<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus zwei Wärmetauschern zwischen dem Heizmedium und dem Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf einerseits und einem Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf und dem Brauchwasser anderseits.
Mit Hilfe derartiger Erwärmungsvorrichtungen kann die fühlbare Wärme des Heizmediums einer Fernheizanlage für die Erwärmung sowohl des Wärmeträgers eines Heizkörperkreislaufes als auch des Brauchwassers ohne Verschmutzungsgefahr für das Brauchwasser durch Leckmengen des Heizmediums ausgenutzt werden, weil vom Heizmedium die Wärme auf den Wärmeträger des
Heizkörperkreislaufes übertragen und das Brauchwasser erst über den erwärmten Wärmeträger im Wärmeaustausch erwärmt wird. Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen ist allerdings, dass über das in einen Brauchwasserboiler eingesetzte Rohr des Wärmetauschers zum Aufheizen des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf die Brauchwassertemperatur von der Vorlauftem- peratur des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf abhängt und nicht auf einen bestimmten
Höchstwert beschränkt werden kann.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und die Brauchwassertemperatur zu steuern, ist es bekannt, das in den Brauchwasserboiler eingesetzte Rohr des Wärmetauschers zum Aufwärmen des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf gegenüber dem Brauchwasserboiler wärmeisoliert auszubilden und durch den Brauchwasserboiler eine an den Vorlauf des Heizkörperkreislaufes angeschlossene Zweigleitung zu führen. Die zum Aufheizen des Brauchwassers benötigte Wärme wird demnach dem über die Zweigleitung fliessenden Teilstrom des Wärmeträgers entzogen, wobei die zugeführte Wärmemenge über eine Mengensteuerung des durch die Zweigleitung fliessenden Wärmeträgers bestimmt werden kann.
Damit kann zwar in vorteilhafter Weise die dem Brauchwasser zuzuführende Wärmemenge gesteuert werden, ohne eine Beeinflussung vom Wärmetauscher zum Aufheizen des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf wegen der Wärmeisolierung zwischen den beiden Wärmetauschern befürchten zu müssen, doch bleibt die Wärmeausnutzung deshalb unbefriedigend, weil der Wärmeübergang vom erwärmten Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes auf das Brauchwwasser durch die Wärmeschichtung des Brauchwassers im Brauchwasserboiler zwangsläufig behindert wird. Ausserdem wird die Konstruktion durch das Vorsehen eines zusätzlichen Nebenkreislaufes des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf aufwendiger.
Schliesslich ist eine indirekte Brauchwassererwärmung bekannt (Recknagel/Sprenger : Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, R. Oldenbourg München Wien 1981,61. Ausgabe 1981, S. 1310 bis 1311), bei der ein Teil des Wärmeträgers des Heizkreislaufes in einem Nebenkreis über einen Sekundärwärmetauscher geführt wird, um das Brauchwasser im Wärmeaustausch mit dem Wärmeträger des Heizkreislaufes erwärmen zu können. Da der Wärmeträger für den Heizkreislauf jedoch über einen Gasbrenner erwärmt wird, dessen Heizleistung an den jeweiligen Leistungsbedarf angepasst werden kann, treten bei dieser bekannten Vorrichtung die Probleme gar nicht auf, die sich bei Vorrichtungen ergeben, bei denen das Wärmeangebot durch das Heizmedium beispielsweise einer Fernheizanlage nicht gesteuert werden kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln das nicht steuerbare Wärmeangebot des Heizmediums vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die beiden Wärmetauscher als Durchlauferhitzer mit einem Wärmeaustausch zwischen strömenden Medien ausgebildet sind.
Zufolge der Ausbildung der Wärmetauscher als Durchlauferhitzer mit einem Wärmeaustausch zwischen strömenden Medien können innerhalb der Wärmetauscher die jeweils günstigsten Verhältnisse hinsichtlich des Wärmeüberganges eingehalten werden, weil das aufzuwärmende Mittel keine vorgegebene Temperaturschichtung aufweist, wie sie in Boilern grundsätzlich auftritt. Es können daher vergleichsweise hohe Temperaturdifferenzen zwischen dem Wärme abgebenden und dem Wärme aufnehmenden Mittel eingehalten werden, was im Zusammenhang mit aufeinander abgestimmten Massenströmen die vorteilhafte Wärmeausnutzung sicherstellt. Dies wirkt sich in einer niedrigen Rücklauftemperatur des Heizmediums der Fernheizanlage aus.
Die Konstruktion der Wärmetauscher kann dabei frei gewählt werden, wenn für entsprechende
<Desc/Clms Page number 2>
Strömungswege Sorge getragen wird. Obwohl grundsätzlich alle Arten von Wärmetauschern einsatzfähig sind, bieten Gegenstrom-Wärmetauscher wegen der gegebenen Temperaturverhältnisse besondere Vorteile.
Um den zusätzlichen Aufwand, der mit dem Nebenkreis des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf bei den bekannten Vorrichtungen verbunden ist, herabzusetzen, können die als Durchlauferhitzer ausgebildeten Wärmetauscher mit ihren Strömungswegen für den Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes zumindest an einem Ende unmittelbar aneinandergeschlossen werden und eine vormontierte Baueinheit bilden. Damit wird eine gesonderte, an den Vorlauf des Heizkörperkreislaufes angeschlossene Zweigleitung vermieden.
Obwohl die erfindungsgemässen Wärmetauscher durchaus als Platten-Wärmetauscher ausgebildet sein können, ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform dadurch, dass die beiden Wärmetauscher jeweils einen Innen- und einen Aussenmantel und wenigstens eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrleitung aufweisen, deren Windungen zwischen dem Innen- und Aussenmantel eingeschlossen sind und die zwischen sich und dem Innen- und Aussenmantel einen Strömungskanal bilden.
Bei einer solchen, herstellungsfreundlichen Ausbildung können die beiden Wärmetauscher einen gemeinsamen Aussen- und Innenmantel aufweisen, so dass sich zwischen den Rohrleitungen
EMI2.1
muss für den Nebenkreislauf das dem Wärmetauscher für den Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes zugeordnete Austrittsende dieses Strömungskanals über eine Leitung, die vorzugsweise durch den vom Innenmantel umschlossenen Hohlraum geführt ist, mit dem dem Wärmetauscher für das Brauchwasser zugeordneten Eintrittsende des Strömungskanals verbunden sein.
Eine andere Konstruktionsmöglichkeit besteht darin, die beiden Wärmetauscher nicht axial hintereinander, sondern konzentrisch anzuordnen, wobei der Innenmantel des Wärmetauschers zwischen dem Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf und dem Brauchwasser den Aussenmantel des Wärmetauschers zwischen dem Heizmedium und dem Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf unter Zwischenschaltung einer Wärmeisolierung konzentrisch umschliesst. Zur Verbindung der Strömungskanäle für den Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes braucht auch bei dieser Ausführungsform keine an den Vor- und Rücklauf des Heizkörperkreislaufes angeschlossene Zweigleitung vorgesehen zu werden, weil die Strömungskanäle über Durchtrittsöffnungen im Innen- bzw.
Aussenmantel unmittelbar verbunden werden können.
Da der Wärmetauscher für das Brauchwasser als Durchlauferhitzer ausgebildet ist, kann er bei einem entsprechenden Wärmeangebot vom Heizmedium auch unmittelbar als solcher bei einem Brauchwasserbedarf eingeschaltet werden. In wärmetechnisch günstigerer Weise wird der als Durchlauferhitzer ausgebildete Wärmetauscher für das Brauchwasser üblicherweise jedoch an einen Warmwasserspeicher angeschlossen werden, so dass die Warmwasseraufbereitung vom augenblicklichen Warmwasserbedarf unabhängig wird und das Wärmeangebot besser ausgenutzt werden kann.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. l eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums in einem schematischen Vertikalschnitt und Fig. 2 eine der Fig. l entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante.
Die in Fig. l dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei in einem wärmeisolierten Gehäuse --1-- untergebrachten Wärmetauschern --2 und 3--, die jeweils eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrleitung --4 bzw. 5-- aufweisen, deren Windungen zwischen einem Innenmantel --6 bzw. 7-- und einem Aussenmantel --8 bzw. 9--eingeschlossen sind und zwischen sich und dem Innen- bzw. Aussenmantel einen Strömungskanal --10 bzw. 11-- bilden. Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. l sind die Innenmantel-6 und 7-- und die Aussenmän- tel --8 und 9-- jeweils durch ein gemeinsames Rohr gebildet, so dass sich die Strömungskanäle - 10 und 11--zu einem durchgehenden Kanal verbinden.
Das dem Wärmetauscher --2-- zugehörige Austrittsende --12-- des Strömungskanals --10-- ist dabei über eine Leitung --13-- mit dem dem Wärmetauscher --3-- zugehörigen Eintrittsende --14-- des Strömungskanals --11-- verbun- den, wobei die Durchflussmenge durch die Leitung --13-- über ein Steuerventil --15-- und
<Desc/Clms Page number 3>
eine Pumpe --16-- bestimmt werden kann.
Da die Fernheizanlage über die Anschlussleitungen --17 und 18-- mit der Rohrleitung - 4-- des Wärmetauschers --2-- verbunden und der Strömungskanal --10-- einerseits an den Rücklauf --19-- und anderseits an den Vorlauf --20-- des Heizkörperkreislaufes angeschlossen
EMI3.1
Wärmeaustausch im Gegenstrom zwischen dem Heizmedium der Fernheizanlage und dem Wärmeträ- ger des Heizkörperkreislaufes. Da der Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes dabei im Strömungs- kanal --10-- eine Zwangsführung zwischen den Windungen der Rohrleitung --4-- erfährt, bildet der Wärmetauscher --2-- einen Durchlauferhitzer.
Der Wärmetauscher --3-- ist ebenfalls als Durchlauferhitzer mit einem vergleichbaren
Aufbau ausgebildet, weil die Rohrleitung --5-- über die Leitungen --21 und 22-- an einen
Warmwasserspeicher --23-- angeschlossen ist. Die Zufuhr kalten Brauchwassers zum Wärmetau- scher --3-- wird über ein Steuerventil --24-- und eine Pumpe --25--, beispielsweise in Ab- hängigkeit von der Brauchwassertemperatur im Warmwasserspeicher --23--, gesteuert.
Dieses kalte
Brauchwasser wird im Wärmeaustausch mit dem über die Leitung --13-- zugeführten Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers des Heizkörperkreislaufes erhitzt und wieder dem Warmwasserspei- cher --23-- zugeführt. Nach seiner Wärmeabgabe an das Brauchwasser strömt der Wärmeträger aus dem Strömungskanal --11-- des Wärmetauschers --3-- in den Strömungskanal --10-- des
Wärmetauschers --2--, wo er sich mit dem Wärmeträger aus dem Vorlauf --19-- des Heizkörper- kreislaufes vermischt. Damit kann die fühlbare Wärme des Heizmediums vorteilhaft für die Erwärmung des Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf einerseits und des Brauchwassers anderseits ausgenutzt werden, was sich in einer vergleichsweise niedrigen Rücklauftemperatur des Heizmediums ausdrückt.
Nach der in Fig. 2 dargestellten Konstruktionsvariante sind die beiden als Durchlauferhitzer ausgebildeten Wärmetauscher --2 und 3-- nicht axial hintereinander, sondern konzentrisch angeordnet, was die Bauhöhe der Vorrichtung erheblich verringert. Zu diesem Zweck umschliesst der Innenmantel --7-- des Wärmetauschers --3-- für das Brauchwasser den Aussenmantel --8-- des an den Vorlauf --20-- und den Rücklauf --19-- des Heizkörperkreislaufes angeschlossenen Wärmetauschers --2-- unter Zwischenschaltung einer Wärmeisolierung --26--, um die Temperaturverhältnisse im Bereich des Wärmetauschers --3-- nicht von den Temperaturverhältnissen des Wärmetauschers --2-- beeinflussen zu können.
Bei einer vergleichbaren Strömungsführung wird der im Strömungskanal --10-- durch das in der Rohrleitung --4-- gegensinnig geführte Heizmedium aufgewärmte Wärmeträger aus dem Vorlauf --19-- des Heizkörperkreislaufes erwärmt und über den Vorlauf --20-- dem Heizkörperkreislauf wieder zugeführt. Ein Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers wird im Bereich des Austrittsendes --12-- abgezweigt und über die Leitung --13-- dem Eintrittsende --14-- des Strömungskanals --11-- des Wärmetauschers --3-- zugeführt, so dass dieser erwärmte Teilstrom des Wärmeträgers das über die Anschlussleitung --27-- der Rohrleitung --5-- zugeführte kalte Brauchwasser im Gegenstrom erwärmt, das über die Anschlussleitung --28-- abgezogen wird.
Am Ende des Strömungskanals --11-- ist eine Durch- trittsöffnung --29-- zwischen den beiden Wärmetauschern --2 und 3-- zur unmittelbaren Verbindung der Strömungskanäle --10 und 11-- vorgesehen, was die Rückführung des Wärmeträgers aus dem Wärmetauscher --3-- in den Wärmetauscher --2-- sehr vereinfacht.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen aus Gründen einer guten Übersicht die Strömungswege rein schematisch. Es braucht daher nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass die Rohrleitungen nicht nur einlagig, sondern auch mehrlagig geführt werden können, um grö- ssere Wärmetauscherflächen zu erhalten. Ausserdem können die Anschlussleitungen vorteilhaft im Hohlraum innerhalb des Innenmantels des bzw. der Wärmetauscher angeordnet werden, um diese Anschlussleitungen gemeinsam aus dem Gehäuse-l-zu führen.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.