Thermostream und Logamatic

Für Systemeinbindungen von Heizkesseln sind meist Betriebsbedingungen wie Mindestrücklauftemperatur und Mindestkesselvolumenstrom erforderlich. Diese müssen mit Maßnahmen wie hydraulische Entkopplung, Rücklauftemperaturanhebung sowie regelungstechnische Schaltungen eingehalten werden. Daß es auch anders geht, zeigt die Buderus Heiztechnik GmbH mit ihren Ecostream-Heizkesseln.

Die Bezeichnung "Ecostream" ist auf den "economischen" Betrieb der Niedertemperatur-Heizkessel zurückzuführen. Sie arbeiten mit einem speziellen Prinzip der Wasserführung und einem sog. Logamatic-Regelgerät. Durch diese Kombination ist es gelungen, auf die o. g. Betriebsbedingungen gänzlich verzichten zu können. Insbesondere im Bereich mittlerer und großer Nennwärmeleistungen machen sich die dadurch einzusparenden Energie- und Investitionskosten deutlich bemerkbar. Außerdem trägt die unkomplizierte Planung und Installation der Ecostream-Heizkessel zu einer hohen Betriebssicherheit und zur einfachen Anlagenoptimierung bei.

Das Prinzip der Thermostream-Technik beruht auf einer speziellen Strömungsführung im Heizkessel (Bild 1). Das kalte Rücklaufwasser wird bereits kurz nach Eintritt in den Kessel mit warmem Vorlaufwasser vermischt. Dadurch gleichen sich die Temperaturen von Rück- und Vorlaufwasser sehr schnell an, was zu einem flachen Temperaturgefälle im Heizkessel führt.

Führung der Heizwasserströmung in Ecostream-Gußheizkesseln.

Der Vorteil daran ist, daß eine Abkühlung der in den Heizgaszügen des Kessels strömenden Verbrennungsgase unter die Taupunkttemperatur und damit eine Kondensation des in den Gasen enthaltenen Wasserdampfes verhindert wird. Die Ecostream-Heizkessel erlauben so schon bei 50 °C Kesselvorlauftemperatur die Rücklauftemperatur bis auf das Niveau der Raumtemperatur abzusenken, ohne daß Schwitzwasser entsteht. Dazu ist den Ecostream-Heizkesseln das Regelsystem Logamatic 4000 zugeordnet. Es sorgt nicht nur für die entsprechende Vorlauftemperatur, sondern ermöglicht außerdem durch ihren modularen Aufbau eine abgestimmte und kostengünstige Anpassung an die verschiedensten Einsatzbereiche. Es können mehrstufige und modulierende Brenner sowie 8 Heizkreise angesteuert werden. Im Mehrkesselbereich kann die Regelung von bis zu 3 Heizkesseln mit 22 Heizkreisen realisiert werden.

Für die Umsetzung der Thermostream-Technologie werden verschiedene Konstruktionsformen eingesetzt. Bei den aus einzelnen Gliedern aufgebauten Ecostream-Gußheizkesseln ist in den oben liegenden Naben ein Einspeiserohr integriert. Dieses versorgt jedes Kesselglied gleichmäßig über zwei symmetrisch gegenüberliegende Bohrungen mit Rücklaufwasser. Bereits unmittelbar nachdem das kalte Rücklaufwasser aus den Bohrungen strömt, vermischt es sich mit warmem Kesselwasser, indem es dieses durch Injektionswirkung mit sich reißt. Ein Wasserleitelement verstärkt diesen Effekt und lenkt das Wasser in den äußeren Kesselbereich. Dort sinkt es aufgrund des Dichteunterschiedes zunächst nach unten. Im unteren Teil des Heizkessels angekommen, ist das Wasser dann soweit vermischt und vorgewärmt, daß es aufgrund der nun niedrigeren Dichte nach oben in den inneren Kesselbereich steigt. Erst jetzt umströmt das Kesselwasser den heißen Feuerraum.

Führung der Heizwasserströmung in einem Ecostream-Stahlheizkessel.

Im Gegensatz zum Gußheizkessel wird beim Ecostream-Stahlheizkessel das Rücklaufwasser direkt über den Rücklaufstutzen von oben her zugeführt (Bild 2). Ein unter der Einspeisestelle bis zur Front des Kessels durchgezogenes Wasserleitelement lenkt das eintretende Rücklaufwasser um die Nachschaltheizflächen herum zum Außenwandbereich. Dort sinkt es ab, vermischt sich mit warmem Kesselwasser und steigt dann erwärmt um den heißen Feuerraum herum wieder auf. Nachdem es die über dem Feuerraum liegenden Nachschaltheizflächen passiert hat, erreicht es schließlich den im hinteren Kesselbereich angeordneten Vorlaufstutzen.

Bei einem Bautyp wird das kalte Rücklaufwasser dem Ecostream-Stahlheizkessel durch einen Einspeisekanal über definierte Bohrungen dosiert im äußeren Bereich zugeführt. Auch hier ist ein Wasserleitelement integriert, das jedoch über die gesamte Kessellänge verläuft. Es schützt nicht nur die Nachschaltheizflächen vor dem kalten Rücklaufwasser, sondern lenkt auch das warme, aufsteigende Kesselwasser seitlich um den Einspeisekanal herum zum Vorlauf. Durch diese Technik wird eine besonders gute Vermischung des kalten Rücklaufwassers mit dem warmen Kesselwasser erreicht.

Aufbau des COMPOSIT-Heizgasrohres:

1 Kernrohr mit Wärmeleitband

2 Komplettes COMPOSIT-Heizgasrohr bestehend aus Kern- und Mantelrohr

Unterschiedliche Wege wurden auch bei der Heizgasführung der Ecostream-Stahlheizkessel und -Gußheizkessel beschritten. Bei letzteren werden die Heizgase nach dem Dreizugprinzip durch den Kessel geleitet. Dadurch wird ein freies Abströmen der Heizgase erreicht und damit die Voraussetzung für niedrige Schadstoffemissionen geschaffen.

In den Ecostream-Stahlheizkesseln erfolgt der Flammenausbrand in einem Umkehr-Feuerraum. Bei einigen Kesseln sind die Nachschaltheizflächen als Composit-Rohre ausgeführt. Dies sind Rohre aus einem Außen-, einem Innenrohr und einem Metallband (Bild 3). Das Innenrohr ist vom Metallband umwickelt und liegt im Außenrohr. Dabei stellt das Metallband die wärmeleitende Verbindung der beiden Rohre dar. Durch unterschiedliche Windungssteigungen des Metallbandes wurde so der Wärmedurchgang vom Heizgas zum Kesselwasser den unterschiedlichen Betriebsverhältnissen genau angepaßt.

Schnitt durch einen Ecostream-Gußheizkessel.

Durch die interne Temperaturangleichung bei allen Thermostream-Heizkesseln wird auch bei plötzlich eintretendem Rücklaufwasser ein Thermoschock vermieden. Da eine Unterkühlung der Heizflächen konstruktivbedingt und regelungstechnisch verhindert wird, können die Heizgase nicht unter die Taupunkttemperatur abkühlen. Korrosive Kondensatbildungen werden damit sicher vermieden.

T e x t und B i l d e r : Buderus Heiztechnik GmbH, Wetzlar

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