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Elektrisch beheizte Warmwasser-Zentralheizungsanlage Vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch beheizte Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einer zentralen Wasseraufheizeinrichtung, welche über Wär- meträgerleitungen mit Konvektoren verbunden ist und einen mit einer elektrischen Heizvorrichtung versehe- nen Speicherkessel zur Aufnahme einer als Wärmespeicher dienenden Wassersäule aufweist.
Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders wirtschaftliche, mit Nachtstrom betreibbare Anlage der vorerwähnten Art zu schaffen.
Bei den bekannten elektrisch betriebenen Warmwasser-Zentralheizungsanlagen mit Wassersäulen als Wärmespeicher, bei welchen die Aufheizung nachts erfolgt, also mit billigem Nachtstrom, ist die Heizvorrich- tung in einer sich über einen grossen Teil der Kesselhöhe erstreckenden Kesselzone angeordnet, wobei durch mittels geeigneter Zwischenwände erzeugte Thermosiphonwirkung eine den Temperaturausgleich im Kessel herbeiführende Wasserumwälzung herbeigeführt wird.
Diese Ausbildung hat zur Folge, dass das Speicherwasser im Kessel während der Aufheizperiode sich zwar langsam aber kontinuierlich durchmischt, bis der ganze Kesselinhalt die gewünschte Maximaltemperatur erreicht hat. Dies hat zur Folge, dass während dieser Aufheiz- bzw. Aufladeperiode praktisch an keiner Kesselstelle Wasser von der gewünschten Heiztem- peratur zur Verfügung steht. Um die Speichermasse zu vergrössern, wurde auch schon vorgeschlagen, mehrere Speicherkessel nebeneinander anzuordnen (wovon nur einer elektrisch beheizt ist) und diese Kessel im Parallelstrom miteinander zu verbinden; dabei sind die oberen Zonen aller Kessel mit einer gemeinsamen Leitung und ebenfalls die unteren Zonen aller Kessel mit einer weiteren gemeinsamen Leitung verbunden.
Damit wird zwar die als Wärmespeicher dienende Wassermenge vergrössert, gleichzeitig aber auch die zur Erreichung der Maximaltemperatur in einer vorgegebenen Kesselzone notwendige Auflageperiode verlängert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der vorerwähnten Art zu schaffen, bei welcher die angeführten Nachteile behoben sind. Die erfin- dungsgemässe Anlage ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet. dass die Heizvorrichtung in der oberen Kesselzone an,-eordnet ist, die mit der Bodenzone dieses Kessels durch einen ausserhalb des Kessels liegenden Strömungsweg in Verbindung steht, der eine nach der oberen Kesselzone hin fördernde Umwälzpumpe enthält, die in Abhängigkeit von der Wassertemperatur in der oberen Kesselzone gesteuert wird.
Infolge der Verwendung von Wasser als Speichermasse ist die Temperaturdifferenz, welche sich vom Beginn bis zum Ende der Wärmeabgabe einstellt, verhältnismässig gering. so dass eine genaue Dosierung der Wärmeabgabe entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf ohne Schwierigkeiten möglich ist. Durch das Pumpen des kälteren Wassers aus der unteren Kesselzone in die obere, mit einem Heizelement versehene Kesselzone wird das erwärmte Wasser im Kessel zwangsläufi; von oben nach unten gedränt. bis die gesamte Wassersäule im Kessel bzw. in den nicht elektrisch beheizten Kesseln gleichmässig aufgeheizt ist.
Um bei der Verwendung von Wasser als Speichermasse auch grosse Wärmekapazitäten speichern zu können, ist es möglich, eine entsprechend grosse Anzahl von in Serie geschalteten, je eine Wassersäule enthaltenden Speicherkesseln vorzusehen. Dabei ist es von Vorteil, neben dem elektrisch beheizten Speicherkessel weiter nicht elektrisch beheizte Speicherkessel vorzusehen, wobei der untere Bereich eines jeden Speicherkessels mit dem oberen Bereich des nachfolgenden Speicherkessels mittels einer Rohrleitung verbunden ist.
Das als Wärmespeicher dienende Wasser des bzw. der Speicherkessel kann gleichzeitig als das die Konvektoren durchfliessende Heizmedium dienen. welches aus der oberen Zone des elektrisch beheizten Speicherkessels in den Heizwasser-Kreislauf eingespeist werden und in die Bodenzone dieses Speicherkessels zurück- fliessen kann.
Die Heizvorrichtung kann durch einen auf die Wassertemperatur im Bereich dieser Heizvorrichtung
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ansprechenden Thermostaten gesteuert werden. Vorteilhaft sind die Speicherkessel nicht ganz mit Wasser gefüllt, so dass diese gleichzeitig je die Funktion eines Expansionsgefässes erfüllen können, wodurch sich die separate Anordnung eines solchen erübrigt.
Anhand der Zeichnung sind .Ausführungsbeispiele der Erfindung anschliessend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 schematisch ein erstes Beispiel und Fig. 2 ein zweites Beispiel einer elektrisch beheizten Warmwasserzentralheizungsanlage.
Mit 1 und 2 sind in Fig. 1 zwei mit Wasser 3 gefüllte Speicherkessel bezeichnet. Die Kessel sind aussen mit einer Isolation 4 umgeben. Ueber den Wassersäu- len 3 befindet sich jeweils ein Luftkissen 5, wodurch ein spezielles Expansionsgefäss erspart wird. Im oberen Bereich des Speicherkessels 1 ist ein Heizelement 6 angeordnet. Zwei Thermostaten 7 und 8 fühlen die Wassertemperatur im Bereicht des genannten Heizelementes.
Der untere Bereich des Speicherkessels 2 ist mittels der Rohrleitung 9 unter Zwischenschaltung einer Umwälzpumpe 10 mit dem oberen Bereich des Speicher- kessets 1 verbunden. Eine weitere Rohrleitung 11 führt vom oberen Bereich des Speicherkessels 2 zum unteren Bereich des Speicherkessels 1. Der Heizwasserkreislauf geht aus vom oberen Bereich des Speicherkessels 1 und besteht aus einer Leitung 12, einem Mischventil 13, 13a, einer Leitung 14, einer Druckpumpe 15, einer Leitung 16, Konvektoren, von denen der Konvektor 17 dargestellt ist. und einer in den unteren Bereich des Speicherkessels 2 einmündenden Leitung 18.
Er weist ausserdem eine von der Leitung 18 zum Mischventil 13 führende Verbindungsleitung 19 auf.
Die Anlage arbeitet wie folgt: Das Heizelement 6 wird eingeschaltet und erwärmt den oberen Bereich des Wassers im Speicherkessel 1. Sobald der Thermostat 7 eine Temperatur beispielsweise von 90\ misst, schaltet dieser die Umwälzpumpe 10 ein, wodurch kaltes Wasser aus dem Speicherkessel 2 in den Speicherkessel 1 gepumpt wird, welches sich mit dem 90grädigen Wasser mischt. Sobald die Mischtemperatur auf zum Beispiel 85 C gesunken ist, schaltet der Thermostat 7 die Pumpe 10 wieder aus. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Speicherkessel 1 und über die Rohrleitung 11 ebenfalls der Speicherkessel 2 mit warmem Wasser gefüllt sind.
Danach steigt die Temperatur im oberen Bereich des Speicherkessels 1 noch geringfügig an, bis der Thermostat S das elektrische Heizelement 6 ausschaltet.
Vom oberen Bereich des Speicherkessels 1 gelangt das warme Wasser durch die Rohrleitung 12 zum Mischventil 13, 13a, welches von einem Raumthermostaten 20 gesteuert wird. Das warme Wasser wird so dem aus der Leitung 14, der Druckpumpe 15, der Leitung 16, dem Konvektor 17 und den Leitungen 18, 19 bestehenden Kreislauf beigemischt und gibt die Wärme über den Konvektor 17 an den Raum ab. Im genann- ten Kreislauf wird das Wasser durch die Druckpumpe 15 gefördert. Dieselbe Menge Wasser, welche als Warmwasser über das Mischventil 13 dem genannten Kreislauf beigemischt wird, gelangt durch den letzten Abschnitt der Leitung 18 als abgekühltes Wasser in den unteren Teil des Speicherkessels 2 zurück.
Beim gezeichneten Beispiel enthält der ausserhalb des Kessels 1 liegende, über die Pumpe 10 den oberen Bereich des Kessels 1 mit der Bodenzone dieses Kessels verbindende Strömungsweg einen zweiten Speicherkessel 2; ebenso kann gemäss Fig. 2 noch ein dritter, analog in Serie in diesen Strömungsweg geschalteter, nicht elektrisch beheizter Speicherkessel 2a vorgesehen sein. Ist nur ein Speicherkessel vorhanden, so münden die Leitungen 9 und 18 direkt in die Bodenpartie dieses Kessels.
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Electrically heated warm water central heating system The present invention relates to an electrically heated warm water central heating system with a central water heating device, which is connected to convectors via heat transfer lines and has a storage tank provided with an electrical heating device for receiving a water column serving as a heat storage device.
The present invention is based on the object of creating a particularly economical system of the aforementioned type that can be operated with night power.
In the known electrically operated hot water central heating systems with water columns as heat storage, in which the heating takes place at night, i.e. with cheap night electricity, the heating device is arranged in a boiler zone extending over a large part of the boiler height, with thermosiphon effect generated by means of suitable partition walls a water circulation that brings about the temperature equalization in the boiler is brought about.
The result of this design is that the storage water in the boiler mixes slowly but continuously during the heating-up period until the entire boiler content has reached the desired maximum temperature. As a result, water at the desired heating temperature is practically not available at any point in the boiler during this heating or charging period. In order to increase the storage mass, it has already been proposed to arrange several storage boilers next to one another (only one of which is electrically heated) and to connect these boilers to one another in parallel flow; The upper zones of all boilers are connected to a common line and the lower zones of all boilers are also connected to another common line.
This increases the amount of water used as a heat store, but at the same time also extends the contact period necessary to reach the maximum temperature in a given boiler zone.
The invention is based on the problem of creating a system of the aforementioned type in which the stated disadvantages are eliminated. The system according to the invention is characterized for this purpose. that the heating device is arranged in the upper boiler zone, which is connected to the bottom zone of this boiler through a flow path outside the boiler, which contains a circulation pump conveying to the upper boiler zone which, depending on the water temperature in the upper Boiler zone is controlled.
As a result of the use of water as a storage mass, the temperature difference that occurs from the beginning to the end of the heat release is relatively small. so that an exact dosage of the heat output according to the respective heat requirement is possible without difficulties. By pumping the colder water from the lower boiler zone into the upper boiler zone, which is provided with a heating element, the warmed water in the boiler is inevitably; drawn from top to bottom. until the entire water column in the boiler or in the non-electrically heated boilers is evenly heated.
In order to be able to store large heat capacities when using water as a storage mass, it is possible to provide a correspondingly large number of storage boilers connected in series, each containing a water column. It is advantageous to provide non-electrically heated storage tanks in addition to the electrically heated storage tank, the lower area of each storage tank being connected to the upper area of the subsequent storage tank by means of a pipeline.
The water of the storage boiler (s) serving as a heat store can simultaneously serve as the heating medium flowing through the convectors. which is fed into the heating water circuit from the upper zone of the electrically heated storage tank and can flow back into the bottom zone of this storage tank.
The heating device can be adjusted to the water temperature in the area of this heating device
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responsive thermostats can be controlled. The storage boilers are advantageously not completely filled with water, so that they can each simultaneously fulfill the function of an expansion vessel, which makes the separate arrangement of such an unnecessary one.
With the aid of the drawing, exemplary embodiments of the invention are described in more detail below. The drawing shows: FIG. 1 schematically a first example and FIG. 2 a second example of an electrically heated hot water central heating system.
1 and 2, two storage vessels filled with water 3 are designated in FIG. The boiler is surrounded by insulation 4 on the outside. An air cushion 5 is located above the water columns 3, which saves a special expansion vessel. A heating element 6 is arranged in the upper region of the storage tank 1. Two thermostats 7 and 8 sense the water temperature in the area of said heating element.
The lower area of the storage tank 2 is connected to the upper area of the storage tank 1 by means of the pipeline 9 with the interposition of a circulating pump 10. Another pipe 11 leads from the upper area of the storage tank 2 to the lower area of the storage tank 1. The heating water circuit starts from the upper area of the storage tank 1 and consists of a line 12, a mixing valve 13, 13a, a line 14, a pressure pump 15, a Line 16, convectors, of which the convector 17 is shown. and a line 18 opening into the lower region of the storage tank 2.
It also has a connecting line 19 leading from the line 18 to the mixing valve 13.
The system works as follows: The heating element 6 is switched on and heats the upper area of the water in the storage tank 1. As soon as the thermostat 7 measures a temperature of 90 \, for example, it switches on the circulating pump 10, whereby cold water from the storage tank 2 into the Storage boiler 1 is pumped, which mixes with the 90 degree water. As soon as the mixed temperature has dropped to 85 C, for example, the thermostat 7 switches the pump 10 off again. This process is repeated until the storage tank 1 and also the storage tank 2 via the pipeline 11 are filled with warm water.
Thereafter, the temperature in the upper area of the storage tank 1 rises slightly until the thermostat S switches off the electrical heating element 6.
From the upper area of the storage tank 1, the warm water passes through the pipeline 12 to the mixing valve 13, 13a, which is controlled by a room thermostat 20. The warm water is added to the circuit consisting of the line 14, the pressure pump 15, the line 16, the convector 17 and the lines 18, 19 and gives off the heat via the convector 17 to the room. In the circuit mentioned, the water is conveyed by the pressure pump 15. The same amount of water that is added to the circuit mentioned as hot water via the mixing valve 13 returns through the last section of the line 18 as cooled water into the lower part of the storage tank 2.
In the example shown, the flow path located outside the boiler 1 and connecting the upper region of the boiler 1 to the bottom zone of this boiler via the pump 10 contains a second storage boiler 2; likewise, according to FIG. 2, a third, non-electrically heated storage tank 2a, connected in series in this flow path, can be provided. If there is only one storage tank, the lines 9 and 18 open directly into the bottom part of this tank.