DE19809024A1

DE19809024A1 - Vorrichtung zur Warmwasserbereitung

Info

Publication number: DE19809024A1
Application number: DE19809024A
Authority: DE
Inventors: Tobias Geibel
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Heizkessel werden zur Warmwasserbereitung in separaten Wasserspei chern und zur Raumbeheizung eingesetzt. Insbesondere Brennwertkessel zeichnen sich durch sehr hohe Nutzungsgrade aus, da gegenüber Heiz wertgeräten zusätzlich noch die latent im Abgas enthaltene Kondensati onswärme verwertet werden kann. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Feuerraum sowie Heizgaszügen als Nachschaltheizfläche mit umgebendem Wasserraum. Die Funktion ist besteht darin, mit großen Wärmetauscher flächen die Heizgase möglichst soweit abzukühlen, daß sie an den Heiz flächen kondensieren. Somit ist ein niedriges Temperaturniveau im Was serraum von Brennwertkesseln günstig für einen hohen Nutzungsgrad.

Bei bekannten Brennwertkesseln wirkt sich die Warmwasserbereitung aber ungünstig auf den Nutzungsgrad aus. Das Kesselwasser wird über die Speichervorlaufleitung mit der sogenannten Speicherladepumpe von oben nach unten durch den Wärmetauscher eines separaten Wasserspeichers gefördert und tritt als Rücklaufwasser aus dem diesem wieder in den Was serraum des Kessels ein. Normalerweise liegt dann das Temperaturniveau dieses Rücklaufwassers über der Kondensationstemperatur der Heizgase, das heißt, eine Brennwertnutzung ist nicht möglich.

Trotzdem ist die Temperatur in der Speichervorlaufleitung nicht weiter ab zusenken, da sie immer geringfügig über der gewünschten Warmwasser temperatur liegen muß. Es ergibt sich dazu parallel eine Mindest- Austrittstemperatur aus dem Wärmetauscher in die Speicherrücklauflei tung, damit im unteren Bereich des Wasserspeichers überhaupt eine Wär meübertragung stattfinden kann.

Besonders bei geringem Heizbetrieb, z. B. während des Sommers, bei klei nen Wasserspeichern mit parallelem Heiz- und Speicherladebetrieb sowie bei überwiegender Warmwasserbereitung ist aber hauptsächlich das Tem peraturniveau im Heizkessel für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage von Be deutung.

Um zu verhindern, daß das relativ warme Rücklaufwasser aus dem Warm wasserspeicher nicht unnötigerweise die Temperatur von Rücklaufwasser aus Heizkreisen anhebt und somit die Brennwertnutzung einschränkt, kennt man Brennwertkessel mit mehreren Rücklaufstutzen. Dadurch läßt sich Rücklaufwasser mit unterschiedlichen Temperaturen gezielt in den Wärmeerzeuger einspeisen. Weiterhin wurde in der DE 196 20 373 A1 vor geschlagen, den Nutzungsgrad eines Brennwertkessels durch Einbau eines Wärmetauschers im Bereich der Nachschaltheizfläche, in der Zone mit Brennwertnutzung, zu verbessern. Er wird vom kalten Wasser der Spei cherzulaufleitung durchströmt. Dabei wird dieses vorgewärmt und gleich zeitig das Heizwasser-Temperaturniveau gesenkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Nutzungsgrad eines Heiz kessels, insbesondere eines Brennwertkessels, bei der Warmwasserberei tung, zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dies mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Vorrichtung zur Warmwasserbereitung enthält einen Wasserspeicher mit Kaltwasserzulauf- und Warmwasserablaufleitung. Dieser besitzt einen integrierten Wärmetauscher, der über eine Speichervorlauf- und eine Spei cherrücklaufleitung mit einer Speicherladepumpe mit dem Wasserraum eines Heizkessels, insbesondere eines Brennwertkessels, verbunden ist.

Ein zusätzlicher Wärmetauscher ist in der Speicherrücklaufleitung zur Senkung der Temperatur des Rücklaufwassers und zur Vorwärmung des in den Wasserspeicher eintretenden kalten Wassers angeordnet. Der Wärme tauscher ist in der Speicherrücklaufleitung außerhalb des Wasserspei chers, an der Kaltwasserzulaufleitung angeordnet. Die Anbringung erfolgt vorzugsweise innerhalb der Isolierung und/oder der Verkleidung des Was serspeichers. Außerdem ist ein Einsatz als separate, kompakte Einheit möglich.

Bei einer weiteren Variante befindet sich der zusätzliche Wärmetauscher in der Speicherrücklaufleitung innerhalb des Wasserspeichers und ist dem herkömmlichen, integrierten Wärmetauscher nachgeschaltet. Die in der Regel verwendete, gewendelte Rohrschlange mündet deshalb im unteren Bereich des Wasserspeichers in den vom kalten Wasser durchströmten Wärmetauscher. Demgegenüber tritt das vorgewärmte Wasser erst nach dem Wärmetauscher in die untere Zone des Wasserspeichers ein. Vorzugs weise ist der zusätzliche Wärmetauscher als Gegenstromwärmeübertrager ausgeführt.

Auf einfache Weise wird das rund 10°C kalte Wasser in der Kaltwasserzu laufleitung zum Herabsetzen der Temperatur des Rücklaufwassers benutzt und gleichzeitig vorgewärmt. Die Ladezeit des Speichers verkürzt sich.

Verringert wird dadurch der Verbrauch von Hilfsenergie für die Ladepum pe. Es verbessert sich insbesondere zur Bereitstellung von Dauerleistung der Nutzungsgrad im Heizkessel während des Aufladevorganges bei gleich zeitiger Warmwasserentnahme mit einem Nachströmen von kaltem Wasser, weil optimale Temperaturbedingungen für die Brennwertnutzung vorhan den sind. Die Temperatur in der Speichervorlaufleitung bleibt unabhängig von Randbedingungen und richtet sich ausschließlich nach der Warmwas ser-Solltemperatur bzw. dem Wärmeübergang am herkömmlichen Wärme tauscher im Wasserspeicher.

Somit bietet die Erfindung, sowohl für Brennwert- als auch für Niedertem peraturheizkessel, eine Nutzungsgradsteigerung. In beiden Fällen kann durch die Auslegung des zusätzlichen Wärmetauschers die Temperatur des eingespeisten Speicherrücklaufwassers abgestimmt werden. Natürlich liegt diese bei Niedertemperaturheizkesseln höher, um die hier schädliche Kon densatbildung zu vermeiden. Sie bringt aber dabei ebenfalls Nutzungs gradsteigerungen, denn insbesondere bei Anlagen mit kleinen Wasserspei chern, mit parallelem Heiz- und Speicherladebetrieb sowie bei überwiegen der Warmwasserbereitung mit relativ hohen Temperaturen, die deutlich über dem Taupunkt der Heizgase liegen, sind die Temperaturverhältnisse im Speicherkreislauf von Bedeutung. Deshalb ist auch eine Nachrüstung von bestehenden Anlagen mit der beschriebenen Vorrichtung interessant.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Jeweils eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung mit einem Wasserspeicher und einem Heizkessel zeigt:

Fig. 1 mit einem zusätzlichen Wärmetauscher in der Speicherrücklauf leitung außerhalb des Wasserspeichers und

Fig. 2 mit einem zusätzlichen Wärmetauscher in der Speicherrücklauf leitung innerhalb des Wasserspeichers.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Heizkessel 1 sowie einem Wasserspeicher 2 mit Isolierung 3, Kaltwasserzulaufleitung 4 und Warmwasserablaufleitung 5.

Zur Warmwasserbereitung fördert die Speicherladepumpe 6 das Kessel wasser über die Speichervorlaufleitung 7 durch den Wärmetauscher 8 im Wasserspeicher 2. Es wird dann wieder über die Speicherrücklaufleitung 9 dem Heizkessel 1 zugeführt. In dieser ist im Bereich der Isolierung 3 ein zusätzlicher Wärmetauscher 10 angeordnet, um einerseits die Temperatur des Rücklaufwassers zu senken und andererseits das über die Kaltwasser zulaufleitung 4 eintretende Wasser vorzuwarmen.

Bei der zweiten Variante befindet sich der zusätzliche Wärmetauscher 10 innerhalb des Wasserspeichers 2. Er ist dem herkömmlichen Wärmetau scher 8 nachgeschaltet und ebenfalls mit der Speicherrücklaufleitung 9 bzw. der Kaltwasserzulaufleitung 4 verbunden. Auch hier tritt das vorge wärmte Wasser im Bodenbereich des Wasserspeichers 2 ein.

Claims

1. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung in einem Wasserspeicher mit Kaltwasserzulauf- und Warmwasserablaufleitung, welcher einen inte grierten Wärmetauscher aufweist, der über eine Speichervorlauf- und eine Speicherrücklaufleitung mit einer Speicherladepumpe mit dem Wasser raum eines Heizkessels, insbesondere eines Brennwertkessels, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speicherrücklaufleitung (9) ein zu sätzlicher Wärmetauscher (10) zur Senkung der Temperatur des Rücklauf wassers und zur Vorwärmung des in den Wasserspeicher (2) eintretenden kalten Wassers angeordnet ist.

2. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Wärmetauscher (10) in der Speicherrücklaufleitung (9) außerhalb des Wasserspeichers (2), an der Kaltwasserzulaufleitung (4) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Wärmetauscher (10) vor zugsweise innerhalb der Isolierung (3) und/oder der Verkleidung des Was serspeichers (2) angebracht ist.

4. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Wärmetauscher (10) in der Speicherrücklaufleitung (9) innerhalb des Wasserspeichers (2) dem her kömmlichen, integrierten Wärmetauscher (8) nachgeschaltet und im unte ren Bereich des Wasserspeichers (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung zur Warmwasserbereitung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Wärmetauscher (10) als Ge genstromwärmeübertrager ausgeführt ist.