Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserheizer gemäss Anspruch 1.
Bei bekannten derartigen Wasserheizern ist der Brenner in einer einschaligen Brennkammer angeordnet, die über eine meist horizontal verlaufende Luftzuleitung und eine im Wesentlichen vertikale Abgasleitung mit dem Aufstellungsraum beziehungsweise einem Kaminanschluss verbunden ist. Dabei erfolgt die Erwärmung des Speicherinhaltes durch den Wärmedurchgang durch die Brennkammer und die Abgasleitung, die vom Brenner beziehungsweise den Abgasen an deren Innenseiten beaufschlagt sind.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass sich das erwärmte Wasser mit dem noch nicht erwärmten Wasser nur schlecht vermischt, wobei es aber kaum zu einer horizontalen Schichtung kommt, sondern zu einer erheblichen Verwirbelung. Dadurch steht aber im oberen Endbereich des Schichtenspeichers erst nach einer erheblichen Aufheizzeit ausreichend warmes Wasser zur Verfügung. In weiterer Folge kommt es beim Betrieb eines solchen Wasserheizers zu einer relativ hohen Taktzahl des Brenners, insbesondere wenn der Schichtenspeicher als Brauchwasserspeicher verwendet wird.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch ein günstiges Betriebsverhalten auszeichnet und bei dem hohe Taktzahlen des Brenners vermieden werden können.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass das durch die von der Brennkammer abgestrahlte Wärme erwärmte Wasser, im Zentralrohr geführt, hochsteigt und sich anschliessend im oberen Endbereich des Schichtenspeichers ausbreitet, und es zu einer ausgeprägten Schichtung kommt. Dadurch steht bereits nach kurzer Aufheizzeit warmes Wasser im oberen Endbereich des Schichtenspeichers zur Verfügung, wodurch eine geringe Taktzahl des Brenners möglich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich eine Verbesserung des Wärmeüberganges zum Wasser des Schichtenspeichers.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 wird das Einströmen des kühlen Wassers in das Zentralrohr erleichtert. Ausserdem wird dadurch auch verhindert, dass es ausserhalb des Zentralrohres zu einer Verwirbelung durch frei aufsteigendes erwärmtes Wasser kommt. Weiter ist es durch die vorgeschlagenen Massnahmen auch möglich, Wärme aus einem Sonnenkollektor in das Wasser des Schichtenspeichers einzubringen und dadurch die Taktzahl des Brenners weiter zu verringern.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil eines Kombigerätes, weil von der Brennkammer nicht nur der Schichtenspeicher, sondern auch ein Heizkreis erwärmt werden kann, wobei bei fehlender Wärmeanforderung durch eine an den Heizungskreis angeschlossene Heizkörperanordnung das Heizungswasser über eine Bypassleitung in einem Kurzschlusskreis geführt wird und es daher zu einem Anstieg der Temperatur der Brennkammerwand kommt, sodass diese mehr Wärme an das Speicherwasser abgibt und dieser rascher aufgeladen wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemässen Wasserheizer zeigt.
Der Wasserheizer weist einen Schichtenspeicher 1 auf, in dem eine Brennkammer 2 vorgesehen ist, in der ein Brenner 3 angeordnet ist.
Oberhalb der Brennkammer 2 ist ein Zentralrohr 4 angeordnet, das in seinem unteren Endbereich eine kegelstumpfförmige Erweiterung 5 aufweist. Dabei verbleiben zwischen einem Boden 6 des Schichtenspeichers 1 und der unteren Stirnseite des Zentralrohres 4 ein Einströmspalt 7 und zwischen einem Deckel 8 des Schichtenspeichers 1 und der oberen Stirnseite des Zentralrohres 4 ein Ausströmspalt 9.
Aus dem oberen Endbereich 10 des Schichtenspeichers 1 führt eine Brauchwasserleitung 11 weg. Weiter ragt eine Kaltwasserzuführung 12 in den unteren Endbereich 13 des Schichtenspeichers 1 hinein.
Die Brennkammer 2 ist von einer Doppelwand 14 begrenzt, deren Zwischenraum 15 in Kanäle 16 unterteilt ist. Dabei sind an der Aussenseite der Brennkammer 2 Rippen 17 angeordnet, die den Wärmeübergang in das Wasser des Schichtenspeichers 1 verbessern.
Der Zwischenraum 15 der Doppelwand 14 ist mit einer Vorlaufleitung 18 versehen, die zu einer Heizkörperanordnung 19 führt und mit einer Rücklaufleitung 20 verbunden ist, wobei in der Rücklaufleitung 20 eine Umwälzpumpe 21 angeordnet ist.
Weiter ist eine die Vorlaufleitung 18 mit der Rücklaufleitung 20 verbindende Bypassleitung 22 vorgesehen, in der ein Absperrorgan 23 angeordnet ist. Dabei ist die Umwälzpumpe 21 zwischen dem Anschluss der Bypassleitung 22 und der Doppelwand 14 angeordnet, sodass ein Kreislauf von der Doppelwand 14 über die Vorlaufleitung 18, die Bypassleitung 22 und die Rücklaufleitung 20 aufrechterhalten werden kann.
Weiter ist im Bereich der Erweiterung 5 des Zentralrohres 4 eine Rohrschlange 24 angeordnet, die über eine Kollektor-Vorlaufleitung 25 und eine Kollektor-Rücklaufleitung 26, in der eine Pumpe 27 angeordnet ist, mit einem Sonnenkollektor 28 verbindbar ist.
Zum Aufheizen des Schichtenspeichers 1 wird der Brenner 3 über eine mit einem Gasventil 29 versehene Gasleitung 30 mit Gas versorgt und in Betrieb genommen. Die entstehende Wärme erwärmt das in der Doppelwand 14 befindliche Heizwasser, das mittels der Umwälzpumpe 21 in Umlauf gehalten wird, wobei dies je nach dem Vorliegen einer Wärmeanforderung durch die Heizkörperanordnung 19, über die Heizkörperanordnung 19 oder über die Bypassleitung 22 und das in diesem Fall geöffnete Absperrorgan 23 erfolgt.
Trotz der Kühlung der durch die die Kühleinrichtung bildende Doppelwand 14 begrenzten Brennkammer 2 gibt diese über die Rippen 17 Wärme an das im Schichtenspeicher 1 befindliche Wasser ab. Dieses erwärmt sich im Bereich der Erweiterung 5 des Zentralrohres 4 und steigt in diesem hoch, wobei kühles Wasser über einen Einströmspalt 7 nachströmt. Das erwärmte Wasser tritt über den Ausströmspalt 9 im oberen Endbereich des Schichtenspeichers 1 aus dem Zentralrohr 4 aus und verbreitet sich über den übrigen Bereich des Schichtenspeichers 1 und bildet eine Schicht warmen Wassers aus.
Auf diese Weise wird der Schichtenspeicher 1 von oben nach unten mit warmem Wasser aufgeladen.
Weiter kann eine Aufladung des Schichtenspeichers 1 auch über den Sonnenkollektor 28 erfolgen, wobei das Wasser im Sonnenkollektor 28 erwärmt und mittels der Pumpe 27 im Umlauf gehalten wird. Das im Kollektor erwärmte Wasser gibt seine Wärme über die Rohrschlange 24 an das Wasser des Schichtenspeichers 1 im Bereich der Erweiterung 5 des Zentralrohres 4 ab.
Warmes Brauchwasser kann über die Brauchwasserleitung 11 aus dem oberen Endbereich 10 des Schichtenspeichers 1 abgezogen werden, wobei gleichzeitig kaltes Wasser über die Kaltwasserzuleitung 12 in den unteren Endbereich 13 des Schichtenspeichers 1 nachströmt.
Der Brenner wird dabei über nicht dargestellte Temperaturfühler, die im unteren und oberen Endbereich sowie im mittleren Bereich des Schichtenspeichers 1 angeordnet sind, gesteuert.
The invention relates to a water heater according to claim 1.
In known water heaters of this type, the burner is arranged in a single-shell combustion chamber which is connected to the installation space or a chimney connection via a mostly horizontal air supply line and an essentially vertical exhaust gas line. The storage content is heated by the heat transfer through the combustion chamber and the flue gas line, which are acted upon by the burner or the flue gases on the inside thereof.
However, this has the disadvantage that the heated water mixes only poorly with the water which has not yet been heated, but there is hardly any horizontal stratification, but rather considerable turbulence. As a result, sufficient warm water is only available in the upper end area of the stratified storage tank after a considerable heating-up time. Subsequently, the operation of such a water heater leads to a relatively high number of cycles of the burner, in particular if the stratified storage tank is used as a domestic hot water tank.
The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a water heater of the type mentioned at the outset which is distinguished by favorable operating behavior and at which high burner cycle rates can be avoided.
According to the invention this is achieved in a water heater of the type mentioned by the features of claim 1.
The proposed measures ensure that the water heated by the heat radiated from the combustion chamber, guided in the central tube, rises and then spreads in the upper end region of the stratified storage tank, and that stratification occurs. As a result, warm water is available in the upper end area of the stratified storage tank after a short heating-up time, which enables the burner to run at a low cycle rate.
The features of claim 2 result in an improvement in the heat transfer to the water of the stratified storage tank.
The features of claim 3 facilitate the inflow of the cool water into the central tube. This also prevents swirling outside of the central tube due to freely rising heated water. Furthermore, the proposed measures also make it possible to introduce heat from a solar collector into the water of the stratified storage and thereby further reduce the number of cycles of the burner.
The features of claim 4 result in the advantage of a combination device, because not only the stratified storage tank, but also a heating circuit can be heated by the combustion chamber, and if there is no heat demand, the heating water is led through a bypass line in a short-circuit circuit by a radiator arrangement connected to the heating circuit is and therefore there is an increase in the temperature of the combustion chamber wall, so that it emits more heat to the storage water and it is charged more quickly.
The features of claim 5 result in a very simple design solution.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows a water heater according to the invention.
The water heater has a stratified storage tank 1, in which a combustion chamber 2 is provided, in which a burner 3 is arranged.
A central tube 4 is arranged above the combustion chamber 2 and has a frustoconical extension 5 in its lower end region. In this case, an inflow gap 7 remains between a bottom 6 of the stratified accumulator 1 and the lower end face of the central tube 4 and an outflow gap 9 between a cover 8 of the stratified accumulator 1 and the upper end face of the central tube 4.
A process water pipe 11 leads out of the upper end region 10 of the stratified storage tank 1. A cold water supply 12 also projects into the lower end region 13 of the stratified storage tank 1.
The combustion chamber 2 is delimited by a double wall 14, the space 15 of which is divided into channels 16. Here, ribs 17 are arranged on the outside of the combustion chamber, which improve the heat transfer into the water of the stratified storage tank 1.
The intermediate space 15 of the double wall 14 is provided with a feed line 18 which leads to a radiator arrangement 19 and is connected to a return line 20, a circulation pump 21 being arranged in the return line 20.
Furthermore, a bypass line 22 connecting the flow line 18 to the return line 20 is provided, in which a shut-off device 23 is arranged. The circulating pump 21 is arranged between the connection of the bypass line 22 and the double wall 14, so that a circuit from the double wall 14 via the flow line 18, the bypass line 22 and the return line 20 can be maintained.
Furthermore, a pipe coil 24 is arranged in the area of the extension 5 of the central pipe 4 and can be connected to a solar collector 28 via a collector feed line 25 and a collector return line 26, in which a pump 27 is arranged.
To heat the stratified storage 1, the burner 3 is supplied with gas via a gas line 30 provided with a gas valve 29 and put into operation. The heat generated heats the heating water located in the double wall 14, which is kept in circulation by means of the circulating pump 21, this depending on the presence of a heat request by the radiator arrangement 19, via the radiator arrangement 19 or via the bypass line 22 and in this case open Shut-off device 23 takes place.
Despite the cooling of the combustion chamber 2 delimited by the double wall 14 forming the cooling device, this gives off heat via the ribs 17 to the water in the stratified storage tank 1. This heats up in the area of the extension 5 of the central tube 4 and rises in the latter, with cool water flowing in via an inflow gap 7. The heated water emerges from the central pipe 4 via the outflow gap 9 in the upper end region of the stratified storage tank 1 and spreads over the remaining area of the stratified storage tank 1 and forms a layer of warm water.
In this way, the stratified storage device 1 is charged with warm water from top to bottom.
Furthermore, the stratification store 1 can also be charged via the solar collector 28, the water in the solar collector 28 being heated and kept in circulation by means of the pump 27. The water heated in the collector releases its heat via the coil 24 to the water of the stratified storage tank 1 in the area of the extension 5 of the central tube 4.
Warm service water can be drawn off from the upper end region 10 of the stratified storage tank 1 via the used water line 11, with cold water simultaneously flowing into the lower end region 13 of the stratified tank 1 via the cold water supply line 12.
The burner is controlled by temperature sensors, not shown, which are arranged in the lower and upper end region and in the central region of the stratified storage tank 1.