DE2260395A1 - Einrichtung zum erhitzen von mehreren unabhaengig voneinander gespeicherten medien wie heizwasser bzw. brauchwasser - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Erhitzen von mehreren unabhängig voneinander gespeicherten Medien wie Heizwasser bzw. Brauchwasser Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zun Erhitzen von.
• mindestens zwei unabhängig voneinander geführten pzw. gespeicherten flüssigen Medien, wie Heizwasser bzw. Brauchwasser flilt- einer Heizquelle, die einen Verdampfer für ein im unbeheizten Zustand flüssiges Wärmeübertragungsmittel beheizt und dabei Dampf erzeugt 9 welcher an den Wänden der die zu erhitzenden Medien enthaltenden G ç ässe kondensiert und dabei seine Verdampfungswärme an die Medien abgibt0 Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist die Anordnung so ge° troffen, dass das Wärmeübertragungsmittel im flüssigen Zustand den zu seiner Aufnahme vorgesehenen Behälter nur teilweise ausfüllt und dass der Raum oberhalb des flüssigen Wärmeübertragungsmittels evakuiert ist. In diesem evakuierten Raum sind die Gefässe für die zu erhitzenden Medien angeordnet, nämlich ein Boiler für Brauchwasser und eine Rohrschlange für Heizwasser.
• Diese bekannten Einrichtungen haben den Vorteil, dass sich die auf geheizten Medien nicht gegenseitig thermisch beeinflussen können, weil das Vakuum bzw. der Dampf die Medien voneinander isoliert.
• Nachteilig ist diese Anordnung Jedoch insofern, als sich die Medien nicht in jedem hnwendungsfalle und ohne besondere Vorkehrungen,.
• z.B. Stillsetzen einer Umwälzpumpe, unabhängig voneinander auf unterschiedliche Temperaturen erhitzen lassen. Ausserdem ist es schwierig, das Vakuum auf längere Zeit auf dessen gewünschten Wert zu halten, d. h. Leckverluste zu vermeiden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher die zu erhitzenden Medien ohne Rücksicht auf ihr Speichervolumen im Bereich der Wärmeübertragung und ohne auf den Durchfluss der Medien in diesem Bereich einwirken zu müssen, unabhängig voneinander auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden können. Ausserdem soll bei dieser Einrichtung die Wärme auch mit Dampf im Bereich des Atmosphärendrucke übertragen werden können: Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der durch den Verdampfungs- und Kondensationsprozess hervorgerufene Kreislauf des Wärmeübertragungsmittels in mindestens zwei den zu erhitzenden Medien zugeordnete Teilkreisläufe aufgeteilt ist, von denen jeder eine eigene Kondensationskammer und eine Stesereinrichtung hat, welche den Wärmefluss im zugeordneten Teilkreislauf nach Massgabe des Wärmebedarfs des entsprechenden Mediums beeinflusst.
• Durch die Unterteilung des Behälterraumes in mehrere, den jeweils zu erhitzenden fledien zugeordnete und mit Steuervorrichtungen versehene Kondensationskammern ist erreicht, dass die Medien unabhängig voneinander beliebig erhitzt werden können. Mit den Steuervorrichtungen kann der Wärmefluss des Wärmeübertragungsmittels in den einzelnen Kammern derart reguliert werden, dass die entsprechende Kammer von der Dampfzu*uhr abgertrennt wird, oder sich mit Kondensat füllt, so dass die Wände des sich darin befindenden Verbrauchers überflutet werden und dadurch eine geringere Wärmeübertragung stattfindet, denn der Wärmeübergang von einer Flüssigkeit zu einem festen Körper ist wesentlich geringer als von deren Dampf zum Körper.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verdampfungskammer des armeübertragungsmittels über eine Leitung mit einem Ausdehnungsgefäss verbunden ist und wenn das Wärmeübertragungsmittel bei vollständiger Kondensation die Kondensationskammer mindestens annähernd vollständig ausfüllt.
• Dadurch ist erreicht, dass der Dampf einen der Höhe der Wassersäule zwischen Verdampfungskammer und Ausdehnungsgefäss entsprechenden-Mert über dem Atmosphärendruck nicht überschreiten kann, so dass im Gerät kein schädlicher Überdruck entstehen kann. Andererseits wird mit dieser Anordnung erreicht, dass sich der Dampf ähnlich wie bei den bekannten Anordnungen mit einem evakuierten Verdampfungsbrenner im gewünschten Temperaturbereieh fit völlig ausbreiten kann, ohne dass dabei die dort ohne grqssen technischen Aufwand nicht vermeidbaren Leckverluste auftreten.
• Bei einer solchen Einrichtung sieht die Erfindung weiter vor, dass der Verdampfungsraum etwa an der höchstgelegenen Stelle mit einer Entlüftngseinrichtung versehen ist. Dadurch ist erreicht, dass der gesamte fiir das Wärmeübertragungsmittel vorgesehene Raum, beispielsweise nach einer Entleerung, ohne Mühe wieder gefüllt werden kann, indem die Luft in diesem Raum vollständig durch die geöffneten Ventile entweicht.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Flüssigkeitsoberfläche des Wärmeübertragungsmittels im Ausdehnungsgefäss in bekannter Weise mit einer Ölschicht bedeckt ist und dass die Steigleitung im Inneren des Ausdehnungsgefässes eine Öffnung hat, welche unterhalb des niedrigsten, bei vollständiger Kondensation des Wärmeübertragungsmittels sich einstellenden Flüssigkeitsspiegels liegt.
• Die Leitung kann vorteilhaft ein Stück weit oberhalb des höchsten, dem grössten Verdampfungegrad des Wärmeübertragungsmittele entsprechenden Flüssigkeitsspiegels im Ausdehnungsgefäss einen mindestens annähernd horizontal verlaufenden Leitungsabechnitt haben, der durch eine Seitenwand aus dem Ausdehnungsgefäss herausführt und der im Inneren des Ausdehnungsgefässes eine Öffnung hat, iiber welche der freie Raum über dem Flüssigkeitsspiegel mit der Atmosphäre verbunden ist.
• Durch die Ölschicht wird verhindert, dass die Flüssigkeit verdampft und das Sauerstoff von der Flüssigkeit aufgenommen werden kann, so dass die Korrosion im Behälter weitgehend unterbunden wird. Außerdem ist durch die Ausführung des Ausdehnungsgefässes sichergestellt, dass die ölschicht weder in den Behälter noch aus dem Gefäss fliessen kann.
• Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich für eine Einrichtung, bei welcher ein zu erhitzendes Medium im Bereich- der Wärmeiiberbagung in einer Rohrschlange geführt und ein anderes zu erhitzendes Medium in einem Boiler gespeichert ist, wenn zur Aufnahme des Wärmeübertragungsmittels ein unterhalb des Boilers angeordnetes topfförmiges Gefäss vorgesehen ist, in welchem mindestens zwei wenigstens annähernd parallel zum Gefäseboden verlaufende Zwischenwände im Abstand axial übereinander angeordnet sind, von denen die erste zwischen sich und dem Gefässboden die Verdampfungskammer und zwischen sich und der zweiten Zwischenwand eine die Rohrschlange aufnehmende erste Kondensationskammer bildet, während die zweite Zwischenwand zwischen sich und dem Boden des Boilers eine zweite Kondensationekammer bildet.
• Dadurch ist eine Anordnung mit geringem Bauaufwand geschaffen, die es ermöglicht, in engem Raum mehrere Medien unabhängig voneinander zu erhitzen.
• Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, dass mindestens eine Zwischenwand als topfförmiger Einsatz ausgebildet ist, deren Seitenwand zwischen sich und der Seitenwand des Gefässes für das Wärmeübertragungsmittel die Dampfzuführung zu den Kondensationskammern bildet.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn .von den Böden der beiden Kondensationskammern je eine mit einem AbspeWrrglied versehene Rückführleitung für das Kondensat abzweigt.
• Mit dem Absperrglied kann die Rückführung des Kondensats aus der entsprechenden Kondensationskammer je nach Wärmebedarf des zu erhitzenden Mediums reguliert werden. Dabei wird der Wärmetauscher mit dem Medium mehr oder weniger von dem sich in der Kammer sammelnden Kondensat überflutet, wodurch die Wärmeübertragung an den entsprechenden Wärmetauscher gesteuert wird. Es ist auf diese Weise eine bequeme Regulierung des Gerätes je nach Wärmebedarf der einzelnen Verbraucher erreicht. Diese Lösung ergibt ausserdem die kleinsten Abmessungen für die Steuereinrichtung.
• Die Steuervorrichtung eines jeden Teilkreislaufes des Wärmeübertragungsmittels kann vorteilhaft ein thermostatisch gesteuertes Magnetventil sein, wodurch eine automatische Regelung geschaffen ist..
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wassererhitzers nach der Erfindung im Schnitt dargestellt.
• Der Wassererhitzer weist einen Wasserspeicher 10 auf, an welchen sich ein Gefäss 11 für ein Wärmeübertragungsmittel anschliesst.
• Der Gefässraum ist durch zwei übereinander angeordnete Einsätze 12 und 13 in drei Kammern 14,15 und 16 unterteilt. Die beiden oberen, als Kondensationsräume 14 und 15 ausgebildete Kammern stehen jeweils über einen als Dampfzuführung ausgebildeten Ringspalt 17 bzw. 18 mit der als Verdampfur.gskammer 16 ausgebildeten dritten Kammer in Verbindung. Der Ringspalt 17 ist der freibleibende Zwischenraum zwischen der Gefässwand 19 und der Wand des oberen Einsatzes 12, während der Ringspalt 18 ein Zwischenraum zwischen dem oberen Einsatz 12 und der Wand 21 des unteren Einsatzes 13 ist. Von dem nach unten durchgewölbten Boden des Einsatzes 12 führt eine Rückführleitung 22 für das Kondensat über ein Magnetventil 23, welches sich ausserhalb des Behälters befindet, in die dritte Kammer 16. Am Boden des unteren Einsatzes 13 ist ebenfalls eine mit einem Magnetventil 23 versehene Rückführleitung 24 angeschlossen. In der Kammer 15 zwischen den beiden Einsätzen 12 und 13 ist der Wärmetauscher 25 einer Heizanlage angeordnet. Die beiden ersten Kammern 14,15 sind jeweils mit einem Entlüftungsventil 26 versehen.
• An dem als VJärmeübertrager ausgebildeten Boden!27 des Gefässes 11 ist eine Leitung 28 angeschlossen, welche in ein Ausdehnungsgefäss 30 hineinragt. Innerhalb des Gefäsæes 30 weist die Leitung 28 einen vertikalen und einen horizontalen Abschnitt 31 bzw. 32 auf, welche jeweils mit einer Öffnung 33 bzw. 34 versehen sind. Der freie Rauti des Ausdehnungsgefässes 30 ist über die Öffnung 34 und den horizontalen Leitungsabschnitt 32, welcher durch eine Seitenwand des Ausdehnungsgefässes 30 hinausragt, mit der Atmosphäre verbunden.
• Die mit einer Ölschicht 35 bedeckte Flüssigkeitsoberfläche im Ausdehnungsgefäss 30 erreicht einen niedrigsten Stand 36 oberhalb der Öffnung 33 bei Ruhestellung des Gerätes und einen höchsten Stand 37 unterhalb der Öffnung 34 der Leitung 28.
• Bci Betriebsruhe ist der Behalterraum 11 vollständig mit dem fliissigen ärmeübertragungsmittel gefüllt, wobei im Ausdehnungsgefäss 30 die Flüssigkeit den niedrigsten Stand 36 erreicht. \.wird das Gerät in Betrieb genommen, so entwickelt sich-nach Erreichen der Siedetemperatur des Wärmeübertragungsmittels Dampf, der ein Teil der Flüssigkeit durch die Steigleitung 28 und die Öffnung 33 in das Ausdehnungsgefäss 30 drängt. Wenn beide Ventile 23 geöffnet sind, kann die Flüssigkeit aus den beiden oberen Kammern 14 und 15 entweichen, so dass der Boden des Wasserspeichers 10 und der Wärmetauscher 25 der Heizanlage vom Dampf umgeben sind. In diesem F.ll, der in der Zeichnung dargestellt ist, findet eine maximale Wärmeübertragung an beide Verbraucher statt.
• Wird beispielsweise das Ventil 23 der Rückführleitung 24 geschlossen, dann kann das Kondensat aus der Kammer 15 nicht berausfliessen, und die Kammer 15 füllt sich dadurch mit dem Kondensat, welches den Wärmetauscher ?5 überflutet. Auf diese Weise kann der Vrasserspeicher erhitzt werden, ohne dass die Heizanlage nennenswert erwärmt wird, da die ärmeübertragung durch eine-Flüssigkeit wesentlich geringer ist als durch deren Dampf. In gleicher Weise kann das Gerät ausschliesslich zum Erhitzen des Heizwassers betrieben werden, nämlich durch Schliessen des Ventiles 23 in der Rückführleitung 22 für die erste, mit iem Speicher 10 in Kontakt stehende Kammer 14.

Claims (9)

Ansprüche:

1.)Einrichtung zum Erhitzen von mindestens zwei unabhängig voneinander gefijhrten bzw. gespeicherten flüssigen Medien, wie HeJzwasser bzw. Brauchwasser, mit einer Heizquelle, die einen Verdampfer für ein im unbeheizten Zustand flüssiges Wärmeübertragungsmittel beheizt und dabei Dampf erzeugt, welcher an den Wänden der die zu erhitzenden Medien enthaltenden Gefässe kondensiert und dabei seine Verdampfungswärme an die Medien abgibt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass der durch den Verdampfungs- und Kondensationsprozess hervorgerUfene Kreislauf des Wärneübertragungsmittels in mindestens zwei den zu erhitzenden Medien zugeordnete Teilkreisläufe aufgeteilt ist, von denen jeder eine eingene Kondensationskammer (14 bzw. 15) und eine Steuereinrichtung (23) hat, welche den Wärme fluss im zugeordneten Teilkreislauf nach Massgabe des Wärmebedarfs des entsprechenden Mediums beeinflusst.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass die Verdampfungskammer (16) des Wärmeübertragunsmittels über eine Leitung (28) mit einem Ausdehnungsgefäss (30) verbunden ist und dass das Wärmeübertragungsmittel bei vollständiger Kondensation die Kondensationskammer (14 und 15) mindestens annähernd vollständig ausfüllt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass der Verdampfungsraum etwa an der höchetgelegenen Stelle mit einer Entlüftungseinrichtung (26) versehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass die Fldssigkeitooberfläche des Wärmeübertragungsinitteis im Ausdehnungsgefäss (30) in bekannter Weise mit einer Ölschicht bedeckt ist, und das die Leitung (28) im Inneren des Ausdehnungsgefässes eine Öffnung (33) hat, welche unterhalb des niedrigsten, bei vollständiger Kondensation des Wdrmeübertragungsmittels sich einstellenden Flüssigkeitsspiegels (36) liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z eli c hn e t, dass die Leitung (28) ein'Stück weit oberhalb des höchsten, dem grössten Verdampfungsgrad des ärmeübertragungsmittels entsprechenden Flüssigkeitsspiegels (37) im Ausdehnungsgefäss (30) einen mindestens annähernd horizontal. verlaufenden Leitungsabschnitt (32) hat, der durch eine Seitenwand aus dem Ausdehnungsgefäß herausführt und der im Inneren des Ausdehnungsgefässes eine Öffnung (34) hat, über welche der freie Raum über dem Flüssigkeitsspiegel mit der Atmo3pEäre verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden' Ansprüche, bei welcher ein zu erhitzendes Medium Am Bereich der Wärmeübertragung in einer Rohrschlange geführt und ein anderes zu erhitzendes Medium in einem Boiler gespeichert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass zur Aufnahme des Wärmeübertragungsmittels eip unterhalb des Boilers (10) angeordnetes topfförmiges Gefäss (11) vorgesehen ist, in welchem mindestens zwei wenigstens annähernd parallel zum Gefässboden verlaufende Zwischenwände (13,12) im Abstand axial übereinander angeordnet sind, von denen die erste (13) zwischen sich und dem Gefässboden die Verdampfungskammer (16) und zwischen sich und der zweiten Zwischenwand (12) eine die Rohrschlange (25) aufnehmende erste Kondensationskammer (15) bildet, während.die zweite Zwischenwand zwischen sich und dem Boden des Boilers (10) eine zweite Kondensationskammer 14 bildet.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass mindestens eine Zwischenwand (12 bzw. 73) als topfförmiger Einsatz ausgebildet ist, deren Seitenwand t21) zwischen sich und der Seitenwand des Gefässes (11) für das Wärmeübertragungsmittel die Dampfzuführung zu den KondensationskaJ3mern (14,15) bildet.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , dass von den Böden (12,13) der beiden Kondensationskammern (14 bzw. 15) je eine mit einem Absperrglied (23) versehene Rückführleitung (22,24) für das Kondensat abzweigt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuervorrichtung eines Jeden Teilkreislaufs des Wärmeübertragungsmittels ein thermostatisch gesteuertes Magnetventil ist.