DE19731794A1 - Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und Warmwasserbereitung - Google Patents
Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und WarmwasserbereitungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden
Beheizung und Warmwasserbereitung insbesondere zum Einsatz bei Ein-
und Mehrfamilienhäusern.
Üblicherweise wird in der Heiz- und Warmwasserbereitungstechnik, wie
sie bei Ein- und Mehrfamilienhäusern eingesetzt wird, durch einen Gas-
oder Ölbrenner Wasser in einem Heizkessel erwärmt, das durch den Hei
zungskreislauf des Hauses zu den einzelnen Heizkörpern oder Fußboden
heizungs-Strängen gepumpt wird.
Zur Warmwasserversorgung ist ein Wasserspeicher vorgesehen, der entwe
der direkt beheizt oder über einen Wärmetauscher mit dem Heizungskreis
lauf gekoppelt ist. In jedem Falle wird das Brauchwasser in dem Speicher
bei einer hohen Temperatur von ca. 50 bis 60°C bevorratet. Trotz verbes
serter Isolierungsmaßnahmen ist die Bevorratung des Brauchwassers auf
hohem Temperaturniveau mit prinzipiell bedingten Strahlungsverlusten
verbunden, energetisch also nachteilig.
Seit geraumer Zeit stehen bei der Konstruktion von Heizungen Bemühun
gen im Vordergrund, das Gesamtsystem so energiesparend und umwelt
schonend wie möglich zu betreiben zu können. Hier eine weitergehende
Optimierung zu schaffen, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene
Speicherheizvorrichtung, bei der als Brenner ein Porenbrennwert-Gerät
verwendet wird, das in einem Primär-Heizkreislauf angeordnet ist. Dieser
speist einen ersten Wärmetauscher, der den Primär-Heizkreislauf mit einem
Sekundär-Heizkreislauf thermisch koppelt. Letzterer führt zu den einzelnen
Heizkörpern und/oder Fußbodenheizungs-Strängen des Hauses.
Zur Warmwasserbereitung ist ein Brauchwasserspeicher vorgesehen, um
Brauchwasser im Leitungssystem vorzuhalten. Zur Erwärmung des
Brauchwasser auf die gewünschte Temperatur ist ein zweiter Wärmetau
scher vorgesehen, der den Primär-Heizkreislauf mit dem Brauchwasser-
Leitungssystem nach Art eines Durchlauferhitzers thermisch koppelt.
Schließlich ist ein dritter Wärmetauscher im Brauchwasserspeicher selbst
angeordnet, der primärseitig mit einer Sonnenkollektor-Anlage koppelbar
ist.
Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, daß eine Kombination
aufeinander abgestimmter Maßnahmen zu einer neuartigen Anordnung von
teilweise bekannten heiztechnischen Geräten führt, mit der ein gegenüber
dem bisherigen Standard energiesparenderes und umweltfreundlicheres
Heizen möglich wird:
Durch die Verwendung eines als solches bekannten Porenbrennwert-
Gerätes kann ein Aufheizen des Heizmediums entsprechend den tatsäch
lich, sich zeitlich ändernden Leistungsanforderungen erfolgen. Ein Poren
brennwert-Gerät läßt nämlich einen sogenannten "modellierenden Betrieb"
auf, d. h. es kann in einer Leistungsbandbreite von beispielsweise 10% bis
100% Nenn-Leistung gefahren werden. Es wird also kein Kesselwasser auf
hoher Temperatur wie bei bisher üblichen Heizkesseln bevorratet. Dadurch
entstehen keinerlei Abstrahlungsverluste.
Auch seitens der Warmwasserbereitung werden die Abstrahlungsverluste
dadurch vermieden, daß keine Bevorratung an erhitztem Brauchwasser er
folgt. Dieses wird lediglich in einem Brauchwasserspeicher vorgehalten,
wobei durch den dritten Wärmetauscher im Brauchwasserspeicher ohne
Einsatz von fossilen Energieträgern eine Anhebung der Basistemperatur des
Brauchwassers erfolgen kann. Dadurch wird der Energieaufwand für den
eigentlichen Erhitzungsvorgang auf Solltemperatur, der in dem angegebe
nen zweiten Wärmetauscher stattfindet, deutlich herabgesetzt. Durch den
besagten dritten Wärmetauscher im Brauchwasserspeicher kann die von der
Sonnenkollektor-Anlage erzeugte Sonnenenergie bereits ab einer Tempe
ratur von ca. 10 des Thermofluids der Sonnenkollektor-Anlage durch
Strahlungswärmeübergang genutzt werden. Dies führt zu einem Wirkungs
grad der Kollektoranlage bis in den Bereich von über 70%. Durch die
Verwendung eines Porenbrennwert-Gerätes, wie es beispielsweise aus der
DE 43 22 109 A1 bekannt ist, können Öl und Gas getrennt voneinander zur
Verbindung verwendet werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der
Heizvorrichtung.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der erfin
dungsgemäßen Speicherheizvorrichtung angegeben.
So wird durch die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme ein kompakter
Aufbau der Speicherheizvorrichtung gelehrt. Darüber hinaus wird dadurch
die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die Abgasleitung des Poren
brennwert-Gerätes durch den Brauchwasserspeicher geführt werden kann
(Anspruch 3), wodurch eine effektive Ausnutzung der Abgasenergie des
Porenbrennwert-Gerätes zu einer Vorerwärmung des vorgehaltenen
Brauchwassers erfolgt.
Durch die Integration einer Entschwefelungsanlage gemäß Anspruch 4 wird
eine Optimierung hinsichtlich einer möglichst hohen Umweltverträglichkeit
beim Betrieb der Speicherheizvorrichtung vorangetrieben.
Anspruch 5 lehrt eine thermisch vorteilhafte Anordnung des dritten Wär
metauschers im Brauchwasserspeicher, was wiederum einer Wirkungsgrad
erhöhung zugutekommt.
Durch die im Anspruch 6 angegebene Anbringung der ersten und zweiten
Wärmetauscher am Gehäuse des Brauchwasserspeichers werden alle wich
tigen Anlagenkomponenten kompakt am Brauchwasserspeicher zusammen
gefaßt.
Die in den Ansprüchen 7 und 8 angegebenen Maßnahmen dienen zur Op
timierung des Wärmeübergangs zwischen dem Primär-Heizkreislauf und
dem Brauchwasser-Leitungssystem bzw. dem Sekundär-Heizkreislauf. Ins
besondere wird durch die im Anspruch 8 angegebene Reihenfolge ein ho
her Wärmeübergang gerade in dem als Durchlauferhitzer arbeitenden
Wärmetauscher gesorgt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nach
folgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu
tert wird. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Heizanlage, in der die erfin
dungsgemäße Speicherheizvorrichtung integriert ist, und
Fig. 2 und 3 unterschiedliche Seitenansichten eines mit Porenbrennwert-
Gerät versehenen Brauchwasserspeichers mit angeflanschten Wär
metauschern bzw. Entschwefelungsanlage.
Anhand von Fig. 1 ist die Einbindung der erfindungsgemäßen Speicher
heizvorrichtung 1 in eine Gesamtsystem zur Gebäudeheizung und Warm
wassererzeugung zu erörtern. Die Speicherheizvorrichtung 1 weist einen
Brenner in Form eines Porenbrennwert-Gerätes 2 auf, das auf einem
Brauchwasserspeicher 3 sitzt. Der Brenner 2 ist im Primär-Heizkreislauf 4
angeordnet, der eine Pumpe zur Umwälzung des vom Brenner 2 aufge
heizten Mediums - in der Regel Wasser - sowie ein Überdruckgefäß 6 auf
weist. Im Primär-Heizkreislauf 4 sind strömungstechnisch in Reihe hinter
einander ein Warmwasser-Wärmetauscher 7 und ein Heizungs-Wärme
tauscher 8 geschaltet. Durch den primärseitig vom Heizmedium des Primär-
Heizkreislaufes 4 durchflossenen Heizungs-Wärmetauscher 8 wird der Se
kundär-Heizkreislauf 9 thermisch angekoppelt, dessen Heizmedium in übli
cher Weise durch eine Pumpe 10 zu Heizkörpern und/oder Fußbodenhei
zungs-Strängen FH befördert wird.
Der Warmwasser-Wärmetauscher 7 arbeitet nach Art eines Durchlauferhit
zers, wobei das zu den verschiedenen Entnahmestellen führende Brauch
wasser-Leitungssystem 1 1 sekundärseitig durch den Wärmetauscher 7
führt.
Wie aus Fig. 1 und 2 deutlich wird, ist - wie bei Wasserspeichern üblich -
der Kaltwasserzulauf 12 am unteren Ende des Speichervolumens und der
Ablauf 13 oben angeordnet. Etwa im unteren Drittel des Brauchwasser
speichers 3 ist ein Brauchwasser-Wärmetauscher 14 integriert, der als Lei
tungswendel 15 ausgebildet ist. Der Brauchwasser-Wärmetauscher 14 wird
von einer Sonnenkollektor-Anlage 16 gespeist, deren Sonnenkollektoren 17
beispielsweise auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet sind. Im Heizme
dium-Kreislauf 18 der Sonnenkollektor-Anlage 16 ist eine weitere Pumpe
19 zur Förderung des Heizmediums sowie ein Überdruck-Gefaß 20 vorge
sehen.
Zur erfindungsgemäßen Speicherheizvorrichtung 1 gehört weiterhin eine
Entschwefelungsanlage 21, mittels der die Abgase des Porenbrennwert-
Gerätes 2 gereinigt werden. Die Entschwefelungsanlage 21 sitzt in der Ab
gasleitung 22 des Porenbrennwert-Gerätes 2, die durch den Innenraum des
Brauchwasserspeichers 3 geführt ist, um dort die thermische Energie der
Abgase des Brenners 2 für eine Vorerwärmung des im Speicher 3 vorge
haltenen Brauchwassers auszunutzen. Die Abgastemperatur reduziert sich
dabei von ca. 160°C-180°C am Austritt des Porenbrennwert-Gerätes 2 auf
ca. 80°C-100°C am Austritt aus dem Brauchwasserspeicher 3.
Die gesamte Anlage zur Heizung und Warmwasserbereitung ist mit Hilfe
von Mikroprozessor-gestützten Regelgeräten steuerbar. Dazu sind ein Hei
zungs-Regelgerät 23, ein Brenner-Regelgerät 24 und ein Solaranlagen-
Regelgerät 25 vorgesehen. Alle drei Regelgeräte 23, 24, 25 werden durch
ein Photovoltaik-Modul 26 mit elektrischer Energie versorgt. Die Regelge
räte 23, 24, 25 sind also energieautark. Das Heizungs-Regelgerät 23 steht
über Signalleitungen 27 mit einem Außentemperaturfühler 29 und entspre
chenden Raumtemperaturfühlern 30 sowie einem Temperaturfühler 31 für
das im Sekundär-Heizkreislauf 9 zirkulierende Heizmedium in Verbindung.
Ferner ist ein Temperaturfühler 32 für die Brauchwasser-Temperatur im
Brauchwasser-Leitungssystem 11 vorgesehen. Mit Hilfe der von den Füh
lern 29 bis 32 eingehenden Signale steuert das Heizungs-Regelgerät 23 die
Pumpe 10 im Sekundär-Heizkreislauf 9 über eine entsprechende Steuerlei
tung 28, um so im Sekundär-Heizkreislauf 9 einen entsprechenden Wärme
energietransport für die Raumheizung zu generieren.
Das Brenner-Regelgerät 24 steuert über entsprechende Steuerleitungen 33
den Betrieb und die Leistung des Porenbrennwert-Gerätes 2, die Pumpe 5
und ein Absauggebläse 34 in der Entschwefelungsanlage 21. Das Poren
brennwert-Gerät 2 kann dabei - wie erwähnt - über einen breiten Lei
stungsbereich zwischen 10 und 100% der Nennleistung gefahren werden.
Das Solaranlagen-Regelgerät 25 steht wiederum über Signalleitungen 27
mit einem Temperaturfühler 35 an den Sonnenkollektoren 17 und einem
Temperaturfühler 36 für die Brauchwasser-Eintrittstemperatur in Verbin
dung. Auf der Basis der von diesen Fühlern 35, 36 gelieferten Signale steu
ert das Solaranlagen-Regelgerät 25 den Betrieb der Pumpe 19.
Wie aus Fig. 2 deutlich wird, sind der Warmwasser-Wärmetauscher 7 und
der Heizungs-Wärmetauscher 8 als langgestreckte Röhren-Wärmetauscher
ausgebildet, die seitlich an das Gehäuse 41 des Brauchwasserspeichers 3
angeflanscht sind. Die Konstruktion dieser Röhren-Wärmetauscher mit so
genannten "schwimmenden Dornen" zur Vermeidung einer Verkalkung ist
es aus dem europäischen Patent EP 0 571 656 B1 bekannt und bedarf hier
keiner näheren Erläuterung.
In Fig. 3 ist die Entschwefelungsanlage 21 etwas detaillierter dargestellt. In
ihr wird das durch die Abgasleitung 22 herangeführte Abgas in einem Was
serbad 37 entschwefelt, wobei das Abgas mittels des Saugzuggebläses 34
durch das Wasserbad geperlt wird. Dadurch wird die Abgastemperatur von
den oben erwähnten 80°C bis 100°C auf Wasserbadtemperatur (ungefähr
40°C) abgekühlt. Die dabei abgegebene thermische Energie kann über
Wärmetauscherwendeln 38 dem Heizsystem zugeführt werden, in dem das
Rücklaufwasser des Heizkreislaufes zunächst die Wendel 38 im Wasserbad
37 und anschließend noch entsprechende Wärmetauscher-Röhren 39 im
Brauchwasserspeicher 3 durchströmt. Ferner ist in Fig. 3 ein Kondensat-
Ablauf 40 gezeigt.
Claims (8)
1. Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und Warm
wasserbereitung insbesondere zum Einsatz bei Ein- und Mehrfamilienhäu
sern, mit
- - einem Brenner (2) in Form eines Porenbrennwert-Gerätes, das in einem Primär-Heizkreislauf (4) angeordnet ist,
- - einem Heizungs-Wärmetauscher (8), der den Primär-Heizkreislauf (4) mit einem Sekundär-Heizkreislauf (9) thermisch koppelt,
- - einem Brauchwasserspeicher (3) zur Vorhaltung von Brauchwasser in einem Brauchwasser-Leitungssystem (11),
- - einem Warmwasser-Wärmetauscher (7), der den Primär-Heizkreislauf (4) mit dem Brauchwasser-Leitungssystem (11) nach Art eines Durchlauf erhitzers thermisch koppelt, und
- - einem Brauchwasser-Wärmetauscher (14), der im Brauchwasserspeicher (3) angeordnet und primärseitig mit einer Sonnenkollektor-Anlage (16) koppelbar ist.
2. Speicherheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Porenbrennwert-Gerät (2) direkt auf dem Brauchwasserspeicher
(3) sitzt.
3. Speicherheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasleitung (22) des Porenbrennwert-Gerätes (2) durch den
Brauchwasserspeicher (3) geführt ist.
4. Speicherheizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasleitung (22) mit einer Entschwefelungsanlage (21) versehen
ist.
5. Speicherheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher (14) als im unteren
Teil des Brauchwasser-Speicher (3) sitzende Leitungswendel (15) ausge
bildet ist.
6. Speicherheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizungs- und Warmwasser-Wärmetauscher (8,
7) an das Gehäuse (41) des Brauchwasserspeichers (3) angeflanscht sind.
7. Speicherheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizungs- und Warmwasser-Wärmetauscher (8,
7) primärseitig in Reihe hintereinandergeschaltet sind.
8. Speicherheizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizungs-Wärmetauscher (8) strömungstechnisch hinter dem
Warmwasser-Wärmetauscher (7) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19731794A DE19731794A1 (de) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und Warmwasserbereitung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19731794A DE19731794A1 (de) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und Warmwasserbereitung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19731794A1 true DE19731794A1 (de) | 1999-01-28 |
Family
ID=7836731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19731794A Withdrawn DE19731794A1 (de) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Speicherheizvorrichtung zur energiesparenden Beheizung und Warmwasserbereitung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19731794A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106765457A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 青海聚正新能源有限公司 | 太阳能电辅助供暖系统 |
EP3385624A1 (de) | 2017-04-07 | 2018-10-10 | MHG Heiztechnik GmbH | Verfahren zum betreiben einer heiz - und brauchwasseranlage, steuer - und/oder regelvorrichtung für eine heiz- und brauchwasseranlage und heiz- und brauchwasseranlage |
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1997
- 1997-07-24 DE DE19731794A patent/DE19731794A1/de not_active Withdrawn
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