DE102004029376A1

DE102004029376A1 - Heizgerät mit elektrischer Zusatzheizung und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102004029376A1
Application number: DE102004029376A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Laqua; Juergen Waidner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: DE102004029376B4

Abstract

Es wird ein Heizgerät mit einem Brenner (10) und einem Primärwärmetauscher (14) vorgeschlagen. An den Primärwärmetauscher (14) ist ein Heizkreis (15) angeschlossen, wobei der Heizkreis (15) eine zum Primärwärmetauscher (14) hinführende Rücklaufleitung (22) und eine vom Primärwärmetauscher (14) wegführende Vorlaufleitung (21) aufweist. Das im Heizkreis (15) zirkulierende Heizwasser wird vom Brenner (10) erhitzt. Innerhalb des Heizgerätes ist eine elektrische Heizeinrichtung (25) als zuschaltbare elektrische Zusatzheizung angeordnet, mit der das im Heizkreis (15) zirkulierende Heizwasser bedarfsweise erhitzbar ist. Zur bedarfsweisen Zuschaltung der elektrischen Heizeinrichtung (25) ist eine Schaltschwelle vorgesehen, die von der minimalen Brennerleistung gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät und ein Verfahren zum Betreiben des elektrischen Heizgerätes nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Heute übliche Heizgeräte, z.B. wandhängende Gasthermen, haben einen Modulationsbereich von ca. 1:3 bis maximal 1:5, sodass die Geräteleistung zwischen 100 % und 20 % veränderbar ist. Beim modulierenden Betrieb wird die Brennerleistung ab einer gewissen Mindestleistung stufenlos dem Wärmebedarf angepasst. Der modulierend arbeitende Brenner weist jedoch eine Mindestleistung auf, unter die die Leistung des Heizgerätes nicht reduziert werden kann.

Aufgrund der zunehmend besseren Wärmeisolierung von Gebäuden sinkt auch der Bedarf an Heizleistung. Andererseits bleibt die notwendige Leistung für die Brauchwasserversorgung unverändert hoch bzw. steigt mit zunehmenden Komfortanforderungen sogar an. In einem Wohnhaus bzw. einer Wohnung nach neuestem Baustandard liegt beispielsweise die notwendige Heizleistung meist im Bereich von 1 bis 5 kW. Um einen Brauchwasserspeicher in akzeptabler Zeit aufheizen zu können, ist jedoch eine Heizleistung von ca. 12 bis 15 kW notwendig. Die am Markt verfügbaren Heizgeräte für Bauten nach dem neuesten Baustandard decken z.B. einen Bereich von 4 bis 16 kW Heizleistung ab. Der Bereich unter 3 bis 4 kW Heizleistung ist nur mit erhöhtem technischem Aufwand mit einem brennstoffbetriebenen Brenner zu erreichen.

Aus der DE 199 13 116 A1 ist beispielsweise bekannt, den von einem zentralen Heizgeräte mittels des zirkulierenden Heizwassers einer Warmwasserheizung erwärmten Heizkörper mit einer elektrischen Zusatzheizung auszurüsten. Die elektrische Zusatzheizung ermöglicht dabei in der Übergangszeit (Frühling, Herbst) eine elektrische Beheizung des Heizkörpers, wenn das Heizgerät für die Warmwasserheizung ausgeschaltet ist. Die elektrische Zusatzheizung kann aber auch zur zusätzlichen Erwärmung in einem ausgewählten Raum herangezogen werden. Als elektrisches Heizelement für die Zusatzheizung sind dabei Heizstäbe in der Art von Tauchsiedern vorgesehen, die in das Innere des Heizkörpers ragen und dort das zirkulierende Heizwasser erwärmen.

Außerdem ist es allgemein bekannt, durch einen getakteten Betrieb des Brenners die Heizleistung des Heizgerätes unter die Minimalleistung des Brenners zu bringen. Der getaktete Betrieb hat jedoch einen erhöhten Verschleiß des Brenners und des Heizgerätes zur Folge und wird darüber hinaus durch das häufige Starten des Brenners vom Benutzer als akustische Störung empfunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Modulationsbereich von Heizgeräten nach unten zu erweitern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Heizgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die vom Heizgerät erbrachte Heizleistung bis unter 1 kW reduziert werden kann. Damit lassen sich geringe Wärmeanforderungen, die für Bauten nach dem neuesten Baustandard üblich sind, abdecken. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit das Heizgeräte bei einer Wärmeanforderung unterhalb der Minimalleistung des Brenners kontinuierlich betrieben werden, ohne dass ein getakteter Betrieb vorgenommen werden muss. Durch die Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung als Zusatzheizung innerhalb des Heizgerätes können die elektrischen Anschlüsse, die ohnehin für das Heizgerät benötigt werden, genutzt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich. Die elektrische Zusatzheizung kann als Heizpatrone in eine in der hydraulischen Leitung des Heizkreises ausgebildeten Aufnahme montiert werden. Durch eine Positionierung der elektrischen Zusatzheizung in der Rücklaufleitung vor dem Primärwärmetauscher kann dieser elektrisch warm gehalten werden. Dies bringt Vorteile für den Brauchwasserkomfort. Eine Steuerung übernimmt die Zuschaltung der elektrischen Zusatzheizung, wenn der Wärmebedarf unter eine Schaltschwelle fällt, wobei die Schaltschwelle von der minimalen Brennerleistung gebildet ist. Steigt hingegen der Wärmebedarf über die Minimalleistung des Brenners an, wird die elektrische Heizeinrichtung abgeschaltet und der Brenner des Heizgerätes wird gestartet. Das Heizgerät verhält sich dann wie im üblichen Normalbetrieb. Um die Leistung des Heizgerätes über die maximale Brennerleistung hinaus zu erhöhen, kann zusätzlich ab einer weiteren Schaltschwelle die elektrische Heizeinrichtung zugeschaltet werden. Bei einem Gerätebetrieb über der Minimalleistung des Brenners kann die elektrische Zusatzheizung zusätzlich in Betrieb genommen werden, um eine schnellere Geräteerwärmung zu ermöglichen.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Heizgerätes und
2 eine Darstellung der Betriebsweise in Verbindung mit dem Wärmebedarf.
Ausführungsbeispiel
Aus 1 geht ein Heizgerät hervor, das innerhalb eines Gehäuses 11 einen Brenner 10, einen Primärwärmetauscher 14 und eine elektrische Heizeinrichtung 25 aufweist. Der Brenner 10 weist mit seiner Flammenfront in eine Brennkammer 12. Die Brennkammer 12 ist am auslassseitigen Ende mit dem Primärwärmetauscher 14 versehen, der an eine hydraulische Leitung angeschlossen ist, die einen Heizkreis 15 bildet. Der Primärwärmetauscher 14 wird von dem vom Brenner 10 erzeugten Heizgas durchströmt, das stromab gesammelt und einem Abgasrohr 16 zugeführt wird.
Der Heizkreis 15 weist eine Vorlaufleitung 21 und eine Rücklaufleitung 22 auf. In der Rücklaufleitung 22 ist eine Umwälzpumpe 19 eingeschleift, die das im Heizkreis 15 zirkulierende Heizwasser umwälzt. Das Heizgerät verfügt beispielsweise weiterhin über einen nicht dargestellten, an sich bekannten Sekundärwärmetauscher zur Erwärmung von Brauchwasser. Der Sekundärwärmetauscher, an dessen Sekundärseite ein Brauchwasserkreis angeschlossen ist, ist an der Primärseite über ein Umsteuerventil an die Vorlaufleitung 21 und die Rücklaufleitung 22 angeschlossen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektrische Heizeinrichtung 25 in der Vorlaufleitung 21 angeordnet, die das im Heizkreis 15 zirkulierende Heizwasser bedarfsweise erwärmt. Die elektrische Heizeinrichtung 25 kann aber auch in der Rücklaufleitung 22 und/oder im bzw. am Primärwärmetauscher 14 angeordnet werden. Die elektrische Heizeinrichtung 25 ist als elektrische Zusatzheizung innerhalb des Heizgerätes untergebracht. Als elektrische Heizeinrichtung 25 ist beispielsweise eine elektrische Heizpatrone geeignet, die in eine in der Vorlaufleitung 21 vorgesehene, nicht näher dargestellte Aufnahme montiert wird, so dass das im Heizkreis 15 zirkulierende Heizwasser die Heizpatrone umströmt und somit von der Heizpatrone erwärmt wird.
Die elektrische Heizeinrichtung 25 ist mit einer nicht dargestellten Steuerung des Heizgerätes verbunden ist. Die elektrische Heizeinrichtung 25 wird beispielsweise von der Steuerung zugeschaltet, wenn der Wärmebedarf eine Heizleistung des Heizgerätes benötigt, die unter der Minimalleistung des Brenners 10 liegt.
In 2 sind die Zuschaltzeiten des Brenners 10 mit B und die Zuschaltzeiten der elektrischen Heizeinrichtung 25 mit E dargestellt. Gleichzeitig verdeutlicht 2 den Verlauf des mit Q bezeichneten Wärmebedarfs sowie die minimale Brennerleistung P1 und die minimale Leistung der elektrischen Zusatzheizung P2. Liegt der Wärmebedarf Q unterhalb der minimalen Brennerleistung P1, liegt eine Zuschaltzeit E der elektrischen Heizeinrichtung 25 vor. Steigt hingegen der Wärmebedarf Q über die minimale Brennerleistung P1 an, wird die elektrische Heizeinrichtung 25 ausgeschaltet und der Brenner 10 ist während der Zuschaltzeit B in Betrieb. Der Vollständigkeit halber ist in 2 auch der Zustand dargestellt, dass der erforderliche Wärmebedarf unter die minimale Leistung der elektrischen Heizeinrichtung 25 fällt, wobei dann auch keine Zuschaltzeit E für die elektrische Heizeinrichtung 25 vorliegt.
Die elektrische Heizeinrichtung 25 besitzt beispielsweise eine Leistung von 0,5 bis 4 kW und der Brenner 10 eine Leistung von 4 bis 16 kW. Dadurch lässt sich die Heizleistung des Heizgerätes in einem Leistungsbereich von 0,5 bis 16 kW regeln, was einem Modulationsbereich von 1:32 entspricht.
Es ist aber durchaus denkbar, die elektrische Heizeinrichtung 25 auch bei einem Wärmebedarf, der über der minimalen Brennerleistung liegt, zuzuschalten bzw. eine weitere Schaltschwelle bei höherem Wärmebedarf vorzusehen, sodass die maximale Brennerleistung von beispielsweise 16 kW durch die Leistung der elektrischen Heizeinrichtung 25 von beispielsweise 4 kW auf 20 kW Maximalleistung erhöht werden kann.

Claims

Heizgerät mit einem Brenner und einem Primärwärmetauscher, der an einen Heizkreis angeschlossen ist, wobei der Heizkreis eine zum Primärwärmetauscher hinführende Rücklaufleitung und eine vom Primärwärmetauscher wegführende Vorlaufleitung aufweist, wobei mittels des Brenners das im Primärwärmetauscher zirkulierende Heizwasser erhitzt wird, und wobei eine elektrische Heizeinrichtung als zuschaltbare elektrische Zusatzheizung vorgesehen ist, die das Heizwasser bedarfsweise erhitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (25) innerhalb des Heizgerätes angeordnet ist und dass eine Schaltschwelle vorgesehen ist, bei der die elektrische Heizeinrichtung (25) zuschaltbar ist.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (25) in der Vorlaufleitung (21) und/oder in der Rücklaufleitung (22) und/oder im oder am Primärwärmetauscher (14) angeordnet ist.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (25) eine elektrische Heizpatrone ist, die in eine vorgesehene Aufnahme einsetzbar ist, wobei die Heizpatrone vom Heizwasser des Heizkreises (15) umströmt ist.
Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (25) mindestens einen Abschnitt der hydraulischen Leitung des Heizkreises (14) und/oder des Primärwärmetauschers (14) umschließt.
Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwelle von der minimalen Brennerleistung P1 gebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (25) zugeschaltet wird, wenn der Wärmebedarf unter eine Schaltschwelle fällt, die von einer Modulationsschwelle des Brenners (10) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsschwelle des Brenners (10) von der minimalen Brennerleistung P1 gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (26) ab einer weiteren Schaltschwelle zugeschaltet wird, um die Leistung des Heizgerätes über die maximale Brennerleistung hinaus zu erhöhen.