉加热时候，可手动或自动控制操作（5）方式设置烟道气流（19），尤其 是逐级设置通风装置的转速和/或导板的角度位置或设置通风装置的转速和/或 导板的角度位置。

11.根据权利要求10所述的从炉热源传热的方法，其特征在于：

通过手动调整或用控制系统（5）自动调节的方式，依据烟道气温或烟道气 管温度或烟道气流或，尤其是烟道换热器输出的当前实际值，进行通风装置转 速和/或导板角度位置的设置。

12.根据权利要求1和权利要求2至11中任一项所述的为通过烟道换热器 （29）生产热水而从炉热源（2）传热的方法，其特征在于：

热发生器（1、2）并联至加热管路（14或15）上，以使用蓄热器（3）内 的换热器（4）、通过液态热载体介质（如水或，尤其是太阳能热载体液体）使 用连接的加热管路（16）提供热能，这样控制系统（5）通过控制信号（17或 18）启动执行元件（10、11），如两个执行元件（10、11）均未启动或只启动一 个执行元件（10或11），则可通过止回阀（12或13）避免并联加热管路（1和 2）之间介质同时流动（14和15）。

13.根据权利要求12所述的并联多个加热管路的方法，其特征在于：

使用了热发生器，与蓄热器（7）内的介质温度相比，该热发生器的介质温 度（8或9）更高，或者发生器当前能量更大，以及此时，启动至少一个加热管 路（1和/或2）或甚至同时启动所有加热管路（1和2和31）。

14.根据权利要求12所述的并联多个加热管路的方法，其特征在于：

针对体积流量，加热管路（14、15和16）内的介质流提供的介质流量以逐 级或连续方式手动或自动调节，并可用执行元件（10、11）分别独立调节，和/ 或，采用可逐级或连续调节的流量阀（20、21）对加热管路（1、2）的流量阻 力进行变化。