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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer gemäss den Merkmalen des Oberbegriffes des
Anspruches 1.
Bei Wasserheizern wird das im Primärwärmetauscher erwärmte Wasser entweder dem Heizkreis der
Heizungsanlage oder dem Speicher zugeführt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil einer Vermischung von
Heizungswasser und Brauchwasser.
Aus der DE-OS 3 140 821 ist ein Heizkessel bekanntgeworden, der nach Basis einer Zweischalenbau- weise aufgebaut ist, wobei zwischen den beiden Schalen ein nachgeschalteter Rauchgaszug vorhanden ist.
Einen Speicher im Sinne der vorliegenden Erfindung stellt dieser Speicher nicht dar. Er weist im übrigen keine Mittel zur Brauchwassererzeugung und-speicherung auf.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine Trennung von Heizungs- und Brauchwasser sichergestellt ist.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeich- nenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Auf diese Weise ist eine Trennung des Brauchwassers vom Heizungswasser sichergestellt. Dadurch ist es möglich, die Heizungsanlage mit einem entsprechend aufbereiteten Wasser zu füllen, um Korrosions- schäden weitgehend zu vermeiden.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass das Brauchwasser durch den pnmärwärmetauscher unmittelbar erwärmt wird und daher leicht auf eine Temperatur von z. B. 60 C gebracht werden kann. Dabei kann das Heizungswasser über den als Sekundärwärmetauscher ausgebildeten Speicher auf eine ausreichend hohe Vorlauftemperatur gebracht werden, die in der Regel welt unter diesem Wert liegt.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass die Temperatur des In den
Pnmärwärmetauscher einlaufenden Wassers geregelt werden kann, wodurch eine zu hohe Temperatur des vom Primärwärmetauscher abströmenden Wassers und damit eine Verkalkung des Primärwärmetauschers vermieden werden kann.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass beim Betrieb des Brenners nicht nur das Wasser im Primärwärmetauscher, sondern auch das im Speicher befindliche Wasser erwärmt wird.
Dabei ist es durch die Merkmale des Anspruches 5 möglich, die Aufheizung des Wassers im Primärwärmetauscher und im Speicher durch entsprechendes Steuern der Zutrittsquerschnitte zu regeln.
Durch die Merkmale des Anspruches 6 kann der Speicher und damit auch das Heizungswasser über den Primärwärmetauscher erwärmt werden. Dabei kann auch eine Vorrangschaltung zur Bereitung von Brauchwasser vorgesehen sein, so dass bei Zapfbeginn die Aufladung des Speichers unterbrochen wird.
Ausserdem wird es durch Einsatz des Speichers möglich, die Leistung des Primärwärmetauschers klein zu halten und trotzdem durch simultanen Betrieb von Speicher und Pnmärwärmetauscher bei der Brauchwasserzapfung sehr hohe Zapfleistungen aus Brauchwassertemperatur und -durchsatz zu realisieren.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ist es möglich, während der Stillstandszeit des Brenners Brauchwasser aus dem Speicher zu entnehmen. Dadurch können Starts des Brenners bei kurzen Zapfungen von Brauchwasser vermieden werden. Die Aufheizung des Speichers kann dann beim nachfolgenden Auftreten einer Wärmeanforderung erfolgen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen :
Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemässer Wasserheizer.
Bei den Wasserheizern nach den Fig. 1 und 2 ist ein Brennraum 1, in dem ein Brenner 2 angeordnet ist, von einem ringförmigen Speicher 3 umgeben. Dabei ist der Brenner 2 über ein Gasventil 17 mit Gas versorgbar.
Eine Wand 31 des Brennraumes 1 ist mit den Wärmeübergang verbessernden, schräg nach unten zum Brenner 2 gerichteten Rippen 22 versehen. Weiter ist ein rohrförmiger Einsatz 4 zentral im Brennraum 1 angeordnet, in dessen oberen, dem Brenner 2 fernen Bereich 32 ein Primärwärmetauscher 5 angeordnet ist.
Der Speicher 3, der mit einer Wärmedämmschicht 6 versehen ist, ist auch als Sekundärwärmetauscher ausgebildet und weist eine Rohrschlange 7 auf, die bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 mit einem Kaltwasseranschluss 8 verbunden ist. Gemäss der Fig. 1 ist die Rohrschlange 7 mit dem Primärwärmetauscher 5 verbunden, der abströmseitig mit einer Zapfleitung 9 verbunden ist.
Eine Heizanlage 10 ist mit einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung 11,12 an den Speicher 3 angeschlossen, wobei In der Vorlaufleitung 11 ein Mehr-Wege-Ventil 13 angeordnet ist, an dem eine Bypassleitung 14 zum Speicher 3 angeschlossen ist. Weiter ist eine Umlaufpumpe 15 in der Rück- oder Vorlaufleitung 11 eingeschaltet, die zu Heizkörper (n) 16 führt.
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Zur Verteilung der Brenngase des Brenners 2 sind im unteren Bereich des Einsatzes 4 Klappen 18 schwenkbar gehalten. Mit diesen Klappen 18 kann der Zutrittsquerschnitt für die Brenngase in das Innere des Einsatzes 4 und des diesen umgebenden Ringraumes 19 variiert werden, wodurch auch die Zufuhr von Wärme zum Primärwärmetauscher 5 und zum Speicher 3 gesteuert werden kann, die Brenngase verlassen den Wasserheizer 1 über einen Abgasstutzen 33.
Bei dieser Ausführungsform strömt das Brauchwasser bei einer Zapfung über die Rohrschlange 7, in der es vorgewärmt wird, zum Primärwärmetauscher 5. Die Erwärmung des Speicherinhalts erfolgt direkt durch die Brenngase des Brenners 2, die den Raum 19 durchströmen. Dadurch wird auch das Heizwasser erwärmt. Während der Zapfung werden die Klappen 18 durch eine Steuereinrichtung 38 in eine Stellung gebracht, in der der Hauptteil der Brenngase durch das Innere des Einsatzes 4 strömen und den Primärwärmetauscher 5 beaufschlagen und so das Brauchwasser erwärmen.
Zur Steuerung des Wasserheizers ist eine Steuereinrichtung 38 vorgesehen, die mit einem Brauchwas- ser-Soll-Wert-Geber 39 über eine Leitung 40 verbunden ist. Weiter ist die Steuereinrichtung 38 über eine Leitung 41 mit einer Spule 42 des Gasventiles 17, über eine Leitung 44 mit einem Brauchwasser-Ist-WertFühler 43, über eine Leitung 48 mit einem Motor 49 des Drei-Wege-Ventiles 13, über eine Leitung 50 mit einem Motor 51 der Umlaufpumpe 15 der Heizung, über eine Leitung 53 mit einem Heizungsvorlauf-Ist- Wert-Fühler 52, über eine Leitung 55 mit einem Aussentemperaturfühler 54 und über eine Leitung 45 mit einer Steuerung der Klappen 18 verbunden.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 Ist die Rohrschlange 7 mit der Vorlauf- und der Rücklaufiel- tung 11, 12 der Heizungsanlage 10 verbunden, wobei der Kaltwasseranschluss 8 mit dem Speicher 3 verbunden ist. Weiter Ist der Kaltwasseranschluss 8 über eine Leitung 20 mit einem Mischventil 21 verbunden, dessen zweiter Anschluss mit einer Leitung 34 und dessen dritter Anschluss über eine weitere Leitung 35 mit dem oberen Bereich 36 des Speichers 3 verbunden ist. Die Leitung 34 verbindet das Mischventil 21 mit dem Primärwärmetauscher 5, die Leitung 35 den heissesten Teil des Speichers 3 mit dem Primärwärmetauscher 5.
Durch entsprechende Beaufschlagung direkt oder indirekt über den Brenner 2 des Speichers 3 wird das in diesem befindliche Brauchwasser erwärmt, wobei eine Temperatur von 60 * C erreicht werden kann. Das Heizungswasser wird dabei beim Durchströmen der Rohrschlange 7 indirekt erwärmt.
Beim Zapfen von Brauchwasser während des Stillstands des Brenners 2 strömt Kaltwasser über eine Leitung 37 unten in den Speicher 3 ein, und das warme Brauchwasser strömt über das Mischventil 21 und den Primärwärmetauscher 5 zur Zapfleitung 9. Auf diese Weise ist es möglich, die Zahl der Brennerstarts entsprechend zu reduzieren, da eben nicht bei jeder Zapfung der Brenner 2 gestartet werden muss.
Bei einer Zapfung während des Betriebes des Brenners 2 kann je nach der anstehenden Wärmeanforderung der Heizungsanlage 10 der Brenngasstrom mehr über das Innere des Einsatzes 4 geführt und der Primärwärmetauscher 5 entsprechend stärker beaufschlagt werden. Dabei kann über das Mischventil 21 mehr oder weniger kaltes Wasser über die Leitung 20 dem Primärwärmetauscher 5 zugeführt werden, so dass nur wenig erwärmtes Brauchwasser dem Speicher 3 entnommen wird.
Da bei dieser Ausführungsform ein relativ grosser Brauchwasservorrat im Speicher 3 vorhanden ist, kann die Zapfung von Brauchwasser bei ausser Betrieb befindlichem Brenner 2 ohne einen Start des Brenners 2 erfolgen. Erst wenn die Temperatur des Brauchwassers Im Speicher 3 unter einen bestimmten Wert abgesunken ist, wird der Brenner 2 gestartet und bleibt in Betrieb, bis eine vorgegebene obere Temperatur erreicht ist. Dadurch wird eine entsprechend geringe Zahl von Brennerstarts erreicht und damit der Schadstoffausstoss minimiert.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 wird der Speicher 3 ausschliesslich über den Primärwärmetauscher 5 erwärmt und ist von ihm separiert. Dabei ergibt sich eine Strömung vom Primärwärmetauscher 5 über ein Umschaltventil 30, eine Leitung 29, den Speicher 3, eine Leitung 26, die Umlaufpumpe 27 und ein Umschaltventil 25 zurück zum Primärwärmetauscher 5. Die Vor- und Rücklaufleitungen 11,12 der Heizungsanlage 10 sind an die Rohrschlange 7 angeschlossen.
Der Kaltwasseranschluss 8 ist über ein Verteilventil 23 und die Leitung 37 mit dem unteren Bereich 56 des Inneren des Speichers 3 verbunden, das einen Kreis des als Sekundärwärmetauscher dienenden Speichers 3 bildet, wobei die an dieses Verteilventil 23 angeschlossene Leitung 20 über zwei weitere Ventile 24, 25 zum Primärwärmetauscher 5 führt, wobei 25 ein Um schalt- und 24 ein Mischventil ist.
Im unteren Bereich 56 des Speichers 3 ist eine Leitung 26 angeschlossen, die über eine Umlaufpumpe 27 mit dem Umschaltventil 25 verbunden ist. Das mit einem Im oberen Bereich 36 des Speichers 3 angeordneten Anschluss 57 verbundene Umschaltventil 21 ist über eine Leitung 28 mit dem Mischventil 24 und die Zapfleitung 9 ist über das Mischventil 21 und die Leitung 59 verbunden. Dadurch ist eine Zapfung ohne Betrieb des Brenners 2 möglich. Dabei öffnet des Verteilventil 23 in Richtung zum Speicher 3 und das Mischventil 21 in Richtung vom Speicher 3 zur Zapfleitung 9 über eine Leitung 59, so dass das
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Brauchwasser unten in den Speicher 3 einströmt und oben über das Mischventil 21 das erwärmte Brauchwasser abströmt.
Weiter ist ein im oberen Bereich 36 des Speichers 3 angeordneter Anschluss 60 über eine Leitung 29 mit einem Umschaltventil 30 verbunden, das weiter eine Verbindung des abströmseitigen Anschlusses des Primärwärmetauschers 5 mit der Zapfleitung 9 ermöglicht.
Bei dieser Ausführungsform wird das Brauchwasser im Speicher 3 über die Leitung 26, die Umlaufpumpe 27, das Umschaltventil 25, den Primärwärmetauscher 5, der vom Brenner 2 beaufschlagt ist, das Umschaltventil 30 und die Leitung 29 zum Speicher 3 zurückgeführt und so erwärmt. Dabei wird gleichzeitig auch das die Rohrschlange 7 durchströmende Heizwasser erwärmt.
Eine Zapfung ist bei in Betrieb befindlichem Brenner 2 auch über die Leitung 20 und die Ventile 24 und 25, den Primärwärmetauscher 5 und das Umschaltventil 30 zur Zapfleitung 9 möglich. Dabei kann auch erwärmtes Brauchwasser über das Umschaltventil 21, die Leitung 28 und das Mischventil 24 dem in den Primärwärmetauscher 5 einströmenden Kaltwasser zugemischt werden, um grössere Zapfdurchsätze oder höhere Zapftemperaturen zu ermöglichen. Der Durchfluss ergibt sich dabei aufgrund des Öffnens der Zapfleitung 9.
Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Zapfung nicht zwangsläufig zu einem Start des Brenners 2 führen muss.
Weiter ist die Steuereinrichtung 38 über eine Leitung 46 mit der Spule 47 des Ventils 21, über eine Leitung 48 mit der Spule 49 des Drei-Wege-Ventiles 13, über eine Leitung 64 mit einer Spule 63 des Ventiles 25, über eine Leitung 66 mit einer Spule 65 des Ventiles 24 und über eine Leitung 68 mit einer Spule 67 des Ventiles 23 verbunden.
Die Aufheizung des Speichers erfolgt bel in Betrieb befindlichem Brenner 2 über eine Strömungsführung vom Speicher 3 über die Leitung 26, die In Betneb befindliche Umlaufpumpe 27, das Umschaltventil 25, den Pnmärwärmetauscher 5, das Umschaltventil 30, die Leitung 29 und den Anschluss 60 zurück zum Speicher 3. Dabei wird auch das Heizungswasser in der Rohrschlange 7 erwärmt und kann der Heizungsanlage zur Verfügung gestellt werden.
Bei einer Zapfung kann bei in Betrieb befindlichem Brenner 2 das zuströmende Kaltwasser über des Ventil 37, die Leitung 20, das Mischventil 24, die Leitung 58, das Ventil 25, den Primärwärmetauscher 5 und das erwärmte Brauchwasser über das Ventil 30 zur Zapfleitung 9 strömen.
Dabei ist es auch möglich, über das Mischventil 23 und die Leitung 37 Kaltwasser in den Speicher 3 einzuleiten und erwärmtes Brauchwasser über die Leitung 57, das Mischventil 21 und die Leitung 59 in die Zapfleitung 9 einzuleiten, wobei auch ein Teil des Brauchwassers über die Leitung 28 und das Mischventil 24 in die Leitung 58 einzuspeisen und mit dem dort strömenden Kaltwasser zu mischen, um die Gefahr einer Kondensatbildung zu vermeiden.
Bel stillstehendem Brenner 2 kann bei einer Zapfung von Brauchwasser dieser Bedarf auch ausschliesslich vom Speicher 3 gedeckt werden. Dabei strömt Kaltwasser über das Mischventil 23 und die Leitung 37 in den unteren Bereich 56 des Speichers 3 ein, und das erwärmte Brauchwasser strömt über die Leitung 57, das Mischventil 21, die Leitung 59 zur Zapfleitung 9. Dabei kann bei zu hoher Temperatur des Brauchwassers Kaltwasser über das Mischventil 23, die Leitung 20, das Mischventil 24, die Leitung 58, das Ventil 25, den Primärwärmetauscher 5 und das Ventil 30 zugemischt werden.