DE1901160C3

DE1901160C3 - Brauchwasserheizsystem für die Temperaturregelung von Gebäuden

Info

Publication number: DE1901160C3
Application number: DE1901160A
Authority: DE
Inventors: James R. Palos Verdes Calif. Piper (V.St.A.)
Original assignee: Balance-Flo Inc Newport Beach Calif (vsta)
Current assignee: Balance-Flo Inc Newport Beach Calif (vsta)
Priority date: 1968-01-10
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2000109A1; US3526361A; DE1901160A1; JPS5110027B1; DE1901160B2; NL6900482A; GB1210830A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Brauchwasserheizsystem für die Temperaturregelung von Gebäuden gemäß dem Oberbegriff des Palentanspruchs 1.

Bei einem derartig bekannten Heizsystem (US-PS 15 040) wird eine Pumpe durch einen Elektromotor «ngetrieben, wobei eine Steuerung über einen thermostatisch betätigten Schalter erfolgt. Daraus läßt sich erkennen, daß die Pumpe intervallmäßig betrieben wird. Bei diesem System ist es schwierig, wenn nicht gar unmöglich, einen steten, unveränderten Fluß durch die einzelnen parallelen Schleifen des Heizsystems aufrechtzuerhalten. Das beruht auf der Tatsache, daß jede parallele Schleife ständig die gleiche, durch sie hindurchfließende Wassermenge aufweisen muß, um an •Ilen Stellen des Systems konstante Temperaturen aufrechtzuerhalten. Falls Ventile vorgesehen sind, so wird ein Einstellen der Ventile einer Leitungsschleife stets darauf hinauslaufen, daß sich die durch die anderen Schleifen fließende Wassermenge ebenso ändert. Bei Systemen dieses Typs entstehen oft Bereiche sich stauenden Wassers. Dadurch ergibt sich ein unterbrochener Betriebsablauf des Systems und außerdem eine bakterielle Gefährdung des Brauchwassers^ welches gegebenenfalls auch als Trinkwasser Verwendet werden soll. Demzufolge sind alle Systeme mit parallelen Schleifen äußerst gefährlich und im Hinblick auf den Betrieb unzuverlässig.

Aus clef Zeitschrift »Wärme und Kälte«, Nr- 10/11 1966, Seite 182 ergibt sidh bereits ein BraüchWassefsystem, welches auf eine Eninahmctcmperaiur bis zu 65°C

ausgelegt ist.

Aus der Zeitschrift »öl- und Gasfeuerung«, 1967, Abb. |9, Seite 368 ergibt sich bereits ein Grundschema einer von der Brauchwasserversorgung unabhängigen Einrohrheizanlage mit in Reihe geschalteten Konvektoren.

Aus der GB-PS 7 58 919 ergeben sich Wärmetauscher, die parallel mit anderen Elementen des Systems, wie z. B. dem Heißwasserbehälter und einem Ausdehnungsgefäß bzw. Überlauftank, angeordnet sind, und somit an gewissen Stellen des Wasserkreislaufs einen Stau herführen können. Somit ist es für bekannte »Parallelsysteme« dieses Typs wichtig, eine angemessene Zirkulation durch Konvektionsströme sicherzustellen, und das Wasser auf einem extrem hohen Temperaturwert zu halten, um ein Abtöten von Bakterien zu sichern, falls das System zur Trinkwasserversorgung verwendet werden soll.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brauchwasserheizsystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß mit einfachen Mitteln eine Verknüpfung des Heiz- und Brauchwassersystems eines Gebäudes verknüpft werden kann, und dabei unter Gewährleistung eines einwandfreien Betriebsablaufes sowohl für den Brauchwasser- als auch für den Heizbereich das Auftreten eines Wasserslaus im System vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelös».

Gemäß dieser Lösung sind die Wärmetauscher in Reihe in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet. Durch diese Reihenschaltung innerhalb des Rohrleitungssystems, dessen Wasser kontinuierlich durch die Pumpe zirkuliert, vermeidet die vorgenannten Stauproblcme, die bei einem System mit Trink- bzw. Brauchwasser nicht auftreten dürfen.

Das Wasser zirkuliert gemäfl dem erfindungsgemäßen System kontinuierlich durch _ä?den der in Reihe angeordneten Wärmetauscher, wodurch die Temperatur auf einen Wert von weniger als 66⁰C gehalten werden kann. Eine kontinuierliche Zirkulation durch jeden der in Reihe angeordneten Wärmetauscher vermeidet Stauwasser im System. Die kontinuierliche Zirkulation des Wassers muß auch dann nicht unterbrochen werden, wenn beispielsweise die Beheizung eines Raumes im System unterbrochen werden soll. Für diesen Fall kann lediglich das Gebläse, sei es durch eine Thermostatsteuerung oder sei es durch eine thermosialunabhängige F.inrichtung abgeschaltet werden. Dies bedeutet, daß bei dem beanspruchten System bei der Abschaltung der Heizung eines bestimmten Raumes in diesem System kein Stau innerhalb der Wasserleitung auftreten muß.

Dadurch, daß die Anlage mit einer Temperatur zwischen 60 und bb"C betrieben werden kann, setzen sich Verunreinigungen im wesentlichen nicht an den Rohrinnenwandungen lest, so daß diese relativ sauber bleiben. Bei dem erfindungsgemäßen Heizsystem sind kostspielige Ventile, wie sie normalerweise bei Strömungsheizsystemen notwendig sind, überflüssig* Ferner sind bei Beheizsyslemen mit forcierter Luftströmung auftretende Luftschäehte eliminiert Da derartige Luftschacht^ nicht auftreten* ist die durch die Luflslfö* mung sich ergebende Geräuschbildung äußerst minimal.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unleransprüchen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines

Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform eines in einem Gehäuse eingebauten Heizsystems gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine perspektivicche Teilschnittansicht des in F i g. 1 dargestellten Heizsystems,

Fig.3 eine Schnittansicht des Wärmeaustauschers entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig.4 eine schematische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Heizsystems mit einem innerhalb der Decke des zu beheizenden Raumes angeordneten Wärmeaustauscher und

Fi g. 5 eine schematische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Heizsystems mit einem in einer Seitenwandung des zu beheizenden Raumes angeordneten Wärmeaustauscher.

Im folgenden soll auf die Zeichnung Bezug genommen werden, in welcher ein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Heizsystem dargesteiit ist, das eine in einem geschlossenen Kreislauf geführte Rohrleitung 11 für das Hindurchleiten des Heißwassers durch das Gebäude aufweist. Zur Vermeidung von Korrosion besteht die Rohrleitung 11 vorzugsweise aus Kupfer.

In Serie mit der Rohrleitung 11 ist ein Heißwasserbereiter 12 vorgesehen, wie er bei normalen Heizwassersystemen für Trinkwasser verwendet wird, wodurch das Wasser auf eine Temperatur zwischen 60 und 66⁰C erhitzt wird. Der Heißwasserbereiter 12 erwärmt jo einerseits das bereits in dem System 10 zirkulierende Wasser, andererseits Frischwasser, das durch eine mit der Rohrleitung 11 verbundene, direkt stromaufwärts von dem Heißwasserbereiter 12 angeordnete Wasserversorgungsleitung 13 zuströmt. Vorzugsweise ist der Heißwasserbereiter 12 derart ausgebildet, daß sich eine sehr rasche Wassererwärmung einstellt. Während der Thermostat des Heißwasserbereiters 12 im allgemeinen ausreicht, um denselben einzuschalten, sobald das zirkulierende Wasser zu kalt ist bzw. sobald beim Abzapfen von heißem Wasser an einem Heißwasserhahn Frischwasser zugeführt wird, können innerhalb des Systems 10 zusätzliche Steuerelemente vorgesehen sein, um einen Temperalurabfall des zurückströmenden Heißwassers möglichst schnell zu erfassen.

Innerhalb des Systems 10 sind verschiedene Zweigleitungen 14 bzw. Hähne vorgesehen, an welchen je nach Wunsch Heißwasser für häusliche Verwendungen entnommen werden kann. Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, kann an der Rohrleitung 11 ein Entlüftungsventil 14a vorgesehen sein, um innerhalb des Systems vorhandene Luft abzulassen. Normalerweise wird jedoch diese Luft bereits durch die Hähne 14 nach außen geführt

Um das Wusser kontinuierlich durch die Leitung 11 ?u zirkulieren, ist innerhalb der Rohrleitung 11 eine Pumpe 15 angeordnet, die vorzugsweise zwei Geschwindigkeitsbereiche aufweist, damit das Heißwasser langsamer zirkuliert werden kann, solange geringfügige oder keine Heizwärme erforderlich ί?ί bzw. ein größeres Volumen &q ium Zirkulieren gebracht werden kann, sobald ein hoher Bedarf art Heizwärme benötigt wird. Ein auf die Temperatur des zurückströmenden Heißwassers an* sprechender, die Pumpe 15 steuernder Thermostat 15a ist an der Rohrleitung 11 kurz Vor dem Rückführpunkt des Heißwassers zu dem Heißwasserbereiter 12 angeordnet.

Der ifi Fig.2 dargestellte Wärmetauscher 20 weist eine Heizschlange 21 auf, die in Serie mit dem System 10 angeordnet ist Die innerhalb des Systems 10 vorhandene Anzahl der Wärmetauscher hängt von der benötigten Wärmemenge zum Heizen des Gebäudes ab. Die vorzugsweise ebenfalls aus Kupfer hergestellte Heizschlange 21 ist zwischen einem Paar von parallelen, strukturellen Elementen - beispielsweise Bodenträgern 22 — in der Nsine eines zu beheizenden Raumes des Gehäudes angeordnet. Gegenüber der Heizschlange 21 - d. h. zwischen den Bodenträgern 22 - ist auf der anderen Seite des Raumes eine Trennwand 23 angeordnet, die mit einer als Lufteinlaß dienenden Öffnung 24 versehen ist Der Boden 25 des Raumes und eine dazu parallel verlaufende Wandung 26 bilden eine Kammer 27, die seitlich von den Bodenträgern 22, der Trennwand 23 und der Wärmetauscherschlange 21 begrenzt ist Außerhalb der Karnmei 27 ist ein elektrisches Gebläse 28 an der anderen Seite der Trennwand 23 angeschlossen. Das Gebläse 28 wird durch eine innerhalb des Raumes an--ordnete Thermostatsteuerung 28a gesteuert. Der Liftauslaß des Gebläses 28 ist mit der Öffnung 24 der Trennwand 23 verbunden, so daß sich innerhalb der Kammer 27 ein durLh das Gebläse 28 erzeugter Luftstrom ergibt. Die Kamm ' 28 ist genügend groß, damit eine relativ langsame Luftbewegung innerhalb derselben stattfindet. Demzufolge ist der Wärmeaustausch zwischen der Luft und der Heizschlange 21 sehr gut wobei nur eine geringe Luftturbulenz in der zu heizenden Zone eintritt. Dabei muß die ganze durch die Kammer strömende Luft an der Heizschlange 21 vorbeistreichen, bevor dieselbe in den zu erwärmenden Raum gelangt.

Zwischen den Trägern 22 sind an gegenüberliegenden Enden des Raumes innerhalb des Bodens Gitter 29, 30 angeordnet. Während das Gitter 29 das Einsaugen von kalter Luft aus dem Flaum in Richtung des Gebläses 28 ermöglicht, erlaubt das Gitter 30 das Ausströmen der erwärmten Luft in Richtung des zu beheizenden Raumes. Eine Falltür 31 gewährleistet den Zugang zu dem elektrischen Gebläse 28 für Überwachungs- und Reparaturzwecke. Die Kammer 27 kann mit einer isolation 32 — beispielsweise Fiberglas - versehen sein, damit die Wärmeverluste kleingehalten werden. Um Staubentwicklung zu verhindern, sind zwischen dem Gebläse 28 und dem Gitter 29 ein Filter 33 vorgesehen, so daß die gesamte Luft vor dem Einströmen in die Kammer 27 gefiltert wird.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Elementen kann das Warmwasser des Heizsystems 10 durch konventionelle Wärmetauscher zum Erwärmen anderer Elemente

- beispielsweise des Wassers eines Schwimmbeckens

- verwendet werden. Dibei wird selbstverständlich das Was^r.r des Schwimmbeckens von dem trinkbaren Heißwasser getrennt gehalten.

Abgewandelte / usführungsformen des ricizsystems sind in Fig.4 und 5 gezeigt, in welchen der Wärmetauscher 20 wahlweise in der Decke oder einer Seitenwandung des Gebäudes angeordnet ist. Vorhandene strukturelle Llemente - wie für die Konstruktion des Gebäudes verwendete Deckenträger oder Wandstützen - können für die Ausbildung der Kammer 27 Und die Inslallation des Wärmetauschers *J0 verwendet werden.

Während die Heizschlange 21 als einfache, in Serie mit der Rohrleitung 1 ί liegende Rohrschlange beschrieben worden ist, so ist es einleuchtend, daß ebenfalls zwei öder mehrere Heizschlangen bzw, Rohrleitungsabschnitte verwendet werden können, wobei trotzdem die

Serienanordnung des ganzen Systems aufrechterhalten wird.

Die Betriebsweise des Heizsystems ist wie folgt:
Durch den Heißwasserbereiter 12 erhitztes Wasser wird mittels der Pumpe 15 kontinuierlich in einem geschlossenen Kreislauf durch die Leitung 11 gepumpt. Das gesamte heiße Wasser strömt durch die Heizschlange 21, die in Serie mit der Rohrleitung 11 angeordnet ist. Sobald eine Erwärmung eines Raumes notwendig ist, schaltet der Thermostat 28a das Gebläse 28 ein, wodurch kalte Luft durch das Gitter 29 aus dem Raum abgesaugt und durch die Kammer 27 in Richtung der Heizschlange 21 gedrückt wird. Dabei wird die Luft erwärmt, die dann durch das Gitter 30 in den Raum zurückgeblasen wird. Sobald der Raum genügend erwärmt ist, schaltet der Thermostat 28a das Gebläse 28 ab, so daß das Einströmen Votf heißer Luft ifi den Räum unterbrochen wird. Das heiße, kontinuierlich auf etwa 6Ö bis 66°C gehaltene Wasser strömt jedoch weiterhin durch die Heizschlange 2L Somit wird die Raumtemperatur im Gegensatz zu Dampf- und Strahlungsheizsystemen nicht beeinflußt, wenn das Gebläse 28 ausgeschaltet wird. Dies gilt ebenfalls während der Somfhefrnonatej iri welchen eine Erwärmung des Raumes im allgemeinen nicht als wünschenswert erscheint;

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brauchwasserheizsystem für die Temperaturregelung von Gebäuden mit einer geschlossenen Rohrleitung für Wasser, einer Wasserpumpe für die Wasserzirkulation in der Rohrleitung, einem Heißwasserbereiter und einem Thermostat in der Rohrleitung zur Konstanthaltung der Wassertemperatur auf einem vorgegebenen Wert, mehreren ι ο Wärmetauschern, einem jedem Wärmetauscher zugeordneten, separat betreibbaren Gebläse zur Luftzirkulation entlang dem Wärmetauscher in den Bereich, in welchem die Temperatur geregelt werden soll, wenigstens einer Zweigleitung zur wahlweisen Entnahme von Brauchwasser, und einer Wasserversorgungsleitung zum Nachfüllen des entnommenen Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (11) eine einzige kontinuierliche Schleife enthält, die Wasserpumpe (15) koniinuierüch Wasser in der schieifenförrnigen Rohrleitung (11) zirkuliert, jeder der Wärmetauscher (20) in der schleifenförmigen Rohrleitung (11) in Reihe angeordnet ist, und die Gebläse (28) thermostatisch gesteuert betreibbar sind.

2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserpumpe (15) hinsichtlich ihrer Durchflußmenge steuerbar ist.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserversorg igsleitung (13) im Bereich der Rückführung des Warmwassers in den Heißwasserbereiter (12) mit dem Heizsystem (10) verbunden ist.