DE10030118A1 - Gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer - Google Patents
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Abstract
Gasbeheizter Durchlauferhitzer (1) mit einem von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3), der im Zuge eines von einer Kaltwasserquelle (12) zu einem Zapfventil (19) verlaufenden Wasserweges (22) angeordnet ist, welcher einen Begrenzer (16) und einen Durchsatzgeber (14) aufweist, mit dessen Signal ein in einer Gaszuleitung (7) zum Brenner (2) angeordnetes Gasventil (8) verstellt wird und mit einer Bypassleitung (24), die parallel zu der Reihenschaltung von Begrenzer (16) und Wärmetauscher (3) verläuft und einen weiteren Begrenzer (27), in Serie mit einem Drosselventil (25) liegend, aufweist.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gasbeheizten Durchlaufwassererhitzer
gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs.
Solche Wasserheizer sind bekanntgeworden durch marktgängige Geräte der Inhaberin.
Diese sind so aufgebaut, daß im Wasserweg, kommend vom Kaltwassernetz, zunächst ein
sogenannter Wasserschalter, der nach dem Venturi-Prinzip arbeitet und einen
Wasserkonstantstromregler enthält, wobei über das Stellglied des Reglers ein Bypass zur
Venturi-Düse vorgesehen ist, der von einem einstellbaren Ventil beherrscht ist. Auf den
Wasserschalter folgt im Wasserweg der eigentliche Wärmetauscher des Durchlauferhitzers
und schließlich das Zapfventil. Der Wärmetauscher ist von einem atmosphärischen
Gasbrenner beheizt, der ein mechanisches, durch eine Feder rückstellbares Gasventil
aufweist, das von einer Stange des Wasserschalters unmittelbar direkt angetrieben ist,
wobei die Stellung der Stange dem Wasserdurchsatz entspricht. Somit wird der
Gasdurchsatz dem Kaltwasserdurchsatz nachgeführt. Es handelt sich hier also um eine
Gerätetemperatursteuerung. Dem Gasbrenner ist ein Zündbrenner zugeordnet, diesem eine
Zündelektrode und eine thermoelektrische Zündsicherung, die ein zweites Ventil aufweist,
das mit dem eben erwähnten vom Wasserschalter abhängigen Gasventil in Serie geschaltet
ist oder eine elektronische Zündeinrichtung, die bewirkt, daß bei einer Wärmeanforderung
das 2. Ventil geöffnet und der Brenner gezündet wird. Beim Öffnen des Zapfventils stellt sich
mit dem Öffnungsgrad des Zapfventils ein Wasserdurchsatz ein, dem ein entsprechender
Gasdurchsatz nachgeführt wird, so daß der Benutzer Wasser relativ konstanter Temperatur
erhält. Der Wasserkonstantstromregler im Wasserschalter hält den Wasserdurchsatz
konstant, so daß die Wasserauslauftemperatur eigentlich nur mit dem Gasdruck und der
Wassereinlauftemperatur variabel ist. Da diese beiden Größen aber relativ konstant sind,
ergeben sich kaum Schwankungen der Wasserauslauftemperatur. Bedingt durch den
Bypass im Wasserschalter, ist es möglich, zusätzlich zu dem Wasserdurchsatz durch den
Wasserkonstantstromregler einen Bypasswasserdurchsatz zu geben, der nicht die Stellung
des Gasventils beeinflußt, der aber durch den Wasserwärmetauscher geleitet wird. Damit ist
es möglich, bei Öffnen des Bypasses die Wasserauslauftemperatur zu erniedrigen bzw. bei
Schließen des Bypasses zu erhöhen.
Unabhängig von dem eben beschriebenen Stand der Technik existieren gasbeheizte
Durchlaufwasserheizer ohne Wasserschalter und ohne Wasserkonstantstromregler, bei
denen am Warmwasserauslauf des Wärmetauschers ein Temperaturfühler außen
angeklemmt ist. Dieser Fühler mißt die Temperatur des auslaufenden warmen Wassers und
gibt ein entsprechendes Temperatursignal an einen elektronischen Regler, der den aktuellen
Temperatur-Istwert des auslaufenden Wassers mit einem einstellbaren Sollwert vergleicht
und den Gasdurchsatz entsprechend der festgestellten Regelabweichung variiert. Das
Gasventil ist hier als Magnetventil ausgebildet, so daß die Stärke des auf das Magnetventil
gegebenen Stroms als Ausgangssignal des Reglers den Gasdurchsatz bestimmt. Der
Sollwert der Auslauftemperatur kann durch ein Potentiometer z. B. im Bereich von 40 bis 60°
verändert werden. Diese Ausführung weist den Nachteil auf, daß bei einer relativ kleinen
eingestellten Temperatur (z. B. nahe 40°) diese im Bereich kleiner Wasserdurchsätze nicht
konstant gehalten werden kann, da die vom Brenner abgegebene Wärmeleistung aus
Funktionsgründen nicht beliebig verringert werden kann. Wird der sogenannte
Überzündgasstrom des Brenners unterschritten, so brennt der Brenner nicht mehr an allen
Gas-Luft-Gemisch-Austrittsschlitzen, so daß die Gefahr besteht, daß unverbranntes Gas in
den Brennraum gelangt, was zu Explosionen führen kann. Diesem Nachteil wurde dadurch
begegnet, daß der Anspringwasserdurchsatz des Gerätes elektronisch an den Sollwert des
Wasserdurchsatzes gekoppelt wurde, so daß bei niedrigen vorgewählten
Wasserauslauftemperaturen kleine Wasserdurchsätze nicht möglich sind, weil das Gerät
nicht anspringt. Ein weiteres Problem ergibt sich bei diesen Geräten auch im Bereich großer
Wasserdurchsätze, da die Geräteleistung hier nicht ausreicht, um das Wasser auf den
vorgewählten Sollwert zu erhitzen. Es wird zwar der gewünschte Wasserdurchsatz-Sollwert
geliefert, aber mit einer der Geräteleistung entsprechenden niedrigen Temperatur.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der
beiden Gerätelösungen zu vermeiden.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gasbeheizten
Durchlaufwassererhitzer anzugeben, bei dem es möglich ist, sowohl bei kleinen
voreingestellten Wasserdurchsätzen Wasser mit relativ niedriger voreingestellter
Auslauftemperatur zu erhalten und bei relativ großen Wasserdurchsätzen die maximal
voreinstellbare Auslauftemperatur weitestgehend zu realisieren.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt bei einem gasbeheizten Durchlaufwassererhitzer der
eingangs näher bezeichneten Art in den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung, das anschließend anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert wird.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines gasbeheizten Durchlaufwassererhitzers und
Fig. 2 ein Diagramm.
In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Ein gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer 1 weist einen von einem atmosphärischen
Gasbrenner 2 beheizten Wärmetauscher 3 auf, der im Bereich einer Brennkammer 4 liegt,
die nach oben durch eine mit einem Abgasstutzen 5 versehene Abgassammelhaube 6
abgedeckt ist.
Der Gasbrenner 2 wird durch eine Gasleitung 7 gespeist, in der ein Magnetventil 8
angeordnet ist, das von einem stetig verstellenden Elektromagneten 9 beherrscht ist, der
über eine Leitung 10 von einem elektronischen Regler 11 betätigbar ist.
Der Wärmetauscher 3 ist einerseits mit einer von einer Kaltwasserquelle 12 wegführenden
Kaltwasserleitung 13 verbunden, der eine Serienschaltung von einem als Flügelradgeber
ausgebildeten Wasserdurchsatzgeber 14 und einem Wasserbegrenzer 16 eingefügt ist,
andererseits führt vom Wärmetauscher 3 eine mit einem Temperaturfühler 17 ausgestattete
Warmwasserzapfleitung 18 weg, deren Abschluß von einem oder mehreren Zapfventilen 19
beherrscht ist. Der als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildete Temperaturfühler 17
ist über eine Leitung 20, der Wasserdurchsatzgeber 14 über eine Leitung 21 mit dem Regler
11 verbunden.
Die Leitungen 13 und 18 bilden zusammen mit dem Wärmetauscher 3, den Begrenzer 16
und den Durchsatzgeber 14 einen Wasserweg 22 durch den gasbeheizten
Durchlauferhitzer 1 in Richtung eines Pfeiles 23. In diesen Wasserweg 22 ist eine
Bypassleitung 24 eingefügt, die eine Serienschaltung aus einem Drosselventil 25, das über
eine Handhabe 26 verstellt werden kann, und zwar zwischen dem Wert "voll geschlossen"
und dem maximalen Öffnungswert sowie einem weiteren zweiten Begrenzer 27, der über ein
Justierglied 28 voreingestellt werden kann. Die beiden Wasserdurchsatzbegrenzer 16 und
27 sind derart voreingestellt, daß der in Serie mit dem Wärmetauscher 3 liegende
Wasserbegrenzer 16 auf etwa ein Drittel des Wasserdurchsatzes eingestellt ist wie der in
der Bypassleitung 24 liegende weitere Wasserdurchsatzbegrenzer 27. Bezogen auf einen
24-kW-Durchlauferhitzer, ist der Wasserdurchsatzbegrenzer 27 auf einen Durchsatz von
19 l/min eingestellt und der Begrenzer 16 auf einen Durchsatz von 6,5 l/min. Für Geräte mit
kleineren Leistungen ergeben sich geringe Durchsatzwerte, für Geräte mit größeren
Leistungen entsprechend größere Begrenzerdurchsätze. Bei einem 24-kW-Gerät liegt die
Gerätemindestleistung, bedingt durch den sogenannten Überzündgasdurchsatz des
Brenners 2, bei etwa 30% der Maximalleistung, d. h., sie liegt bei etwa 8 kW. Diese
Verhältnisse liegen bei Geräten mit größerer und kleinerer Leistung analog.
Die Funktion des eben nach Fig. 1 beschriebenen gasbeheizten Durchlaufwassererhitzers 1
wird nunmehr anhand des Diagramms der Fig. 2 näher erläutert. In der Abszisse der Fig. 2
ist der Wasserdurchsatz in l/min aufskaliert, in der Ordinate die Wasserauslauftemperatur in
Grad Celsius. Das Diagramm gilt etwa für ein Gerät mit 24 kW Wärmeleistung. Es sind zwei
Kurven 30 und 31 ersichtlich, wobei die Kurve 30 der maximalen Geräteleistung, d. h. der
Geräteleistung bei voll geöffnetem Magnetventil 8, und die Kurve 31 der gedrosselten
minimalen Geräteleistung entspricht, wenn somit der Überzündgasdurchsatz bei
geringstmöglichem einstellbarem Durchlaßquerschnitt des Magnetventils 8 erreicht wird. Die
beiden die beiden Kurven 30 und 31 verbindenden waagerecht liegenden Kurvenstücke 32
und 33 stellen die Begrenzerkennlinien dar, wobei die Kurve 32 dem Begrenzer 16 und die
Kurve 33 der Summe aus Begrenzer 16 und Begrenzer 27 zugeordnet ist. Die Punkte 34
und 35 stellen die begrenzten maximalen Wasserdurchsätze durch den Leitungszug 13,
bzw. an der Zapfstelle 19 dar, die Punkte 36 und 37 die Schnittpunkte der Kurvenstücke 32
und 33 mit der Kurve 31. Somit ergibt sich eine schraffierte Fläche 38, innerhalb der der
gasbeheizte Durchlaufwassererhitzer betrieben werden kann.
Am Sollwertgeber 29 ist ein derartiger Sollwert vorgegeben, daß stets eine
Wasserauslauftemperatur in der Zapfleitung 18 mit 60°C entsteht. Unter der Annahme, daß
das Drosselventil 25 sich in Schließstellung befindet, fließt durch die Bypassleitung 24 kein
Wasser. Das gesamte Wasser wird somit durch den Wärmetauscher 3 gegeben, sein
Durchsatz wird bei Öffnen des Zapfventils 19 vom Durchsatzgeber 14 gemessen. Über den
Durchsatz und den am Sollwertgeber 29 eingestellten Temperatursollwert resultiert ein
bestimmter Öffnungsgrad für das Magnetventil 8. Somit kann über eine Variation des
Öffnungsgrades des Zapfventils 19 das Kurvenstück 32 abgefahren werden. Zwischen
einem minimalen Wasserdurchsatz von 2 l/min entsprechend dem Punkt 36 bis zum
maximalen Wasserdurchsatz im Punkt 34 von 6,5 l/min. Ein Wasserdurchsatz von weniger
als 2 l/min ist nicht darstellbar, da hier der Anspringwasserdurchsatz des Gerätes
unterschritten wird. Ein Betrieb des Gerätes mit kleineren Durchsätzen ist unmöglich. Ein
Überschreiten des Punktes 34 bezüglich des Wasserdurchsatzes ist nicht möglich, da die
max. Wassermenge durch den Begrenzer 16 begrenzt wird.
Ein vollständiges Öffnen des Drosselventils 25 durch Betätigen der Handhabe 26 bewirkt
einen Arbeitspunkt auf dem Kurvenstück 33 zwischen den Punkten 37 und 35. Das
bedeutet, daß bei Öffnen des Drosselventils 25 bei minimaler Geräteleistung der Punkt 37
nicht unterfahren werden kann, da erst bei diesem Wasserdurchsatz das Gerät überhaupt
anspringt. Wasserdurchsätze von mehr als 19 l/min sind nicht erreichbar, da hier beide
Begrenzer 16 und 27 die Wasserströme abschneiden.
Durch das schraffierte Feld 38 ergibt sich somit ein Feld, in dem bei vorgewählten
Wasserdurchsätzen der eingestellten Temperaturregelung ein stabiles und reproduzierbares
Arbeiten des Durchlauferhitzer möglich ist.
Es ist möglich, im Zuge des Abgasstutzens 5 einen Abgasventilator vorzusehen und bis auf
den Lufteinlaß im Bereich des Brenners 2 die Brennkammer 4 technisch gasdicht zu
gestalten. Weiterhin ist es möglich, den Begrenzer (27) fortzulassen, wenn nur im Zuge der
Bypassleitung 24 ein etwa um das Dreifache bezüglich des Wärmetauschers 3 fließender
Wasserdurchsatz sichergestellt ist.
Claims (4)
1. Gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer (1) mit einer einem von
einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3), der im Zuge
eines von einer Kaltwasserquelle (12) zu einem Zapfventil (19)
verlaufenden Wasserweges (22) angeordnet ist, welcher einen
Begrenzer (16) und einen Durchsatzgeber (14) aufweist, mit
dessen Signal ein in einer Gaszuleitung (7) zum Brenner (2)
angeordnetes Gasventil (8) verstellt wird sowie mit einer von
einem Drosselventil (25) beherrschten Bypassleitung (24) im
Wasserweg (22), dadurch gekennzeichnet, daß die
Bypassleitung (24) parallel zu der Reihenschaltung von Begrenzer
(16) und Wärmetauscher (3) verläuft und einen weiteren
Begrenzer (27) aufweist.
2. Gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß stromab des Wärmetauschers (3) im
Wasserweg (22) ein Temperaturfühler (17) vorgesehen ist,
welcher auf einen Regler (11) einwirkt, der nach Maßgabe der
Istwerte des Durchsatzgebers (14) das Gasventil (8) verstellt.
3. Gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) als elektronischer
Regler, der Temperaturfühler (17) als temperaturabhängiger
Widerstand und der Durchsatzgeber (14) als Flügelradgeber
ausgebildet sind.
4. Gasbeheizter Durchlaufwassererhitzer nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der in Serie mit dem
Wärmetauscher (3) im Wasserweg (22) angeordnete Begrenzer
(16) auf kleinere Werte, vorzugsweise 1/3, voreingestellt ist als
der in der Bypassleitung (24) angeordnete weitere Begrenzer (27).
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VAILLANT GMBH, 42859 REMSCHEID, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |