DE19510876A1 - Umlaufwasserheizer zur Bereitung von Brauch- und Heizwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umlaufwasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei solchen Umlaufwasserheizern ergibt sich das Problem, daß die für die Bereitung von Brauchwasser erforderliche Brenner­ leistung meist erheblich größer ist als die für die Bereitung des Heizwassers erforderliche Leistung. Dies trifft besonders für die Auslegung von kleineren Heizungsanlagen von 5 bis 10 kW, wie zum Beispiel für ein kleineres Einfamilienhaus oder eine für eine Wohneinheit konzipierte Etagenheizung zu.

Da weiter der Brauchwasserbedarf meist nur kurzzeitig gegeben ist, wird ein solcher auf den dafür notwendigen Leistungsbedarf von zum Beispiel 18 kW konzipierter Brenner während des größten Teiles seiner Betriebszeit mit einer relativ kleinen Teil last betrieben, wodurch sich ein schlechter Wirkungsgrad ergibt. Au­ ßerdem kommt es bei solchen Umlaufwasserheizern aufgrund der ungünstigen Dimensionierung des Brenners zu häufigen Betriebs­ unterbrechungen und daher zu einem, durch die häufigen Start­ phasen bedingten, erhöhten Ausstoß von Schadstoffen in Form von unverbrannten Kohlenwasserstoffen.

Aufgrund des Trends zu einer besseren Wärmedämmung der Häuser und Wohnungen einerseits und gestiegenen Warmwasserverbrauches andererseits vergrößert sich der Unterschied zwischen dem Lei­ stungsbedarf für die Heizung und jenem für die Brauchwasserbe­ reitung, wodurch sich das oben aufgezeigte Problem verschärft. So ist es bei entsprechender Wärmedämmung möglich bei einer Wohneinheit mit 120 bis 150 m² mit einer Heizleistung von ca. 5 kW das Auslangen zu finden, wogegen für die Brauchwasserberei­ tung mit herkömmlichen Umlaufwasserheizern mit einem Leistungs­ bedarf von ca. 25 kW gerechnet werden muß. Da der Brauchwasser­ bedarf meist nur relativ kurzzeitig auftritt, ergibt sich das Problem, daß der Brenner über lange Zeit nur mit sehr kleiner Leistung oder in einem Intervallbetrieb mit kurzen Betriebszei­ ten betrieben werden kann. Dabei ergibt sich eine Verminderung des Wirkungsgrades beziehungsweise ein erhöhter Schadstoffaus­ stoß.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ei­ nen Umlaufheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der es erlaubt, den Brenner im wesentlichen auf den Heizbedarf der angeschlossenen Heizungsanlage zu dimensionieren und trotzdem ausreichend Brauchwasser mit genügender Temperatur und ausrei­ chendem Durchsatz bereitstellen zu können.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Umlaufheizer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, daß bei feh­ lendem Heizbedarf der Speicher aufgeladen werden kann. Die in diesem gespeicherte Wärme kann bei einer Zapfung von Brauchwas­ ser zusätzlich zur Leistung des Brenners für die Bereitung des Brauchwassers genutzt werden. Dabei ist es ohne weiteres mög­ lich, für die Bereitung des Brauchwassers ein Mehrfaches der Leistung des Brenners kurzzeitig zur Verfügung zu stellen.

Bei einer unterhalb der Nennlast des Brenners liegenden erfor­ derlichen Heizleistung ist es möglich, den Speicher mit einem Teilstrom des zirkulierenden Trinkwassers (Brauchwassers) auf­ zuladen.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale ist es auch möglich, im Sommerbetrieb, d. h. bei über längere Zeit fehlendem Heizbedarf, Brauchwasser für kürzere Zapfungen allein über den Speicher zu bestreiten, wobei das im Speicher gespeicherte Was­ ser über den Primärwärmetauscher der Zapfleitung zugeführt wer­ den kann. Auch im normalen Winterbetrieb ist es möglich, bei einer Zapfung während einer Stillstandsphase des Brenners das Brauchwasser dem Speicher zu entnehmen und auf einen Start des Brenners zu verzichten. In jedem Fall ist es dadurch sicherge­ stellt, daß nicht bei jeder Zapfung von Brauchwasser der Bren­ ner gestartet werden muß. Dadurch wird der bei jedem Start des Brenners anfallende Schadstoffausstoß vermieden. Außerdem füh­ ren häufige Starts des Brenners zu einem Absinken des Wirkungs­ grades.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß während einer Zapfung die Temperatur des dem Primärwärme­ tauscher zuströmenden Wasser begrenzt werden kann, um eine Überhitzung des Brauchwassers und damit eine Verkalkung des Primärwärmetauschers zu vermeiden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen erfindungsgemäßen Wasserheizer zeigt.

Ein Primärwärmetauscher 1 ist von einem Brenner 2 beaufschlag­ bar, der über ein Gasventil 3 mit Gas versorgbar ist. Der Primärwärmetauscher 1 ist auslaufseitig mit einer Zapflei­ tung 4 und einem Umschaltventil 5 verbunden. An dieses Um­ schaltventil 5 ist über eine Leitung 6 ein Speicher 7 ange­ schlossen, der mit einer Wärmedämmung 8 versehen ist. Dabei mündet die Leitung 6 im oberen Bereich des Speichers 7.

Im unteren Bereich des Speichers 7 ist eine Leitung 9 ange­ schlossen, die in die zum Primärwärmetauscher 1 zurück führende Leitung 10 zwischen einem Sekundärwärmetauscher 11 beziehungs­ weise dessen Primärzweig 12 und einer Umwälzpumpe 13 einmündet. Dabei ist zwischen der Umwälzpumpe 13 und dem Primärwärmetau­ scher 1 ein Rückschlagventil 14 angeordnet.

Der Sekundärzweig 16 des Sekundärwärmetauschers 11 ist über eine Vor- und eine Rücklaufleitung 17, 18 mit einer Heizungsan­ lage 19 verbunden, wobei in der Vorlaufleitung 17 eine Umwälz­ pumpe 20 angeordnet ist.

Der Speicher 7 ist mit einem Kaltwasseranschluß 15 verbunden, wobei eine von dem Kaltwasseranschluß abzweigenden Leitung 21 zu einem Umschaltventil 22 führt, das mit einem an der Ober­ seite des Speichers 7 angeordneten Anschluß 25 und einer Lei­ tung 23 verbunden ist, die zur Einlaufseite des Primärwärmetau­ schers 1 führt, wobei in dieser Leitung ein Rückschlagventil 24 angeordnet ist.

Dabei ist das Umschaltventil 22 über eine Leitung 25 mit dem Speicher 7 verbunden, in dem ein Temperaturfühler 26 angeordnet ist, der über eine Strippe 31 mit einer Regeleinrichtung 29 eingangsseitig verbunden ist. Ebenfalls eingangsseitig ist an der Regeleinrichtung 29 ein Mischwasserfühler 32 über eine Strippe 27 angeschlossen, wobei der Mischwasserfühler 32 in der Leitung 23 angeordnet ist. Weiter ist auch ein Fühler 33 am Auslaß des Primärwärmetauschers 1 in einer Leitung 43 angeord­ net, welcher Fühler 33 über eine Strippe 28 und ein Außentempe­ raturfühler 34 über eine Strippe 35 mit der Regeleinrichtung 29 verbunden.

Ausgangsseitig ist die Regeleinrichtung 29 über eine Strippe 38 mit dem Gasventil 3 verbunden, wobei über eine Strippe 39 die Umwälzpumpe 13 mit der Regeleinrichtung 29 verbunden ist. Wei­ ter ist über eine Strippe 41 ein Motor 40 der Umwälzpumpe 20, die die Heizungsanlage 19 versorgt an der Regeleinrichtung 29 angeschlossen, wobei über eine Strippe 37 ein Stellmotor 36 des Umschaltventiles 22 ebenfalls an der Regeleinrichtung 29 ange­ schlossen ist.

Der Kaltwasseranschluß 15 ist über eine Leitung 42 mit dem Speicher 7 verbunden.

Ein Zapfventil 30 ist über eine Leitung 4 mit der Leitung 43, die vom Primärwärmetauscher 1 wegführt, verbunden.

Das der Umwälzpumpe 13 nachgeschaltete Rückschlagventil 14 ist über eine Leitung 45 mit der Leitung 44 verbunden, die das Rückschlagventil 24 mit dem Primärwärmetauscher 1 verbindet. Der Brenner 2 ist im wesentlichen auf die für die Heizungsan­ lage 19 erforderliche Leistung ausgelegt. Dabei erfolgt der Energietransfer vom Primärwärmetauscher 1 zur Heizungsanlage 19 über einen Sekundärwärmetauscher 11, dessen Primärzweig 12 über Leitungen 10 und 25 mit dem Primärwärmetauscher 1 in Verbindung steht.

Kommt es während eines Stillstands des Brenners 2 zu einer Zapfung von Brauchwasser, so wird das Umschaltventil 5 ge­ sperrt. Das Kaltwasser strömt in den Speicher 7 ein und das warme Brauchwasser über des Umschaltventil 22 und die Leitung 23 zum Primärwärmetauscher 1, wobei das erwärmte Brauchwasser bei Brennerstillstand über den Primärwärmetauscher 1 zur Zapfleitung 4 strömt.

Erfolgt eine Zapfung während des Betriebs des Brenners 2, so wird dem erwärmten Brauchwasser, das eine Temperatur von ca. 60°C aufweist, über das Umschaltventil 22 Kaltwasser zuge­ mischt und dieses Wasser im Primärwärmetauscher 1 nacherhitzt.

Dabei kann bei geringem Brauchwasserbedarf über das Umschalt­ ventil 5 auch ein Teil des erhitzten Brauchwassers in den Spei­ cher 7 rückgeführt werden.

Die Aufheizung des Speichers 7 erfolgt bei vom Brenner 2 beauf­ schlagtem Primärwärmetauscher 1 über das Umschaltventil 5, die Leitung 6, den Speicher 7, die Leitung 9, die Leitung 10, in der sich die Umwälzpumpe 13 befindet und den Primärwärmetau­ scher 1, wobei das Wasser durch die Umwälzpumpe 13 im Kreis ge­ führt wird und dabei das Wasser im Speicher 7 aufgeheizt wird.

Der Umlaufwasserheizer wird durch die Regeleinrichtung, in Ab­ hängigkeit von der Außentemperatur, der Temperatur im Speicher 7, der Temperatur am Ausgang des Primärwärmetauschers 1 und der Mischwassertemperatur geregelt, die mittels der Fühler 26, 32 und 34 erfaßt werden. Gesteuert werden dabei das Gasventil 3, die Umwälzpumpen 13 und 20 beziehungsweise deren Motore und die Umschaltventile 5 und 22. Dadurch sind die bereits beschriebe­ nen Betriebsweisen möglich.

Claims (2)

1. Umlaufwasserheizer zur Bereitung von Brauch- und Heizwasser mit einem von einem Brenner (2) beaufschlagten Primärwärmetauscher (1), der über ein Mehr-Wege-Ventil (5) wahlweise eine Heizungsanlage (19) oder einen Speicher (7) mit Energie versorgt, wobei eine Umwälz­ pumpe (13) vorgesehen ist, die vorzugsweise in einer zum Primärwärmetauscher (1) führen­ den Leitung (10) angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Primärwärmetauscher (1) die Heizungsanlage (19) über einen Sekundär­ wärmetauscher (11) versorgt und eine vom Speicher (7) kommende weitere Leitung (9) zwischen dem Sekundärwärmetauscher (11) und der Umwälzpumpe (13) in eine zum Primärwärme­ tauscher (1) führenden Leitung (10) einmündet und der Speicher (7) in seinem unteren Be­ reich mit einem Kaltwasseranschluß (15) und in seinem oberen Bereich mit einen Anschluß versehen ist, der über eine Leitung (23) mit der Zulaufseite des Primärwärmetauschers (1) in Verbindung steht, wobei eine Zapfleitung (4) an der Auslaufseite des Primärwärmetau­ schers (1) angeschlossen ist und in den bei­ den zur Einlaufseite des Primärwärmetauschers (1) führenden Leitungen (10, 23) Rückschlag­ ventile (14, 24) angeordnet sind.

2. Umlaufwasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Speicher (7) zum Primärwärmetauscher (1) führenden Leitung (24) ein Drei-Wege-Ventil (22) angeordnet ist, dessen einer Anschluß mit dem Kaltwas­ seranschluß (15) verbunden ist.