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Vorrichtung zur Bereitung und Speicherung von heißem Wasser Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Bereitung und Speicherung von heißem Wasser, insbesondere
einen Gas-Wassererhitzer.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, eine besonders kompakte
und möglichst geräuscharme Vorrichtung der eingangs genannten art zu schaffen, welche
unter Gewährleistung eines wirtschaftlichen Betriebs bei Bedarf praktisch sofort
heißes Wasser als Gebrauchswasser, und zwar auch in großen engen liefert und darüberhinaus
dazu geeignet ist, eine Warmwasserheizung zu speisen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß wenigstens
ein unten mit einem Wassereintritt und oben
mit einem Wasseraustritt
ausgestatteter Wasserbehälter vorgesehen ist, der in seinem mittleren Bereich von
einem im wesentlichen vertikal angeordneten Kanal durchzogen ist, daß unterhalb
des Kanals eine Gasbrennereinrichtung angeordnet ist und daß oberhalb des kanals
ein in die Wasserzutührungsleitung des Wasserbehälters eingeschaltetes und von einer
einen Abzug autweisenden Verkleidung umgebenes Lamellen-Rohrpaket derart angeordnet
ist, daß zwischen den beim Betrieb der Gasbrennereinrichtung aus dem kanal austretenden
heißen Brennerabgasen und dem Lamellen-Rohrpaket ein intensiver Wärmeaustausch gewährleistet
ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Wasserbehälter einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.
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Line weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß
das Lamellen-Rohrpaket im wesentlichen aus Supferrohren besteht, auf welche Aluminium-Lamellen
aufgezogen sind.
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Im Hinblick auf einen besonders hohen Wirkungsgrad des Wärmeaustausches
sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß zwischen der oberen
Bustrittsöffnung des Kanals und dem Lamellen-Rohrpaket der gleichmäßigen Verteilung
der aus dem Kanal austretenden Heißluft auf das Lamellen-Rohrpaket dienende Luftleitbleche
vorgesehen sind.
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Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Bedarf als reiner Durchlauferhitzer
arbeiten kann, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen,
daß in der Rohrverbindung
zwischen dem Lamellen-Rohrpaket und dem
Wasserbehälter eine Abzweigleitung angeordnet ist, an welche ein ibsperr- bzw.
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Umschaltventil angeschlossen ist Auf diese Weise ist es möglich, durch
geeignete Wahl der Durchlaufmenge jeweils Wasser von der gewünschten Temperatur
sofort zu erhalten.
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GemäB einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß wenigstens zwei Wasserbehälter nebeneinander angeordnet sind
und daß ein einziges sich über die Wasserbehälter erstreckendes Lamellen-Rohrpaket
vorgesehen oder über jedem Wasserbehälter ein separates Lamellen-Rohrpaket angeordnet
ist. Im letzteren Falle können die beiden so erhaltenen Einheiten wahlweise einzeln
oder gemeinsam betrieben werden, wodurch im Halle der Verwendung der Vorrichtung
bei einer Warmwasserheizung beispielsweise ohne Schwierigkeiten zwischen einem Sommerbetrieb
und einem Winterbetrieb umgeschaltet werden kann.
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Wesentliche Merkmale der erfindung stellen auch die Dimensionierung
des Lamellenaostands sowie die Wahl des Durchmessers der zylindrischen Strömungskanäle
in den Wasserbehältern dar. Vorzugsweise beträgt nämlich der Lamellenabstand etwa
4 bis 4,5 mm und der Durchmesser des zylindrischen Kanals etwa @ c. Bei einer derartigen
Dimensionierun$ wird eine besonders günstige Brennstoffausnützung erhalten.
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Es ist ferner wesentlich, daß als Gasbrennereinrichtung handelsübliche
Rundbrenner verwendet werden können, die einerseits relativ preiswert sind und andererseits
sich durch Geräuscharmut auszeichnen. Daß derartige Brenner benutzt werden können,
ist eine Folge der Dimensionierung der Strömungskanäle in den Wasserbehältern sowie
der Ausbildung des über den Wasserbehältern angeordneten speziellen Lamellenpakets.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen,
daß aufgrund des in den durch das Lamellenpaket verlaufenden Rohren vorgeheizten
und beispielsweise den Wasserbehältern bereits mit einer temperatur von 30 bis 400
zugeführten Wassers eine überraschend schnelle AuS-heizung des Gesamtwasservorrats
in den Wasserbehältern erfolgt. Diese schnelle aufheizung des Wasservorrats ist
auch wesentlich bedingt durch den intensiven Wärmeaustausch in dem durch den Wasservorrat
führenden Strömungskanal, wobei die Strömungsgeschwindigkeit durch das über dem
oberen Ende des Strömungskanals angeordnete Lamellenpaket konstruktiv in definierter
Weise vorgebbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine halbschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
usführungsform im Autriss, Fig. 2 die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung im
Seitenriss und Fig. 3 einen schematischen Grundriß der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Vorrichtung.
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Gemäß Fig. 1 sind zwei Wasserbehälter 4 und 42 nebeneinander angeordnet.
Die Wasserbehälter 4 und 4' sind im wesentlichen als aufrecht st eh ende Zylinder
ausgebildet, die einen Mantel 3 bzw. 3' aufweisen und in ihrem zentralen Bereich
jeweils von einem zum Mantel 3, 31 kor.-zentrisch angeordneten Kanal 1, 11 durchzogen
sind. Beispielsweise beträgt der Außendurchmesser der Wasserbehält er etwa 200 mm.
Der Kanal 1 weist dabei einen Durch messer von 80 mm bei einer Höhe der Zylinder
von etwa 450 mm auf.
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In einem Abstand von etwa 30 mm oberhalb der beiden Zylinder ist ein
Lamellen-Rohrpaket 8 angeordnet, welches sich über die beiden Wasserbehälter 4 und
4' erstreckt. Zum Aufbau des Lamellen-Rohrpaketes 8 sind vorzugsweise,Kuferrohre
verwendet, welche mt aufgezogenen Aluminiumlamellen versehen sind. Der auf diese
Weise gebildete Wärmetauscher besitzt eine eng anliegende Verkleidung 15, welche
durch Stabilisierungsbleche 19 mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Die Stabilisierungsbleche
19 dienen weiterhin dazu, die Verkleidung auch mit den Wasserbehältern 4 und 4'
zu verbinden. Das Lamellen-Rohrpaket 8 reicht in seiner Breitenausdehnung gerade
über die beiden Kanäle 1 und 1', so daß zwischen den Stabilisierungsblechen 19 und
der Verkleidung 15 ein Zwischenraum bleibt. Die Verkreidung 15 ist nach unten über
die Wasserbehälter 4 und 4' hinaus verlängert, und umgibt somit die beiden unterhalb
der Wasserbehälter 4 und 41 angeordneten Gasbrennereinrichtungen 2 und 2'. Die Verkleidung
ist von den Wasserbehältern 4 und 41 ab vorzugsweise um etwa 150 mm nach unten verlängert.
Als Gasbrennereinrichtung können vorzugsweise kleinflammige und damit geräuscharme
gllgasbrenner verwendet werden, die als Rundbrenner ausgebildet sind. Vorzugsweise
werden Gußeisen-Brenner serwendet. Weiterhin dient der durch die Verlängerung der
Verklqidung 15 unterhalb der Wasserbehälter 4 und 4 gebildete Raum zur Äufnahme
der
notwendigen Gasarmaturen. Gemäß Fig. 2 ist die Verlängerung der Verkleidung 15 unterhalb
der Wasserbehälter 4 und 4' mit Lufteintrittsschlitzen ausgestattet. Vorzugsweise
sind diese LuSteintrittsschlitze 16 derart regelbar, daß die den Gasbrennern 2 und
2' zugeführte Frischluft in Abhängigkeit von der Brennerleistung einstellbar ist.
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Oberhalb oder seitlich von dem Lamellen-Rohrpaket 8 mündet die Verkleidung
15 in ein Abgasrohr 18.
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Am oberen Ende der Verkleidung 15 ist ein einstellbares Gitter von
Luftaustrittsöffnungen 17 vorgesehen, aus welchen Konvektionswärme an den Raum abgcgeben
werden kann, in welchem die Vorrichtung aufgestellt ist.
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Eine Wasserversorgungsleitung 7 ist vorzugsweise von unten der Vorrichtung
zugeführt, und besteht beispielsweise aus einem Kupferrohr mit etwa 18 mm Durchmesser.
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Weiterhin ist in die Wasserzuführung vorzugsweise ein Wassermangelsohalter
asz eingebaut. Dann wird die Wasserzuführung auf zwei Kupferrohre mit beispielsweise
etwa je 15 mm Durchmesser verteilt, die jeweils
zwischen dem Wasserbehälter
und der Verkleidung 15 hochgeführt sind. Oberhalb der Wasserbehälter 4 und 4' ist
die Wasserzuführungsleitung dann. an die Rohrleitung 11 des Lamellen-Rohrpaketes
8 angeschlossen, wobei die Rohrleitung 11 mäanderförmig durch das Lamellen-Rohrpaket
8 hindurchgeführt ist. Der Ausgang der Rohrleitung 11 des Lamellen-Rohrpaketes 8
ist wiederum zwischen dem Wasserbehälter und der Verkleidung nach unten geführt,
verzweigt sich unterhalb der Wasserbehälter und jede Zweigleitung ist den entsprechenden
Wassereintritten 5 und 5' zugeführt.
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Der am besten aus der Fig. 3 ersichtliche Wasseraustritt 6 ist im
oberen Bereich der Wasserbehälter 4 und 4' angeschlossen.
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Aus dem Wasseraustritt 6 ist das erhitzte Gebrauchswasser zu entnehmen.
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Vorzugsweise ist in die Rohrleitung zwischen dem Austritt aus dem
Lamellen-Rohrpaket 8 und dem Eintritt 5, bzw. 5' in die Wasserbehälter 4 und 4'
eine Abzweigleitung 13 angeschlossen, die-zu einem Absperrventil 14 führt. Wahlweise
ist somit auch heisses Gebrauchswasser über die Abzweigleitung 13 zu entnehmen.
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Die Entnahme von heissem Gebrauchswasser über die Abzweigleitung 13
kann insbesondere dann vorteilhaft 'sein, wenn einerseits der in den Wasserbehältern
4 und 4' vorhandene Wasservorrat nicht verbraucht werden soll und wenn andererseits
besonders rasch warmes Wasser zur Verfügung stehen soll, wobei die Vorrichtung dann
im wesentlichen als Durchlauferhitzer betrieben ist.
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Wenn die Vorrichtung als Zentralheizungskessel verwendet werden soll,
können die zusätzlich erforderlichen Geräte wie Armaturen, Umwälzpumpe, Ausdehnungsgefäss,
Sicherheitsventil, Mischventil u.ä.in einem Anbau untergebracht sein, welcher entweder
unterhalb der Wasserbehälter 4 und 4' angeordnet sein kann oder bei
grösseren
Anlagen vorzugsweise neben der erfindungsgemässen Vorrichtung angebaut werden kann.
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Eine Verbreiterung um etwa 200 bis 300 mm ist in den meisten Fällen
ausreichend, so dass auf diese Weise ein sehr kompakter Gaszentralheizungskessel
gebildet ist.
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Um einen besonders intensiven Wärmeaustausch zwischen den heissen
Abgasen, welche aus den Kanälen 1 und 1' austreten zu gewährleisten, sind an ir
Austrittsöffnung der Kanäle 1 und 1' Luftleitbleche 9 vorgesehen, welche vorzugsweise
die heissen Abgase auch in den zwischen den Kanälen 1 und 1' gebildeten Zwischenraum
hineinführen. Die Einstellung der Luftleitbleche ist mit den Zwischenräumen zwischen
den Lamellen 10 derart abgestimmt, dass eine möglichst gleichförmige Durchströmung
der zwischen den Lamellen 10 gebildeten Zwischenräume durch die heissen Abgase gewährleistet
ist. Vorzugsweise können die Zwischenräume zwischen den Lamellen 10 auch in der
Weise unterschiedlich gewählt sein, dass durch den dadurch unterschiedlichen Strömungswiderstand
eine gleichmässige Durchströmung erreicht oder zumindest begünstigt wird.
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Vorzugsweise ist das Absperrventil 14 an der Abzweigleitung 13 mit
der Gasbrennereinrichtung in der Weise gekoppelt, dass dann, wenn Gebrauchswasser
aus der Rohrverbindung 12 zwischen dem Lamellen-Roh:cpaket 8und den Wasserbehältern
4 und 4' entnommen werden soll, die Gasbrenner 2 und 2' auf besonders hohe Leistung
gesteuert werden.
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Weiterhin sind die Zwischenräume zwischen den Lamellen 10 derart dimen3ioniert,
dass zwar im Hinblick auf die Gasbrenner 2 und 22 ein ausreichender Zug gewährleistet
ist, dass andererseits
jedoch die Strömungsgeschwindigkeit der
Abgase so niedrig wie möglich gehalten wird, um den Wärmeaustausch zwischen den
heissen Abgasen der Brennereinrichtung einerseits und den Wasserbehältern 4 und
4' ebenso wie dem Lamellen-Rohrpaket 8 andererseits besonders intensiv zu gestalten.
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Durch die Kombination der Wasserbehälter 4 und 4 und dem darüber angeordneten
Lamellen-Rohrpaket 8 wird ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht, so dass die
erfindungsgemässe Vorrichtung ausserordentlich wirtschaftlich betrieben werden kann.
Dabei wirkt sich im Hinblick auf den Wirkungsgrad die Anordnung auch vorteilhaft
aus, dass die beiden Wasserströme durch den Warmetauscher im Gegenstromverfahren
nach unten geführt werden.
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Patentansprüche: