DE1944439U

DE1944439U - Heizzelle.

Info

Publication number: DE1944439U
Application number: DEB65528U
Authority: DE
Inventors: Roland Bernhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-03-15
Filing date: 1966-03-15
Publication date: 1966-08-18

Description

Die Neuerung betrifft eine Heizzelle, die aus einem Heizmittel*· --Zu- und -Abfluss, Anschlüssen für eine mit dem Heizmittel "betriebe-" ne Raumheizung und einer Warmwasserbereitungseinrichtung mit einem Wärmetauscher, der einerseits an den Heizmittel-Zu- und »«Abfluss _: und andererseits über einen Vorratsbehälter an einen Kaltwasserzufluss und eine Warmwasserentnahme angeschlossen ist, besteht, wobei im Vorratsbehälter ein temperaturempfindliches Sehaltelement an- : geordnet ist.

Bekanntlich fallen bei sogenanntem "hartem" Wasser unlösliche Fiederschläge, sogenannter "Kalk" aus, sobald die Temperatur über 60 C steigt. Wenn also ein solcher Niederschlag, das sogenannte"Verkalken" ■vermieden werden soll, muss dafür gesorgt werden, dass die Temperatur

des Warmwassers im Wärmetauscher nicht über 60 steigt. Die Temperatur des Heizmittels kann selbstverständlich darüber liegen, auch wenn als Heizmittel Heißwasser verwendet wird, da aus diesem eventuelle Niederschläge bereits während der Erhitzung ausgefallen sind.

Wenn das Warmwasser im Wärmetauscher zu warm wird, wird auch das dann stehende Wasser im Vorratsbehälter erwärmt, und zwar sammelt sieh die Wärme bekanntlich an der höchsten Stelle. Neuerungsgemäss wird deshalb eine Heizzelle der eingangs genannten Art so ausgebildet, dass das temperaturempfindliehe Sehaltelement am höchsten Punkt des Vorratsbehälters mindestens so hoch wie der höchste Punkt des Wärmetauschers angeordnet ist· Damit ist gewährleistet, dass das temperaturempfindliche Schaltelement immer am wärmsten Punkt des Kreislaufes liegt, so dass es bei unzulässigen Temperaturerhöhungen sofort ansprechen kann.

Das Ansprechen des temperaturempfindlichen Sehaltelementes besteht darin, die Heizung bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur abzuschalten, im vorliegenden Falle also die Heizmittelzufuhr abzusperren bzw. bei sinkender Temperatur wieder zu öffnen.

Um' eine gute Vorwärmung des Kaltwassers im Vorratsbehälter und damit einen günstigen thermischen Wirkungsgrad zu erreichen, wird in weiterer Ausbildung der Feuerung der Vorratsbehälter unmittelbar an den Wärmetauscher angesetzt. Dabei kann sogar so vorgegangen werden, dass der

Vorratsbehälter über dem Wärmetauscher angeordnet ist..

Übliche Bimetallschalter als temperaturempfindliche Schaltelemente nehmen einen verhältnismässig grossen Raum ein, können also nicht exakt am höchsten Punkt angeordnet werden, weiter arbeiten sie ziemlich langsam. Aus beiden Gründen muss um einen beträchtlichen Sicherheitsfaktor unter der höchstzulässigen Temperatur von 60 G gearbeitet werden. In weiterer Ausbildung der Neuerung wird deshalb als temperaturempfindliches Schaltelement ein temperaturabhängiger Widerstand verwendet, der an einen elektronischen Verstärker angeschlossen ist.

Da ein solches Schaltelement eine sehr kleine Ansprechzeit hat, kann eine grössere Trägheit für die Erwärmung des Warmwassers im Bereich des temperaturempfindlichen Schaltelementes zugelassen werden. In weiterer Ausbildung der Neuerung wird deshalb der Wärmetauseher für das Gegenstromprinzip ausgelegt, das einen wesentlich günstigeren thermischen Wirkungsgrad hat als das Mitstromprinzip, bei dem aber das einlaufende Kaltwasser schwächer erwärmt wird als beim Mitstromprinzip*

Üblicherweise bestehen wasserteehnische Installationen einschliesslich Raumheizungsanlagen aus Eisenrohren oder eisernen Hohlkörpern, und wenn der leichteren Verarbeitung wegen Kupferrohre für den Aufbau der Heizzelle, insbesondere des Durchlauferhitzers, verwendet werden, besteht die Gefahr, dass die angeschlossenen Eisenrohre

elektrolytisch zersetzt:werden* In weiterer Ausbildung der Neuerung wird deshalb die Heizzelle so aufgebaut, dass die Rohrleitungen aus Stahlrohren bestehen.-

Um ständig Warmwasser im Wärmetauscher zu haben, muss ein Kreislauf durch den Vorratsbehälter geschlossen werden, wenn keine Warmwasserentnahme erfolgt. Dieser Kreislauf muss theoretisch unterbrochen werden, wenn Warmwasser entnommen wird, und dazu müsste die Warmwasserentnahme des Wärmetauschers und der Kaltwasserzufluss über ein Doppelkegelrückschlagventil an den Kreislauf angeschlossen werden. ^

Es hat sich jedoch gezeigt, dass es zur einwandfreien Arbeitsweise nicht erforderlich ist, die Warmwasserentnahme während des Entnahme- ; Vorgangs vom Kreislauf zu trennen, es genügt vielmehr, wenn der KaIt*- wasserzufluss vom Kreislauf getrennt wird, wenn Warmwasser entnommen wird. In weiterer Ausbildung der Neuerung wird deshalb der Kaltwasserzufluss über ein Doppelrüekschlagventil einerseits an den Warmwasserentnahmeanschluss des Wärmetauschers und andererseits an den Torrats-: behälter angeschlossen. Ein solches Doppelrüekschlagventil besteht praktisch aus einem T-Stück, in dessen Steg-Teil ein einfaches Rückschlagventil, beispielsweise ein durch Schwerkraft auf seinen Sitz gezogener Kegel, angeordnet ist. : -

Die !Teuerung soll an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden, in. der eine neuerungsgemässe Heizzelle dargestellt ist.

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Die dargestellte Heizzelle besteht ans einem Heizmittel-Zufluss 1 mit einem Absperrventil 2, einem Heizmittel-Abfluss 5 ^mit einem Absperrventil 4, einem Anschluss 5 für den Yorlauf einer mit dem ,Heizmittel betriebenen Eaumheizungsanlage, einem Anschluss 6 für

den Rücklauf von der Eaumheizungsanlage und einem Wärmetauscher 7· S Zwischen dem Heizmittelzufluss 1 und dem Eaumheizungs-Vorlauf-Anschluss 5 sitzt ein Motorventil 8, das in üblicher Weise über einen Eaumthermostaten ein- und ausgeschaltet werden kann.

Der Wärmetauscher 7 ist über ein Motorventil 9 ebenfalls an den Heizmittelzufluss 1 angeschlossen und ist bei 10 an den Heizmittelabfluss 3 angeschlossen, der zurücklaufendes Heizmittel aus der Heizungsanlage, das durch den Anschluss 6 kommt, und rücklaufendes Heizmittel aus dem Wärmetauscher 7 abführt. Unmittelbar neben dem Wärmetauscher 7 ist ein Vorratsbehälter 11 für_Kaltwasser angeordnet, der an das obere Ende der nicht dargestellten Rohrschlange im Wärmetauscher 7 angeschlossen ist. Am unteren Ende ist der Vorratsbehälter 11 über eine Rohrleitung 12 und ein Doppelrückschlagventil 13 mit einem Kaltwasserzufluss 14 mit Absperrventil 15 tnid an das Warmwasserentnahmerohr vom Wärmetauscher 7 angeschlossen. Das Doppelrüekschlagventil ist eine handelsübliche Baueinheit aus einem T-Stück, in dessen zum Zufluss 14 führenden Steg ein KTegelrüekschlagventil eingebaut ist.

An der höchsten Stelle des Vorratsbehälters 11 ist ein temperaturempfindlicher Widerstand 17 angeordnet, der die Form einer in die

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Abdeckung des Torratsbehälters 11 einzuschraubenden Schraube hat, in deren Kopf das eigentliche temperaturempfindliche Element eingesetzt ist. Dieser Widerstand 17 ist mit einem elektronischen Yerstärker 18 in nicht näher dargestellter Weise verbunden, der seinerseits in nicht näher dargestellter Weise mit dem Motorventil 9 verbunden ist, und zwar in der Weise, dass das Motorventil 9 geöffnet wird, sobald die vom temperaturempfindlichen Widerstand 17 festgestellte Temperatur unter einen bestimmten Wert gefallen ist, und das vom Verstärker 18 geschlossen wird, sobald die Temperatur des temperaturempfindlichen Widerstands 17 über einen bestimmten Wert gestiegen ist.

Zur Erläuterung des Betriebes soll vorausgesetzt werden, dass die Absperrventile 2, 4 und 15 offen und eine im Eaumheizungsanschluss vorgesehene Stellmuffe 19 ausreichend weit offen sindf ebenfalls soll zunächst angenommen werden, dass auch die beiden Motorventile 8 und

9 offen sind. Das Heizmittel strömt dann durch den Zufluss 1, das Motorventil 8, die Stellmuffe 19 und den Anschluss 5 iⁿ clie Raumheizungsanlage, und von dort zurück über den Anschluss 6 und den Abfluss 5 zur Heizmittelquelle. Tom zuströmenden Heizmittel zweigt ein Teil vor dem Motorventil 8 in einem T-Stück 20 zum Motorventil 9 ab, und durch dieses hindurch in den Wärmetauscher 7» aus dem es bei

10 heraus kommt und sich mit dem aus der Heizungsanlage durch den Anschluss 6 zurückströmenden Heizungsmittel im Abfluss 3 vereinigt. Während das Motorventil 8 offen ist, läuft ein Betriebsstundenähler 21 j solange das Motorventil 9 offen ist, läuft ein weiterer

Betriebsstundenzähler 22, aus deren Ingaben der Wärmeverbraueh errechnet Tf er den kann.

Das Motorventil 8 wird über einen üblichen Raumthermostaten geöffnet und geschlossen, so dass weitere Erläuterungen hierzu nieht erfor- " derlich sein dürften.

Das Ventil 9 wird geschlossen, sobald der temperaturempfihdliche "Widerstand über die eingestellte Temperatur hinaus erwärmt wird, und zwar über den elektronischen Verstärker 18, dessen Wirkungsweise hier nieht näher erläutert zu werden braucht.

Wenn aus dem Anschluss 16 Warmwasser entnommen wird, indem ein nicht dargestelltes Absperrventil geöffnet wird, so entsteht in der Rohrschlange des Wärmetauschers 7 und damit im Torratsbehälter 11 und der Leitung 12 ein Unterdruck, so dass der Überdruck vom Kaltwasserzufluss 14 das Rückschlagventil im Doppelrückschlagventil 13 anheben und Kaltwasser nachströmen kann. Das Nachströmen erfolgt so lange, wie Warmwasser entnommen wir df das nachströmende Kaltwasser wird im Wärmetauscher durch das einströmende Heizmittel auf die gewünschte Temperatur erwärmt.

Wird die Entnahme von Warmwasser beendet, so baut sieh sofort im Wärmetauscher 7> und damit im Vorratsbehälter 11 und in der Rohrleitung 12 der gleiche Druck auf, wie er in der Kaltwasserzuleitung 14 herrscht, dementsprechend schliesst das Rückschlagventil im Doppel-

rückschlagventil 15· Es ist jetzt ein geschlossener Kreislauf vorhanden vom Warmwasserentnahmeansehluss 16 über ein T-Stück 23, das Boppelrücksehlagventil 13, die Leitung 12, den Torratsbehälter 11 und die daran ange sch los seiie Rohrschlange im Wärmetauscher 71 die an dem Warmwasserentnahmeanschluss 16 über das T-Stück 23 angeschlossen ist. In diesem Kreislauf herrscht praktisch an allen Stellen gleicher Druck, so dass warmes Wasser ungestört nach oben steigen und kaltes Wasser nach unten sinken kann. Nach oben steigendes warmes Wasser kommt aber zwangsläufig an den temperaturempfindlichen Widerstand 17» und sobald die Temperatur dort den vorgegebenen Wert von 40 C übersteigt, spricht der Widerstand 17 an und über den Verstärker 18 wird das Motorventil 9 geschlossen, so dass kein Heizmittel mehr zuströmt.Da trotz des Abschaltens des Heizmittelstromes infolge der Trägheit die Temperatur des Warmwassers weiter steigt, ist der Temperaturwert an dem temperaturempfindlichen Widerstand niedriger gewählt (40 C), damit das Warmwasser letztlieh die Temperatur von 60 nicht übersteigt. _ - .

Wenn durch die üblichen Wärmeverluste die Temperatur am Widerstand-,.1,7.""■-." ^:;-"= sinkt, wird das Motorventil 9 wieder kurzzeitig geöffnet, bis die Temperatur den gewünschten Wert erreicht hat und so fort, so dass dauernd Warmwasser zur Verfugung steht. _'--...

Wird wieder Warmwasser entnommen, so fällt auch die Temperatur am Widerstand 17 schnell wieder unter den gewünschten Wert, daraufhin wird- das Motorventil 9 wieder geöffnet und zuströmendes Heizmittel kann das- _: · r durchlaufende Kaltwasser erwärmen.

Statt, wie dargestellt, im Mitstromprinzip zu arbeiten, d.h. das.--..- ." Heizmittel in der"gleichen Richtung durch den Wärmetauseher 7 strömen zu lassen wie das zu erwärmende Kaltwasser, ist es zur Erhöhung des '-'-'--■_

thermischen Wirkungsgrades zweekmässig, im G-egenstromprinzip zu arbeiten. Dazu braucht nur der Heizmittelzufluss an den Anschluss 3 und der Heizmittelabfluss an den Anschluss 1 angeschlossen zu werden j dabei ändert sich natürlich auch die Strömungsrichtung in der angeschlossenen Raumheizungsanlage.

.../ Schutzansprüehe

Claims

PATENTANWALT Rft. H 1 5 US*1 5. 3. 61

.DIPL-I-NG. H. KLAUS BERNHARDT

8000MONCHENaS-MAiNZERSTR-S B4 G1 B/'

S*

Sehutzansprüche

1. Heizzelle, "bestehend aus einem Heizmittel-Zu- und -Abfluss, Anschlüssen für eine mit dem Heizmittel betriebene Raumheizung und einer Warmwasserbereitungseinrichtung mit einem Wärmetauscher, der einerseits an den Heizmittel-Zu- und -Abfluss und andererseits über einen Vorratsbehälter an einen Kaltwasserzufluss und eine Warmwasserentnahme angeschlossen ist, wobei im _: ■Vorratsbehälter ein temperaturempfindliches Schaltelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliche Schaltelement am höchsten Punkt des Vorratsbehälters, mindestens so hoch wie der höchste Punkt des Wärmetauschers angeordnet ist«

2. Heizzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter unmittelbar an den Wärmetauscher angesetzt ist.

5. Heizzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter über dem Wärmetauscher angeordnet ist. :

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4· Heizzelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliehe Schaltelement ein temperaturabhängiger Widerstand ist, der an einen elektronischen Verstärker angeschlossen ist. _:

5· Heizzelle nach einem der Ansprüche 1 - 4> dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher für das Gegenstromprinzip ausgelegt ist.

6. Heizzelle nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass die !Rohrleitungen aus Stahlrohren bestehen.

7. Heizzelle nach einem der Ansprüche 1 « 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltwasserzufluss über ein Boppelruckschlagventxl einerseits an den Warmwasserentnahmeanschluss des Wärmetauschers und andererseits an den Vorratsbehälter angeschlossen ist.