DE2240146C3 - Offene Schwerkraft-Warmfliissigkeitsheizung, insbesondere für Wohnwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine offene Schwerkraft-Warmflüssigkeitsheizung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist seit langem bekannt, Warmwasser-Zentralheizungsanlagen zur Beheizung von Wohngebäuden u. dgl. zu verwenden. Früher war insbesondere die offene Schwerkraft-Warmwasserheizung mit einem hochgelegenen Ausdehnungsgefäß üblich. Die Zirkulation des Wassers wird bei diesem System dadurch erreicht, daß in einem Boiler erhitztes Wasser in der zum Ausdehnungsgefäß führenden Steigleitung eine Wassersäule mit verhältnismäßig geringer Dichte bildet, während das in einer oder mehreren Rücklaufleitungen befindliche Wasser, in den Heizkörpern gekühlt, vergleichsweise schwerer ist. Bei richtiger Auslegung der Heizanlage genügt die unterschiedliche Dichte des Wassers in der Steig- und Rücklaufleitung zur Aufrechterhaltung der Zirkulation. Die Dampferzeugung im Boiler wird dabei soweit wie möglich zu vermeiden versucht, da der erzeugte Dampf praktisch nicht zur Heizung beiträgt. Er steigt nur in das entlüftete Ausdehnungsgefäß, welches in den meisten Fällen auf dem nicht isolierten Dachboden installiert war, so daß der Wärmeinhalt des Dampfes einfach nur an die Außenatmosphäre abgegeben wurde. Weil die Dampfbildung unerwünscht war, konnte er allerdings auch nicht zur Förderung der Wasserzirkulation beitragen.

Um die Wärmeverluste durch Verdampfen zu beseitigen, ist es auch schon bekannt (US-PS 17 32 505), neben einem oben geschlossenen Ausdehnungsgefäß ein damit über eine bodennahe Verbindung kommunizierendes zweites Gefäß anzuordnen, wobei beide Steigleitungen im Boden des Ausdehnungsgefäßes S münden und der noch nicht in dessen Wasservorrat kondensierte Dampf vom oberen Bereich des Ausdehnungsgefäßes über ein Rohr nach unten zum Boden des zweiten Gefäßes geleitet wird, um in diesem kondensiert zu werden. Mit dieser bekannten Ausführung wird

ίο jedoch nur eine verbesserte Dampfrückgewinnung erzielt. Am Wasserkreislauf änderte sich dadurch nichts.

Ein weiteres Zweikammer-Ausdehnungsgefäß ist zu

anderem Zweck aus der DE-GM 19 08 349 bekannt.

Den Wasserkreislauf kann man sich vereinfacht als

ein Rechteck vorstellen, bei welchem das Ausdehnungsgefäß in einer oberen Ecke sitzt, und sich der Boiler in der Ecke unter dem Ausdehnungsgefäß befindet. Im Falle von Wohnräumen ist es erwünscht, die Heizkörper dicht über dem Fußboden anbringen zu können, also am

ίο unteren horizontalen Strang des vorgestellten Rechtecks. Dies hätte jedoch zur Folge, daß der Kreislauf aus einer vom Boiler zum Ausdehnungsgefäß führenden ersten senkrechten Wassersäule, daran anschließend einer horizontalen Flüssigkeitsleitung und dann einer zweiten senkrechten Flüssigkeitssäule bestünde, welche fast dieselbe Temperatur wie die erste senkrechte Flüssigkeitssäule hätte. Die Wasserzirkulation ist unter diesen Bedingungen unbefriedigend. Man war deshalb gezwungen, die Heizkörper an die zweite senkrechte Flüssigkeitssäule anzuschließen, wodurch sie jedoch in einer bestimmten Höhe über dem unteren horizontalen Leitungsstrang des vorgestellten Rechtecks liegen, um die zweite senkrechte Flüssigssäule auf eine im Vergleich zur ersten niedrigere Temperatur zu bringen.

Die zuletzt geschilderte Anordnung der Heizkörper am zweiten vertikalen Strang bringt ebenso wie eine andere bekannte Ausführung (CH-PS 4 39 999), bei der das Ausdehnungsgefäß den oberen Teil der Heizkörper bildet, die gleichfalls in einer bestimmten Höhe über dem unteren Leitungsstrang liegen, Schwierigkeiten bei der Anbringung der Heizkörper in dem zu beheizenden Raum mit sich, und man ist deshalb zunehmend zu Zentralheizungssystemen übergegangen, bei denen die Wasserzirkulation durch motorgetriebene Pumpen erzeugt wird.

Zur Zeit besteht ein wachsender Bedarf an Zentralheizungssystemen für zu beheizende Räume, bei denen Umwälzpumpen einfach deshalb nicht in Frage kommen, weil keine Antriebsenergie zur Verfügung steht, also insbesondere kein elektrischer Stromanschluß vorhanden ist, und bei denen außerdem auch aus Gründen der Betriebssicherheit und der Wartung solche motorisch angetriebenen zusätzlichen Aggregate nach Möglichkeit vermieden werden sollen. Zu denken ist in diesem Zusammenhang an Boote, Wohnwagen und Ferienhäuser. Für derartige Anwendungsfälle ist früher unter anderem vorgeschlagen worden, die Flüssigkeitszirkulation durch eine nur mit Wärme betriebene, sogenannte Impulspumpe zu erzeugen, wobei Dampf erzeugt wird, welcher den Flüssigkeitsspiegel im Boiler sich periodisch auf und abbewegen läßt. Dabei wird jedoch ein Rückschlagventil in der Flüssigkeitsleitung benötigt, und der weser*!^;che Nachteil eines derartigen Heizungssystems besteht darin, daß die Pumpe pulsie rend und mit beträchtlichem Lärm arbeitet, der als Klopfen im Takt mit der pulsierenden Bewegung des Flüssigkeitsstandes im Boiler auftritt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Zentralheizung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Flüssigkeitskreislauf mit gutem Wirkungsgrad allein durch den Boiler bewirkt wird und dennoch die Heizkörper mit Bezug auf den Boiler auf niedrigem Niveau angeordnet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Innenraums eines Wohnwagens mi; einer Zentralheizungsanlage gemäß der Erfindung,

Fig.2 die zentrale Einheit der Heizungsanlage nach F i g. 1 in perspektivischer Darstellung,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Wohnwagen und die zentrale Einheit nach F i g. 2,

Fig.4 eine perspektivische Darstellung des aufgebrochen gezeichneten Ausdehnungsgefäßes der Heizungsanlage,

Fi g. 5 einen Schnitt durch ein anderes Ausdehnungsgefäß mit einem Rückschlagventil an der Steigleitung.

Der beispielhaft in Fig. 1 dargestellte Wohnwagen ist einachsig und ruht auf Rädern 11. In seinem Innenraum sind natürlich die üblichen Einrichtungsgegenstände angebracht, aber aus Gründen der besseren zeichnerischen Darstellung der Heizungsanlage sind diese Einrichtungsgegenstände nicht mitgezeichnet worden. Zu der Zentralheizungsanlage gehören eine zentrale Einheit 12, in welcher der durch die Heizkörper geleiteten Flüssigkeit die Wärme zugeführt wird und die Flüssigkeitszirkulation erzeugt wird, sowie eine im Kreislauf geführte Flüssigkeitsleitung 17 mit Heizkörpern 13,14,15 und 16. Die Leitung 17 ist dicht über dem Fußboden 18 an dem mit Fenstern 19, 20 versehenen Wänden 21, 22 entlang verlegt. In der Zeichnung ist auch eine Tür 23 angedeutet. Die Einzelheiten der Heizungsar lage sind in größerem Maßstab in Fig. 2 und 3 gezeigt. Sie ist ausgestattet mit einem Brenner 24 für LP-Gas, welches in einem nicht gezeigten Behälter, 7. B. auf der Außenseite des Wohnwagens mitgeführt wird. Die Heizung funktioniert aber auch mit einem Brenner für flüssigen Brennstoff, wie z. B. Benzin oder Öl. Der Gasbrenner 24 sitzt in einem Schutzbehälter 25, der auch die Steuerungsglieder und anderes, nicht gezeigtes Zubehör des Brenners aufnimmt. Dessen Flamme 27 (F i g. 3) kann durch ein Fenster 26 beobachtet werden. Mifiels eines Drehknopfs 28 wird die Gaszufuhr zum Brenner gesteuert und ein Bypaß-Veitil in der Gasleitung geöffnet, wenn der Brenner angezündet werden soll, wozu ein Druckknopf 29 eines piezoelektrischen Zünders betätigt wird. Der Schutzbehälter 25 ist vollständig geschlossen und erhält die zur Verbrennung erforderliche Luft über eine Leitung 30, die in einer öffnung im Dach 31 des Wohnwagens mündet. Die heißen Brenngase werden über einen Kamin 32 durch das Dach 31 abgeleitet. Die Gase strömen dabei oben unter einer kreisförmigen Platte 33 mit einem nach unten gebogenen äußeren Rand 34 seitlich hervor. Die Platte dient als Regenschutz. Die Auslaßöffnung wird außerdem begrenzt durch eine untere Platte 36, welche ebenfalls mit einem nach unten gebogenen äußeren Rand 35 versehen ist und eine schützende Abdeckung für die Lufteinlaßöffnung der Leitung 30 b^:k)et. Die Oberfläche des Dachs hat einen die Lufteinlaßöffnung umgebenden senkrechten Flansch 37, der verhindern soll, daß Wasser vom Dach in die Lufteinlaßöffnung der Leitung 30 fließt.

Der untere Teil des Kamins 32 ist mit Zwischenabstand ummantelt, und der von dem Mantel 38 abgeschlossene Raum ist mit Flüssigkeit gefüllt und bildet den Boiler der Heizung. Vom oberen Bereich des Mantels 38 führt eine Steigleitung 39 zu einem Ausdehnungsgefäß 40. Letzteres ist über einen oben angeschlossenen Schlauch 41 entlüftet. Durch den Schlauch 41 wird im Falle eines Überdrucks auch Dampf

ίο abgelassen. Da der Dampf jedoch sofort kondensiert, ist der Schlauch nach außen geführt, zweckmäßigerweise über eine nicht gezeigte Schlauchverlängerung durch den Fußboden 42 des Wohnwagens. Von dem Ausdehnungsgefäß 40 führt eine Rücklaufleitung 43 nach unten. Diese hat Anschluß an die Leitung 17 mit den Heizkörpern. Das entgegengesetzte Ende der Leitung 17 ist dann wieder im unteren Bereich an den Mantel 38 angeschlossen, so daß b'er die in den Heizkörpern abgekühlte Flüssigkeit wieder in den Boiler eingeleitet wird.

Das Ausdehnungsgefäß 40 ist in größerem Maßstab in Fig.4 dargestellt. Es weist einen unteren Flüssigkeitsbehälter 44 auf, in dessen Boden sowohl die Steigleitung 39 als auch die nach unten führende Rücklaufleitung 43 münden. Der Flüssigkeitsbehälter 44 besteht vorzugsweise aus durchsichtigem Kunststoff, so daß der Flüssigkeitsstand sichtbar ist. Der obere Bereich des Flüssigkeitsbehälters ist so ausgebildet, daß er ein Verriegelungsglied 45 eines Bajonettverschlusses bildet, und besitzt am oberen Rand ein Auflager 46 für eine metallische Büchse 47, vorzugsweise aus Aluminium, die durch einen Deckel 48 in ihrer Lage gehalten wird, welcher mit einem inneren Teil 49 versehen ist, dessen unteres Ende Verriegelungsglieder 50 trägt, die mit den Verriegelungsgliedern 45 am Flüssigkeitsbehälter 44 als Bajonettverschluß zusammenwirken. Der mit dem Deckel 48 verbundene innere Teii 49 hat einen elastischen Bereich 51, um die Teile des Ausdehnungsgefäßes dicht zusammenzuhalten.

Die beschriebene Heizungsanlage erzeugt eine sehr wirksame Flüssigkeitszirkulation, weil die Flüssigkeitssäule im Mantel 38 und der Steigleitung 39 heiß ist und Dampf enthält; während die Rücklaufleitung 43 nur heiße Flüssigkeit führt. Die Leitung 17, welche sich am Fußboden des Wohnwagens entlang erstreckt, hat keine wesentlichen Niveauunterschiede und beeinflußt den Flüssigkeitsumlauf praktisch nur durch ihren Leitungswiderstand, der durch die umwälzende Kraft infolge der Dichteunterschiede in den zwei senkrechten Flüssigkeitssäulen der zeniralen Einheit 12 und des Dampfes in der Steigleitung überwunden werden muß. Die erwähnten vorteilhaften Betriebsbedingungen werden dadurch erreicht, daß der im Boiler 38 gebildete Dampf zum Teil in der Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß 40 und zum Teil

SS an der Metallbüchse 47 des Oberteils des Ausdehnungsgefäßes kondensiert.

Es ist bereits eingangs erwähnt worden, daß ein Ausdehnungsgefg*}, durch welches der Dampf hindurchgeleitet wird, ungünstig ist, weil mit dem Dampf die darin enthaltene Wärme verlorengeht. Daher ist die zentrale Einheit 12 einschließlich des Ausdehnungsgefäßes zwischen dem Fußboden 42 und der Decke 31 des Wohnwagens in einem Raum angeordnet, dessen Rückseite durch eine wärmeisolierte Außenwand 52 des Wohnwagens und dessen Seitenwände entweder durch wärmeisolierte Zwischenwände 53 wie nach Fig.2, oder ganz oder teilweise durch Metallbleche gebildet sind, die einen Teil der Wärme des die zentrale Einheit

12 aufnehmenden Raumes an einen angrenzenden Raum innerhalb des Wohnwagens, z. B. einen Trockenraum für Kleider oder andere Gegenstände, leiten. Auf der Vorderseite ist der die zentrale Einheit 12 enthaltende Raum durch einen Schirm 54 oder einen Grill mit Löchern oder Schlitzen abgedeckt. Im Fußboden 42 befindet sich eine Öffnung 55, durch welche kalte Umgebungsluft in den Raum 56 mit der zentralen Einheit 12 strömt. Diese Luft wird durch den Mantel 38, den Kamin 32 und in gewissem Maße auch durch die metallische Büchse 47 des Ausdehnungsgefäßes 40 erwärmt. Die so erwärmte Luft strömt danach durch den Schirm 54 in den zentralen Aufenthaltsraum des Wohnwagens. Der gesamte Schirm 54 kann an der Wand angehängt sein oder in anderer geeigneter Weise leicht abnehmbar befestigt sein, so daß der Raum 56 zugänglich ist. Insbesondere das Ausdehnungsgefäß 40 sollte zugänglich und sichtbar sein, um in einfacher Weise den Hüssigkeitsstand im Ausdehnungsgefäß kontrollieren und den Flüssigkeitsvorrat ergänzen zu können. Zu diesem Zweck kann auch der vor dem Ausdehnungsgefäß 40 befindliche Teil des Schirms 54 als Tür ausgebildet und eventuell sogar durchsichtig sein, so daß das Flüssigkeitsniveau beobachtet werden kann, ohne dazu die Tür zu öffnen.

Durch die vorstehend beschriebene Anordnung wird eine sehr wirkungsvolle Zirkulation der wärmeübertragenden Flüssigkeit durch die Kreislaufleitung 17 erreicht. Außerdem werden die Wärmeverluste der zentralen Einheit 12 ebenfalls zur Erwärmung der Luft im Wohnwagen ausgenutzt, wobei z. B. durch einen an sich bekannten Ventilator in der Decke des Wohnwagens für einen ausreichenden Luftaustausch gesorgt werden kann. Es hat sich auch gezeigt, daß die Menge der durch den Leitungsquerschnitt strömenden Flüssigkeit in weiten Grenzen gesteuert werden kann, in dem die Gaszufuhr zum Brenner verändert wird. Dadurch kann die Wirkung des Heizsystems jeweils auf den Wärmebedarf eingestellt werden.

Bei geringer Wärmeerzeugung im Boiler kann es vorkommen, daß die Flüssigkeitszirkulation nicht gleichmäßig läuft. Um dies zu verhindern, kann ein Rückschlagventil im Kreislauf vorgesehen sein. Dazu kann irgendeine bekannte Ventilart, die als Rückschlagventil geeignet ist, dienen, und das Ventil kann irgendwo in dem System angebracht werden. Vorzugsweise wird das Rückschlagventil, wie in Fig. 5 gezeigt, am oberen Ende der Steigleitung 39 innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 44 installiert.

Beim Start im kalten Zustand verzögert sich die Flüssigkeitszirkulation manchmal ein wenig trotz der Tatsache, daß große Mengen Dampf in dem Boiler erzeugt werden. In einem solchen Fall steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Ausdehnungsgefäß. Dem kann jedoch dadurch entgegengewirkt werden, daß die Außenseite eines Teils des Kamins innerhalb des Boilers aufgerauht wird. Dies kann z. B. durch Sandstrahlen, Metallauftragsverfahren, durch spanende Bearbeitung od. dgl. geschehen. Dampf wird entlang der Kaminrohrwand erzeugt und durch z. B. eine kreuzweise Rändelung 57 der Rohroberflächc wird erreicht, daß verhältnismäßig kleine Dampfblasen von der Wand, insbesondere den durch die kreuzweise Rändelung gebildeten Oberflächenspitzen, aufsteigen. Insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit der Kaminrohrwand im oberen Teil des Boilers beeinflußt dessen Wirkung.

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Linie als Vorwärmer für die Flüssigkeit diert, bildet der obere Teil den Dampferzeuger. Um die Wärmeabgabe des heißen Brenngases im gewünschten Verhältnis auf die beiden vorstehend genannten Bereiche des Boilers zu verteilen, ist es vorteilhaft, ein Staublech od. dgl. zu benutzen, um sicherzustellen, daß der größte Teil der Wärme in dem dampferzeugenden Teil des Boilers abgegeben wird. Als Staublech kann z. B. ein in dem Kaminro.n aufgehängtes Rohr mit einem abgeflachten unteren Ende dienen. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einem bestimmten Bereich des Kaminrohrs vergrößert werden.

Der wesentliche neue Gedanke der vorstehend beschriebenen Zentralheizung, z. B. eines Wohnwagens, ist der, daß in der Steigleitung Dampf und heiße Flüssigkeit aufsteigen, während in der nach abwärts führenden Rücklaufleitung im wesentlichen nur Flüssigkeit vorhanden ist. Um dies zu erreichen, ist ein Kondensator eingesetzt. Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß die beschriebene Anordnung gut funktioniert. Gleichzeitig fand man, daß Veränderungen der Oberfläche der inneren Rohrwandung des Boilers und die Aufteilung der Wärmeübertragung auf verschiedene Bereiche des Boilers einen schnellen Anlauf der kaltgezündeten Heizung ohne Störungen ermöglichen Schließlich, und dies ist ebenfalls entscheidend für der praktischen Erfolg der Heizung, zeigte sich, daß e< möglich ist. die Heizwirkung ohne Betriebsunterbre chung zu verändern.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Offene Schwerkraft-Warmfliissigkeitsheizung, insbesondere für Wohnwagen, mit einem Flüssigkeitskreislauf, bestehend aus einem Boiler, aus einer -Steigleitung, aus an einer Rücklaufleitung angeordneten Heizkörpern und aus einem entlüftbaren Ausdehnungsgefäß, in dessen Boden sowohl die Steig- als auch die Rücklaufleitung münden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (40) aus einem einen Dampfabscheider und Flüssigkeitsbehälter bildenden Teil (44) und einem durch die Luft in dem zu beheizenden !nnenraum gekühlten Kondensator (47) besteht, wobei der den oberen Teil des Ausdehnungsgefäßes (40) bildende Kondensator aus einer auf den Flüssigkeitsbehälter (44) aufgesetzten metallischen Büchse (47) hesteht.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (47) durch einen Deckel (48) gehalten ist, welcher über ein Verbindungsglied (49) und einen Schnellverschluß (45, 50) mit dem Flüssigkeitsbehälter (44) in Eingriff zu bringen ist.

3. Heizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (49) ein innerhalb der Büchse (47) angeordnetes hohlzylindrisches Teil ist.

4. Heizung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (49, 51) elastisch ist.

5. Heizung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steigleitung '39) innerhalb des Flüssigkeitsbehälters (44) ein Rückschlagventil angeordnet ist.