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Die
Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und
insbesondere einen Primärwärmetauscher
für eine
Heizeinrichtung zur Erwärmung
von Heizwasser und insbesondere zur kombinierten Erwärmung von Heiz-
und Brauchwasser, der als Teil eines mit einem Brenner bestückten Heizkessels
ausgebildet ist und einen mit Verbrennungsgasen aus dem Brenner
beaufschlagbaren Wärmetauscherraum
und einen mit Heizwasser beaufschlagbaren Wasserraum aufweist. Die
Erfindung betrifft weiter eine Heizeinrichtung zur Erwärmung von
Heizwasser und insbesondere zur kombinierten Erwärmung von Heiz- und Brauchwasser,
die einen mit Wärmespeicherflüssigkeit,
insbesondere Speicherwasser, befüllbaren Speicherbehälter sowie
einen von oben her ins Innere des Speicherbehälters ragenden Heizkessel umfasst.
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Aus
der
DE 101 10 527
A1 der Anmelderin sind bereits ein Wärmetauscher und eine Heizeinrichtung
der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der Heizkessel raumsparend
in den Speicherbehälter
integriert ist und als Tauchkessel von oben her in das im Speicherbehälter befindliche
drucklose Speicherwasser eintaucht. Der rohrförmig langgestreckte Tauchkessel
umfasst dort einen an seinem oberen Ende außerhalb des Speicherbehälters angeordneten
Gasbrenner und einen weit nach unten in den Speicherbehälter ragenden
doppelwandigen Primärwärmetauscher
mit einem mit den Verbrennungsgasen des Brenners beaufschlagbaren
inneren Gaskanal und einem den Gaskanal ringförmig umgebenden, mit Heizwasser
beaufschlagbaren Heizwasserkanal. Der bekannte Wärmetauscher und die bekannte
Heizeinrichtung weisen einen hohen Wirkungsgrad und eine große Wärmeleistung
auf, verursachen jedoch Probleme, wenn der Wärmetauscher in Räumen mit
geringer Raumhöhe
zur Wartung oder zum Austausch aus dem Speicherbehälter entnommen
werden muss.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher
und eine Heizeinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, dass ohne wesentliche Beeinträchtigung der Wärmeleistung
und des Wirkungsgrades eine Verkleinerung der Abmessungen und eine
kompakte Bauform des Wärmetauschers
ermöglicht
und damit der Austausch desselben bei niedrigen Raumhöhen erleichtert
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Wärmetauscherraum
den Brennraum des Brenners ringförmig
umgibt und von den Verbrennungsgasen zumindest bereichsweise zirkular
durchströmbar
ist, das heißt
entlang eines Bogens bzw. Ringsegments um die Achse des Brennraums
herum, wobei der letztere in einer bevorzugten vertikalen Einbaulage
von oben her beheizt wird, so dass sich die Verbrennungsgase nach
dem Eintritt in den Wärmetauscherraum
horizontal in Umfangsrichtung um den Brennraum herum bewegen. Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch Anordnung des Wärmetauscherraums
um den Brennraum herum eine sehr kompakte und niedrige Bauweise
des Wärmetauschers
zu ermöglichen,
vorzugsweise mit einer gedrungenen flachzylindrischen Form, bei
der eine ringförmige
Gasführung
in Umfangsrichtung von bevorzugt mehr als 270° vorgesehen ist und das Verhältnis von
Höhe zu
Durchmesser bevorzugt weniger als 1 beträgt.
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Da
bei derartigen Abmessungen die beiden stirnseitigen Begrenzungswände des
Wärmetauscherraums
erheblich größer sind
als dessen Umfangswand, umfasst der Wasserraum des Wärmetauschers
vorzugsweise zwei an die Stirnseiten des Wärmetauscherraums angrenzende
Wasserkammern, von denen in der bevorzugten vertikalen Einbaulage
jeweils eine oberhalb bzw. unterhalb des Wärmetauscherraums angeordnet
ist. Vorzugsweise umgeben die beiden Wasserkammern den Brennraum
ebenfalls ringförmig,
wobei sie zumindest teilweise im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen
im Wärmetauscherraum
vom Heizwasser durchströmt werden.
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Um
den Strömungsweg
des Heizwassers in den Wasserkammern zu verlängern, weisen die Wasserkammern
vorzugsweise eingebaute Wasserleitelemente in Form von Rippen oder
Schikanen auf, die abwechselnd von einer die Wasserkammern vom Brennraum
trennenden inneren Umfangswand der Wasserkammern nach außen und
von einer die Wasserkammern nach außen zu begrenzenden äußeren Umfangswand
der Wasserkammern nach innen ragen, so dass sie das Heizwasser mäandrierend durch
die Wasserkammern leiten. Dabei strömt das Heizwasser an einer
die jeweilige Wasserkammer vom Wärmetauscherraum
trennenden Zwischenwand entlang, durch welche die Wärme der
heißen Verbrennungsgase
aus dem Wärmetauscherraum
in die Wasserkammer übertragen
wird.
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Um
für eine
möglichst
gute Wärmeübertragung
in die beiden Wasserkammern zu sorgen, sind die Zwischenwände auf
ihren dem Wärmetauscherraum
zugewandten Seiten vorzugsweise mit überstehenden, an die Zwischenwände angeformten
metallischen Wärmetauscherelementen
versehen, um die von den Verbrennungsgasen umspülte Oberfläche zu vergrößern. Die
Wärmetauscherelemente
sind vorteilhaft stiftartig ausgebildet und stehen zweckmäßig von
den beiden Zwischenwänden
aus in den Wärmetauscherraum über, wobei
sie mit ihren Füßen einstückig an
der jeweiligen Zwischenwand angeformt sind und mit ihren Köpfen oder
freien Enden sich entweder paarweise gegenüberliegen oder kammförmig ineinander
greifen. Die zuletzt genannte Anordnung hat den Vorteil, dass bei
der Herstellung des Wärmetauschers
im Sandgussverfahren zwischen den Wärmetauscherelementen ausreichend große Abstände vorgesehen
werden können,
jedoch nach dem Ineinandergreifen der Wärmetauscherelemente nur schmale
Zwischenräume
verbleiben, wodurch die Gasgeschwindigkeit erhöht und der Wärmeübergang
verbessert wird. Da sich benachbarte Wärmetauscherelemente Kopf an
Fuß gegenüberliegen,
kann darüber
hinaus über
die gesamte Höhe des
Wärmetauscherraums,
d.h. in axialer Richtung, eine sehr homogene Temperaturverteilung
erzielt und eine übermäßige thermische
Bean spruchung der Köpfe
oder freien Enden der Wärmetauscherelemente
vermieden werden.
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Um
eine übermäßige thermische
Belastung der in der Nähe
einer Gaseinlassöffnung
des Wärmetauscherraums
angeordneten Wärmetauscherelemente
zu vermeiden, werden diese zweckmäßig kürzer ausgebildet.
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Entsprechendes
kann auch für
die Wärmetauscherelemente
in der Nähe
einer den Wärmetauscherraum
in axialer Richtung durchsetzenden Heizwasserdurchführung gelten,
um entlang des gesamten bogenförmigen
Wegs der Verbrennungsgase durch den Wärmetauscherraum für einen
im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt zu sorgen.
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Um
eine gleichmäßige Verweildauer
der heißen
Verbrennungsgase sicherzustellen, die entlang des kürzeren inneren
Umfangs bzw. entlang des längeren äußeren Umfangs
des Wärmetauscherraums durch
diesen hindurch geführt
werden, wird vorzugsweise die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase
von innen nach außen
vergrößert, indem man
entweder den radialen Strömungsquerschnitt des
Wärmetauscherraums
von innen nach außen vergrößert oder
die in den Wärmetauscherraum
ragenden Wärmeübertragungselemente
mit einem von innen nach außen
kleiner werdenden Anströmquerschnitt
versieht.
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Der
Wärmetauscherraum
und der Brennraum sind vorzugsweise durch eine Trennwand getrennt,
die den Brennraum ringförmig
umgibt und an einer Stelle mit einer radialen Gaseinlassöffnung versehen
ist, durch welche die Verbrennungsgase aus dem Brennraum in den
Wärmetauscherraum
gelangen. Die Trennwand ist zweckmäßig an einer Seite der Gaseinlassöffnung bis
zu einer äußeren Umfangswand
des Wärmetauscherraums
verlängert,
so dass die durch die Gaseinlassöffnung
in den Wärmetauscherraum
eintretenden Verbrennungsgase in die andere Richtung gelenkt werden
und im Kreis um den Brennraum herum zu einer jenseits der Trennwand
angeordneten axialen Gasauslassöffnung
in der Oberseite des Wärmetauscher raums
strömen, von
wo aus sie nach oben aus dem Wärmetauscher heraus
zu einem Abgaskamin geführt
werden.
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Dort,
wo der Heizkessel als sogenannter Brennwertkessel ausgebildet ist,
in dem die Verbrennungsgase bis zum Kondensieren abgekühlt werden, um
ihre Kondensationswärme
ebenfalls auszunutzen, sind der Wärmetauscherraum und/oder oder
die untere Zwischenwand zwischen dem Wärmetauscherraum und der unteren
Wasserkammer vorzugsweise in Richtung der Gasauslassöffnung bzw.
eines unter der Gasauslassöffnung
vorgesehenen Kondensatauslasses leicht nach unten geneigt, um das
Ablaufen des Kondensats aus dem Wärmetauscher zu erleichtern.
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Der
oben beschriebene, mit Wärmetauscherelementen
bestückte
Wärmetauscherraum kann
vorzugsweise hergestellt werden, indem man den Wärmetauscher im Bereich des
Wärmetauscherraums
in zwei Halbschalen teilt, die sich vorzugsweise entlang einer mittigen
Trennebene gegenüberliegen
und dort miteinander verbunden werden. Die beiden Halbschalen werden
zweckmäßig mit
integrierten Wasserkammern im Sandgussverfahren hergestellt, so
dass zur Montage des Wärmetauschers
lediglich die beiden Halbschalen zusammengefügt werden müssen, nachdem im Bereich von
axialen inneren Wasser- und Gasdurchführungen Hülsen eingesetzt und entlang
der Trennebene um den Brennraum und den äußeren Umfang des Wärmetauscherraums
herum Dichtungen eingelegt worden sind.
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Gegenstand
der Erfindung sind auch ein Heizkessel und eine Heizeinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Heizeinrichtung einer Heizungsanlage zur kombinierten Heiz-
und Brauchwassererwärmung
mit ei nem Speicherbehälter
und einem in den Speicherbehälter integrierten
Brennwertkessel;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Brennwertkessels von oben;
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3 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Brennwertkessels
von oben, dessen obere Stirnwand zur Freilegung einer oberen Wasserkammer
in einem Oberteil des Kessels weggeschnitten ist;
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4 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Brennwertkessels
von unten, dessen untere Stirnwand zur Freilegung einer unteren Wasserkammer
in einem Unterteil des Kessels weggeschnitten ist;
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5 eine
perspektivische Oberseitenansicht des Unterteils des Kessels;
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6 eine
perspektivische Unterseitenansicht des Oberteils des Kessels;
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7 eine
Schnittansicht des Kessels entlang der Linie VII-VII der 2;
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8 eine
Schnittansicht des Kessels entlang der Linie VIII-VIII der 2.
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Die
in 1 der Zeichnung dargestellte Heizeinrichtung 10 einer
Heizungsanlage eines Gebäudes
dient zur Erwärmung
von Heizwasser und Brauchwasser, die in dem Gebäude benötigt werden.
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Die
Heizeinrichtung 10 umfasst einen aufrechten zylindrischen
Speicherbehälter 12 zur
Aufnahme von Speicherwasser 14 als Wärmespeichermedium, einen in
einen oberen Verschlussdeckel 16 des Speicherbehälters 12 integrierten
Brennwertkessel 18 mit einem Brenner 20 sowie
einem Primärwärmetauscher 22 zur
Erwärmung
von Heizwasser in einem Heizkreislauf 24 des Gebäudes, ein
unterhalb des Primärwärmetauschers 22 angeordnetes,
nach unten offenes Tauchrohr 26 aus einem Material mit geringer
Wärmeleitfähigkeit,
einen dem Primärwärmetauscher 22 nachgeschalteten,
innerhalb des Tauchrohrs 26 angeordneten und von Speicherwasser 14 umgebenen
Sekundärwärmetauscher 28,
einen zum Primärwärmetauscher 22 und
zum Sekundärwärmetauscher 28 parallel
geschalteten, außerhalb
des Tauchrohrs 26 angeordneten und vom Speicherwasser 14 umgebenen
Ladewärmetauscher 30, einen
in der Nähe
einer Umfangswand 32 des Speicherbehälters 12 im Speicherwasser 14 angeordneten,
von Trink- oder Brauchwasser durchströmten Brauchwasserwärmetauscher 34,
ein an Solarpaneele (nicht dargestellt) der Heizungsanlage angeschlossenes
Schichtungsrohr 36, sowie Einrichtungen 38 zur
Ableitung von Kondensat aus dem Primärwärmetauscher 22.
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Der
isolierte Speicherbehälter 12 ist
bis knapp unterhalb des Primärwärmetauschers 22 mit dem
drucklosen Speicherwasser 14 gefüllt und weist eine elektronische
Füllstandskontrolle 40 im
Verschlussdeckel 16 sowie eine durch seine Umfangswand 32 ins
Innere mündende
Ausgleichsleitung 42 auf, durch die der Speicherbehälter 12 bei
Bedarf nachgefüllt
werden kann, wenn der Wasserstand im Speicherbehälter 12 unter ein
gewünschtes
Niveau absinkt. Um eine Überfüllung des
Speicherbehälters 12 zu
verhindern, ist in der Umfangswand 32 knapp unterhalb des
Brennwertkessels 18 ein Überlauf 44 vorgesehen,
durch den Speicherwasser 14 aus dem Speicherbehälter 12 austritt,
wenn der Wasserstand über
das Niveau des Überlaufs 44 steigt.
Der Speicherbehälter 12 ist
weiter mit einer Tauchhülse 46 für einen
Speicherfühler 48 versehen,
mit dem die Wassertemperatur am Boden des Speicherbehälters 12 gemessen
wird.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Brennwertkessel 18 derart
in den Verschlussdeckel 16 des Speicherbehälters 12 eingebaut,
dass sich der mit Gas oder Öl
als Brennstoff betriebene und zur Luftzufuhr mit einem Gebläse versehene
Brenner 20 auf der Oberseite des Deckels 16 befindet
und mit einem nach unten weisenden Brennermundstück von oben axial ins Innere
des zylindrischen Primärwärmetauschers 22 ragt.
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Wie
am besten in den 2, 3 und 4 sowie 7 und 8 dargestellt,
besteht der kompakte, allgemein zylindrisch geformte Primärwärmetauscher 22 ein
Gehäuse
aus einem Oberteil 50 und einem Unterteil 52,
die in wesentlichen Teilen einen in etwa spiegelbildlichen Aufbau
besitzen und im Sandgussverfahren aus Aluminium hergestellt werden,
bevor sie nach einer mechanischen Bearbeitung entlang einer horizontalen
Trennebene 54 miteinander verschraubt werden.
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Wie
am besten in 7 und 8 dargestellt,
umschließt
der Primärwärmetauscher 22 in
seiner Mitte einen zentralen Brennraum 56, der im Betrieb
des Brenners 20 mit den heißen Verbrennungsgasen beaufschlagt
wird. Der Brennraum 56 wird nach unten zu durch eine untere
Stirnwand 58 des Unterteils 52 und nach oben zu
durch eine oberen Stirnwand 60 des Oberteils 50 begrenzt
und ist dazwischen zum überwiegenden
Teil von einer im Wesentlichen zylindrischen Umfangswand 62 umgeben, über deren
dem Brennraum 56 zugewandte Innenseite radiale Wärmeleitrippen 64 überstehen.
Wie am besten in 1 und 2 dargestellt,
weist die obere Stirnwand 60 des Oberteils 50 eine
mittige Brenneröffnung 66 auf, über welcher
der Brenner 20 angeflanscht wird.
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Wie
am besten in den 3 und 4 dargestellt,
ist der Brennraum 56 jeweils am oberen und am unteren Stirnende
des Wärmetauschers 22 von einer
flachen ringförmigen
oberen bzw. unteren Wasserkammer 68 bzw. 70 umgeben,
während
er zwischen den beiden Wasserkammern 68 und 70 von einem
mit den Verbrennungsgasen des Brenners 20 beaufschlagten
Wärmetauscherraum 72 des
Wärmetauschers 22 umgeben
ist.
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Die
obere und die untere Wasserkammer 68, 70 sind
jeweils durch zwei radiale Trennwände 74 in zwei getrennte
Hälften 76, 78 auf
entgegengesetzten Seiten des Brennraums 56 unterteilt und
weisen jeweils eine Mehrzahl von rippenförmigen Schikanen oder Rippen 80 auf,
die zwischen den Trennwänden 74 abwechselnd
von einer von der Umfangswand 62 des Brennraums 56 gebildeten
Innenwand der Wasserkammer 68, 70 radial nach
außen
und von einer dazu konzentrischen Außenwand 82 der Wasserkammer 68, 70 radial
nach innen überstehen,
wodurch das Heizwasser in den Wasserkammern 68, 70 mäandrieren
muss und somit sein Strömungsweg verlängert wird.
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Das
durch eine Umwälzpumpe 84 (1) umgewälzte Heizwasser
tritt durch einen Rücklaufanschluss 86 in
der oberen Stirnwand 60 des Oberteils 50 in die
in 3 und 4 hintere Hälfte 76 der oberen
Wasserkammer 68 ein und wird durch diese Hälfte 76 hindurch
zu einer auf der gegenüberliegenden
Seite der Wasserkammer 68 angeordneten ersten Wasserdurchführung 88 geleitet,
die durch den Wärmetauscherraum 72 hindurch
zur unteren Wasserkammer 70 führt. In der unteren Wasserkammer 70 strömt das Heizwasser
mit entgegengesetzter Strömungsrichtung
durch die hintere Hälfte 76 der Kammer 70 zu
einem unterhalb des Rücklaufanschlusses 86 in
der unteren Stirnwand 58 des Unterteils 52 angebrachten
Wasserauslass 90 (1), wo es
in den Sekundärwärmetauscher 28 im
Inneren des Tauchrohrs 26 eintritt. Nach dem Hindurchtritt durch
den Wärmetauscher 28 tritt
das Heizwasser durch einen neben dem Wasserauslass 90 angeordneten
Wassereinlass 92 in der unteren Stirnwand 58 des
Unterteils 52 in die vordere Hälfte 78 der unteren Wasserkammer 70 ein
und wird durch diese zu einer gegenüberliegenden, zur ersten Wasserdurchführung 88 parallelen
zweiten Wasserdurchführung 94 geleitet,
durch die es in die vordere Hälfte 78 der
oberen Wasserkammer 68 gelangt. Nach dem Durchströmen der
vorderen Hälfte 78 der oberen
Wasserkammer 68 tritt das aufgeheizte Heizwasser durch
einen neben dem Rücklaufanschluss 86 angeordneten Vorlaufanschluss 96 in
der oberen Stirnwand 60 des Wärmetauschers 22 wieder
aus dem letzteren aus und wird von dort zu einem nachgeschalteten
Dreiwegeventil 98 (1) im Heizkreislauf 24 geleitet, um
es Verbrauchern im Gebäude
zuzuführen.
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Wie
am besten in den 3 und 4 dargestellt,
wird der in axialer Richtung des Wärmetauschers 22 zwischen
den beiden Wasserkammern 68, 70 angeordnete Wärmetauscherraum 72 von
zwei einander zugewandten ringförmigen
Halbschalen des Oberteils 50 und des Unterteils 52 umschlossen, die
nach oben bzw. unten durch eine Zwischenwand 100, 102 von
der benachbarten Wasserkammer 68 bzw. 70 getrennt
sind.
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Die
zylindrische Umfangswand 62 des Brennraums 56 ist
im Bereich des Wärmetauscherraums 72 an
einer einzigen Stelle unterbrochen, um eine radiale Gaseinlassöffnung 104 zu
bilden, durch welche die Verbrennungsgase in den Wärmetauscherraum 72 zugeführt werden.
An der einen Seite der Gaseinlassöffnung 104 ist die
Umfangswand 62 des Brennraums 56 bei 106 in
radialer Richtung durch den Wärmetauscherraum 72 hindurch
nach außen
bis zur geschlossenen äußeren Umfangswand 82 des
Wärmetauschers 22 verlängert, so
dass ein Hindurchtritt der Verbrennungsgase in dieser Richtung verhindert
wird. Wie am besten in 5 dargestellt, weist der Wärmetauscherraum 72 jenseits
der Verlängerung 106 der
Umfangswand 82 eine nach oben führende axiale Gasauslassöffnung 108 auf,
die mit einer durch die obere Wasserkammer 68 und die obere
Stirnwand 60 des Oberteils 50 hindurch führenden
Abgasdurchführung 110 verbunden ist.
Aus der Abgasdurchführung
wird das Abgas nach oben aus dem Brennwertkessel 18 heraus
und in einen Kamin 111 (1) abgeführt.
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Aufgrund
der beschriebenen Anordnung von Gaseinlassöffnung 104, Umfangswandverlängerung 106 und
Gasauslassöffnung 108 werden
die heißen Verbrennungsgase
von der Gaseinlassöffnung 104 aus
im Wesentlichen zirkular oder kreisförmig, d.h. über einen Umfangswinkel von
mehr als 270 Grad, um den Brennraum 56 herum durch
den Wärmetauscherraum 72 geführt, wobei
sie einen großen
Teil ihrer Wärme
an das Heizwasser in den Wasserkammern 68, 70 abgeben
und sich wie bei bekannten Brennwertheizungen bis zum Kondensieren
abkühlen.
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Die
Stelle, an der die Gaseinlassöffnung 104 angeordnet
ist, befindet sich etwa unterhalb vom Rücklaufanschluss 86 des
Wärmetauschers 22,
so dass das in die obere Wasserkammer 68 eintretende kalte
Heizwasser im Gegenstrom zu den heißen Verbrennungsgasen durch
die hintere Hälfte 76 dieser Wasserkammer 68 strömt und nach
dem Gegenstromprinzip aufgeheizt wird.
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Wie
am besten in 7 und 8 dargestellt,
sind die beiden Zwischenwände 100 und 102 zwischen
dem Wärmetauscherraum 72 und
der oberen bzw. unteren Wasserkammer 68 bzw. 70 nicht
parallel zur horizontalen Trennebene 54 zwischen dem Oberteil 50 und
dem Unterteil 52 des Wärmetauschers 22 ausgerichtet,
sondern zur Seite der Gasauslassöffnung 108 hin
leicht nach unten geneigt, so dass zwischen der Gaseinlassöffnung 104 und
der Gasauslassöffnung 108 eine
absteigende Gasführung
durch den Wärmetauscherraum 72 erzielt
wird und das entstehende Kondensat entlang der geneigten unteren
Zwischenwand 102 zu einem unterhalb von der Gasauslassöffnung 108 angeordneten
Kondensatablauf 112 fließen kann.
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Um
die Wärmeübertragung
von den heißen Verbrennungsgasen
in das Heizwasser zu verbessern, ist der Wärmetauscherraum 72 mit
einer Vielzahl von stiftförmigen
Wärmeübertragungselementen 114 bestückt, die
jeweils mit ihrer Wurzel an einer der beiden Zwischenwände 100, 102 zwischen
dem Wärmetauscherraum 72 und
der oberen bzw. unteren Wasserkammer 68 bzw. 70 angeformt
sind und von oben bzw. unten in den Wärmetauscherraum 72 ragen,
wodurch dort die von den Verbrennungsgasen umspülte Oberfläche des Wärmetauschers 22 vergrößert wird.
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Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Wärmetauscher 22 weisen
die stiftförmigen
Wärmeübertragungselemente 114 einen
zylindrischen Querschnitt auf und sind so angeordnet, dass sich
die von oben bzw. von unten in den Wärmetauscherraum 72 ragenden
Elemente 114 jeweils paarweise gegenüberliegen und ihre freien Enden
einen kleinen Abstand voneinander aufweisen. Alternativ sind jedoch auch
andere Querschnittsformen möglich,
wie zum Beispiel polygonale oder ovale Querschnittsformen. Außerdem ist
an Stelle einer gegenüberliegenden Anordnung
der oberen und der unteren Wärmeübertragungselemente 114 auch
eine kammartig ineinander greifende Anordnung möglich. Diese letztere, in der
Zeichnung nicht dargestellte Anordnung hat den Vorteil, dass zum
einen der seitliche Abstand zwischen benachbarten Elementen 114 des
Oberteils 50 bzw. des Unterteils 52 vergrößert wird,
was die Herstellung der beiden Teile 50, 52 im
Sandgussverfahren erleichtert, und dass die Elemente 114 zum
anderen von den Verbrennungsgasen abwechselnd an ihren kälteren Wurzeln
und ihren wärmeren
freien Enden angeströmt
werden, wodurch sich einerseits die Verbrennungsgase insgesamt auf
ein homogeneres Temperaturniveau abkühlen und sich andererseits die
freien Enden der Elemente 114 nicht zu stark aufheizen
können.
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Um
zu erreichen, dass die Verbrennungsgase trotz eines längeren Strömungswegs
am äußeren Umfang
des Wärmetauscherraums 72 über dessen gesamte
radiale Erstreckung im Wesentlichen dieselbe Strömungsgeschwindigkeit aufweisen,
weist der Wärmetauscherraum 72 einen
in radialer Richtung nach außen
größer werdenden
trapezförmigen
Querschnitt auf, so dass der Strömungswiderstand
von seinem äußeren Umfang
zu seinem inneren Umfang hin zunimmt. Alternativ oder zusätzlich kann
dieselbe Wirkung auch dadurch erzielt werden, dass man den Querschnitt
der Wärmeübertragungselemente 114 und
damit deren angeströmte
Fläche
von außen nach
innen größer macht.
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Um
zu verhindern, dass es direkt hinter der Gaseinlassöffnung 104 zu
einer übermäßigen Aufheizung
der Wärmeübertragungselemente 114 durch die
aus dem Brennraum 56 in den Wärmetauscherraum 72 einströmenden heißen Verbrennungsgase kommt,
sind dort entweder keine derartigen Elemente 114, wie in
der Zeichnung dargestellt, oder nur kürzere Elemente vorgesehen,
aus denen die Wärme schneller
an das Heizwasser in den Wasserkammern 68, 70 abgegeben
werden kann.
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Vor
der Montage des Oberteils 50 und des Unterteils 52 des
Wärmetauschers 22 werden
im Bereich der inneren Wasser- und Gasdurchführungen 88, 94 bzw. 110 geeignete
Metallhülsen
in die Teile 50, 52 eingesetzt, die für einen
wasser- bzw. gasdichten Transport des jeweiligen Mediums sorgen.
Um den Eintritt von heißen
Verbrennungsgasen aus dem Brennraum 56 in den Wärmetauscherraum 72 nur
im Bereich der Gaseinlassöffnung 104 zuzulassen,
werden die beiden Halbschalen des Oberteils 50 und des Unterteils 52 in
der Trennebene 54 mit Hilfe einer in eine Rille 116 zwischen
den beiden Halbschalen eingelegten Dichtschnur (nicht dargestellt)
entlang der Umfangswand 62 und der Verlängerung 106 gegeneinander
abgedichtet. Zur Abdichtung nach außen zum Deckel 16 des
Speicherbehälters 12 hin
ist dort ebenfalls eine umlaufende Dichtschnur (nicht dargestellt)
vorgesehen, die in eine entsprechende Rille 118 (3 und 6)
eingelegt wird.
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Der
innerhalb des Tauchrohrs 26 angeordnete Sekundärwärmetauscher 28 dient
ebenso wie der außerhalb
des Tauchrohrs 26 angeordnete Ladewärmetauscher 30 zur
Erwärmung
des Speicherwassers 14, aus dem die gespeicherte Wärme bei
abgeschaltetem Brenner 20 über den Brauchwasserwärmetauscher 34 an
das Brauchwasser 120 bzw. bei geringem Leistungsbedarf
auch durch Umwälzung
des Heizwassers bei abgeschaltetem Brenner 20 in den Heizkreislauf 24 eingespeist
werden kann.
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Die
Einrichtungen 38 zum Ableiten des Kondensats aus dem Wärmetauscherraum 72 bestehen im
Wesentlichen aus dem Kondensatablauf 112 in Form eines
in einem massiven Teil der Zwischenwand 102 zwischen dem
Wärmetauscherraum 72 und
der unteren Wasserkammer 70 ausgesparten Rohrbogens, dessen
trichterförmig
erweitertes oberes Ende an der tiefsten Stelle des Wärmetauscherraüms 72 mündet und
dessen unteres, radial nach außen
weisendes Ende sich bis zur Außenseite
der äußeren Umfangswand 82 des
Wärmetauschers 22 erstreckt,
einem mit dem Ende des Kondensatablaufs 112 verbundenen
Rohrstück 122 (1),
das sich oberhalb des Wasserspiegels des Speicherwassers 14 durch
den Speicherbehälter 12 und
dessen Umfangswand 32 hindurch nach außen erstreckt, sowie einem
am Ende des Rohrstücks 122 auf
der Außenseite
des Speicherbehälters 12 angebrachten Kondensatsiphon 124,
von wo das Kondensat durch einen Kondensatablaufschlauch 126 zu
einer Abwasserleitung geleitet wird.
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Wie
in 1 dargestellt, erfolgt die Befüllung des Speicherbehälters 12 mit
dem Speicherwasser 14 durch die Ausgleichsleitung 42 nur
bis knapp unterhalb der unteren Stirnwand 58 des Unterteils 52 des
Brennwertkessels 18, so dass an Stelle des zuvor beschriebenen
Kondensatablaufs 112 auch eine an der Unterseite des Primärwärmetauschers 22 angeordnete
Kondensataustrittsöffnung
vorgesehen werden kann, durch die das im Wärmetauscherraum 72 gebildete
Kondensat aus dem Wärmetauscher 22 ins
Speicherwasser 14 abtropfen und zugleich für eine automatische
Wassernachfüllung
im Behälter 12 sorgen
kann.
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Das
an die Solarpaneele der Heizungsanlage angeschlossene Schichtungsrohr 36 wird
durch einen Vorlaufanschluss 128 im Deckel 16 des Speicherbehälters 12 mit
erwärmtem
Heizwasser aus den Solarpaneelen beschickt. Nach seinem Hindurchtritt
durch das Schichtungsrohr 36 strömt das abgekühlte Heizwasser
durch einen im unteren Teil der Umfangswand 32 des Speicherbehälters 12 angeordneten
Rücklaufanschluss 130 wieder
in die Solarpaneele zurück.
Die Regelung des Solarkreislaufs erfolgt mit Hilfe eines Wärmefühlers 132.