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Bezeichnung: Verfahren zur Warmwasserbereitung in Verbindung mit einer
Heizungsanlage und Heizungsanlage zur Durchführung des Verfahrens, Zusatz zu Patent
(Patentanmeldung P 24 34 537.7) -Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmwasserbereitung
in Verbindung mit einer Heizungsanlage, wobei das Brauchwasser durch den Wärme träger
der Heizungsanlage aufgewärmt wird und wobei ferner wenigstens ein Teilstrom des
Wärmeträgers an einem das Brauchwasser führenden Wärmetauscherkörper vorbeigeführt
wird.
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Es ist grundsätzlich bekannt, das beispielsweise für ein Wohnhaus
benötigte warme Brauchwasser in der Weise zu erzeugen, daß ein vom aufzuheizenden
Brauchwasser durchflossener Wärmetauscherkörper, beispielsweisa eine Kupferrohrschlange
in einem Speicherbehälter angeordnet ist, der von dem Wärmeträger der Heizungsanlage,
in der Regel Wasser, durchströmt ist. Das
bekannte Verfahren ist
insofern nicht ganz befriedigend, als die Wassertemperatur des Brauchwassers bei
längerer Entnahme sehr stark absinkt, da die in dem Wärmeträger im umgebenden Behälter
zur Verfügung stehende Wärmemenge nicht ausreicht, um die gewünschte hohe Temperatur
aufrechtzuerhalten. Der Grund hierfür liegt in erster Linie darin, daß in dem Maße,
wie kaltes Brauchwasser in den Wärmetauscherkörper eintritt, entsprechende Wärmemengen
aus dem den Wärmetauscher umgebenden Wärmeträger abgenommen werden, ohne daß entsprechend
der über den Wärmetauscherkörper vom Brauchwasser abgenommenen Wärmemengen durch
eine erhöhte Zufuhr an heißem Wärmeträger Sorge getragen wird.
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Bei dem Verfahren gemäß der Hauptanmeldung ist diesem Nachteil dadurch
abgeholfen, daß wenigstens ein Teilstrom des Wärmeträgers der Heizungsanlage mit
einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit an dem das Brauchwasser führenden Wärmetauscherkörper
vorbeigeführt wird, so daß selbst bei Abnahmen in der Größenordnung von 36 Litern
pro Minute ein Brauchwasser mit einer Temperatur von etwa 50 bis 600 praktisch bei
Dauerabnahme zur Verfügung gestellt werden kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren noch
weiter auszugestalten und hinsichtlich der Regeltechnik zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der aus
dem Heizkessel austretende Wärmeträgerstrom (Vorlauf) in
einen Speicherbehälter
geführt wird, aus dem die Radiatoren der Heizungsanlage mit dem Wärmeträger versorgt
werden, und daß ein Teilstrom zum Beheizen des Wärmetauscherkörpers aus dem Speicherbehälter
abgezogen wird. Durch diese Verfahrensweise ist es möglich, eine relativ große Wärmeträgermenge
mit der hohen Vorlauftemperatur zur Verfügung zu halten, die praktisch ohne Beeinträchtigung
des Heizungskreislaufes bei einer Brauchwasserentnahme an den Wärmetauscherkörper
für die Aufheizung des Brauchwassers abgegeben werden kann. Dies ist beispielsweise
dann erforderlich, wenn bei längerer Brauchwasserentnahme die Zufuhr an Wärmeträger
zum Wärmetauscherkörper erhöht werden muß.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Teilstrom zur Beheizung des Wärmetauscherkörpers erst bei Brauchwasserentnahme
aus dem Speicherbehälter abgezogen wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sich
während der Stillstandszeiten in den brauchwasserführenden Leitungen des Wärmetauscherkörpers
kein Kesselstein bilden kann, wie dies bei normalen Brauchwasserspeichern der Fall
ist, die ständig vom Wärmeträgermedium mit Vorlauftemperatur durchströmt werden.
Die Verwendung des Speicherbehälters bietet hierbei den Vorteil, daß unmittelbar
mit Beginn der Brauchwasserentnahme eine genügende Menge an Wärmeträgermedium zur
Einleitung des Aufheizprozesses im Wärmetauscherkörper zur Verfügung steht, ohne
daß durch diese relativ plötzliche zusätzliche Wärmeabnahme die Temperatur in der
gesamten Heizanlage spürbar absinkt. Bei einer längerdauernden Brauchwasserabnahme
reicht
bei entsprechender Dimensionierung des Speicherbehälters die Zeit aus, daß bei einem
Absinken der Vorlauftemperatur durch den Kesselthermostaten bei gas-oder oelbeheizten
Kesselanlagen durch Einschalten der Brennereinrichtung die vorgegebene Soll-Vorlauftemperatur
wieder erreicht wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Teilstrom
zur Beheizung des Brauchwassers mittels einer Pumpe durch den Wärmetauscherkörper
gepumpt wird. Hierdurch wird bewirkt, daß das Wärmeträgermedium mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit am Wärmetauscherkörper zur Aufheizung des Brauchwassers vorbeigeführt
werden kann, so daß eine sehr gute Wärmeübertragung gewährleistet ist und mit einem
relativ kleinen Wärmetauscherkörper gearbeitet werden kann.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen,
daß durch einen Meßfühler in der Brauchwasserleiting eine Brauchwasserentnahme festgestellt
und der Abzug des Wärmeträgers ausgelöst wird. Hierbei kann der Abzug des Wärmeträgers
entweder durch Einschalten einer gesonderten Pumpe oder aber durch Öffnen eines
Ventils bewirkt werden, wobei der Druck der Umwälzpumpe der Heizungsanlage die Förderung
durch den Wärmetauscherkörper bewirkt.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen,
daß am Brauchwasseraustritt aus dem Wärmetauscherkörper die Brauchwassertemperatur
gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und danach die zum Wärmetauscher
geführte
Wärmeträgermenge reguliert wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß unmittelbar
zu Beginn der Brauchwasserentnahme eine hohe Wärmeträgermenge durch den Wärmetauscherkörper
geführt wird und zwar solange, bis die vorgegebene Solltemperatur erreicht ist und
daß dann die aus dem Speicherbehälter abgezogene Wärmeträgermenge vermindert wird.
Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Dauerentnahme von aufgeheiztem Brauchwasser,
wobei es zweckmäßig ist, die entsprechende Regeleinrichtung so auszugestalten, daß
bei einer Annäherung der Isttemperatur an die Solltemperatur bereits eine Zurücknahme
der Wärmeträgermenge durch eine entsprechende Veränderung der Pumpendrehzahl bzw.
der Ventilstellung herbeigeführt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Heizungsanlage-zat Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, die einen das aufzuheizende Brauchwasser führenden
Wärmetauscherkörper aufweist, der vom Wärmeträger der Heizungsanlage umspült wird.
Hierbei ist gemäß der Erfindung ein Speicherbehälter vorgesehen, in den Vorlaufleitung
des Heizkessels einmündet und der mit einer Wärmeträgerabzugsleitung für die Heizung
(Heizleitung) und einer Wärmeträgerabzugsleitung für den Wärmetauscherkörper (Brauchwasserheizleitung)
versehen ist. Mit Hilfe eines derartigen Speichers, der nicht direkt mit dem Wärmetauscherkörper
für die Brauchwasseraufheizung in Verbindung steht, ist es möglich, entweder Regeleingriffe
zu pufferi, wenn dem Wärmetauscherkörper beispielsweise' temperaturabhängig unterschiedliche
Mengen an Wärmeträger zugeführt werden sollen. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung
vor allem dann, wenn die Beheizung des Wärmetauscherkörpers für
das
Brauchwasser erst im Augenblick der Brauchwasserentnahme erfolgen soll. In diesem
Fall steht bei entsprechender Dimensionierung des Speicherbehälters der Wärmeträger
mit der hohen Vorlauftemperatur zur Aufheizung des Brauchwassers zur Verfügung,
wobei während der Ruhezeit der Wärme taus cherkö rp er nicht vom heißen Wärmeträger
umspült ist und so Jegliche Kesselsteinbildung vermieden werden kann.
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Mit Hilfe eines derartigen Speichers läßt sich bei einem Kessel mit
einer Leistung von 20000 kcd/ h eine Brauchwasserentnahme von 20 Litern/Minute mit
450C erreichen, wobei die Aufheizzeit für den Speicher etwa 7 Minuten beträgt. Es
kann also alle sieben Minuten eine Brauchwasserentnahme in der Größenordnung von
200 Litern erfolgen, so daß beispielsweise ein Badewanne in kürzester Zeit gefüllt
werden kann.
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Im Vergleich dazu betägtdie Aufheizzeit eines normalen Doppelwandspeichers
20 bis 25 Minuten, wobei eine Brauchwasserentnahme von nur 10 Litern/Minute bei
450C möglich ist.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizungsanlage ist ferner die
vorgesehen, dsß Heizungsleitung unterhalb der Brauchwasserheizleitung am Speicherbehälter
ausmündet. Dies hat den Vorteil, daß bei der sich zwangsläufig ergebenden Temperaturdifferenz
zwischen dem Bodenbereich des Speicherbehälters und dem Deckenbereich des Speicherbehälters
der Wärmeträger mit der höheren Temperatur für die Brauchwasseraufheizung zur Verfügung
steht.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizungsanlage ist ferner vorgesehen,
daß die Brauchwasserheizleitung mit Abstand von der Decke des Speicherbehälters
ausmündet und daß an der Decke ein vorzugsweise automatisch wirkendes Entlüftungsventil
angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung kann der Speicherbehälter gleichzeitig
als Entlüftungseinrichtung verwendet werden, da sich infolge der Beruhigung im Speicherbehälter
die im Wärmeträger enthaltenen Luftblasen vom Wärmeträger trennen und an der Decke
des Speicherbehälters sammeln können. Die angesammelte Luft kann entweder durch
Handbetätigung oder automatisch aus dem Speicherbehälter abgelassen werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß eine Pumpe
in der Brauchwasserheizleitung angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß das Wärmeträgermedium
an den brauchwasserfüh-.
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renden Teilen des Wärmetauscherkörpers mit einer relativ hohen Geschwindigkeit
vorbeigeführt werden kann, so daß ein schneller und wirksamer Wärmeaustausch stattfindet.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wärmetauscherkörper von einem vorzugsweise
rohrförmig ausgebildeten Wärmeträgerkanal umschlossen ist der in einem ebenfalls
vom Wärmeträger durchströmten Behälter angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß
bei einer kleinbauenden Wärmetauschereinheit in Verbindung mit einer Pumpe für den
Wärmeträger dieser mit einer hohen Geschwindigkeit am brauchwasserführenden Teil
des Wärmetauscherkörpers vorbeigeführt werden kann. Dadurch, daß der Wärmetauscherkörper
zusammen. mit dem ihn umschließenden Wärmeträgerkanal in einem ebenfalls vom Wärmeträger
durchströmten Behälter angeordnet ist, kann für den
Wärmeträgerkanal
ein temperaturfestes, flexibles Material verwendet werden, da durch den den Wärmeträgerkanal
auf der Außenseite umgebenden Wärmeträger der Druckausgleich bewirkt wird.
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Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispieles
mit den zugehörigen Regelkreisen näher erläutert.
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Ein Heizkessel 1, der beispielsweise durch einen Oelbrenner 2 aufgeheizt
wird, ist mit seiner Vorlaufleitung 3 mit einem Speicherbehälter 4 verbunden. über
eine Heizungsleitung 5, die unterhalb der Mittelebene 6 des Speicherbehälters ausmündet,
ist die durch einen Radiator 7 schematisch dargestellte Heizungsanlage mit dem Vorlauf
des Heizkessels 1 verbunden.
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über die Rücklaufleitung 8 wird der Wärmeträger aus den Radiatoren
wieder in den Heizkessel zurückgeführt. Eine Umwälzpumpe 9 in der Heizungsleitung
5 sorgt für einen zwangsweisen Durchlauf.
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Mit Abstand oberhalb der Ausmündung der Heizungsleitung 5 mündet eine
Brauchwasserheizleitung 10 aus dem Speicherbehälter 4 aus. Die Ausmündung ist hierbei
so vorgesehen, daß sie mit Abstand von der Decke 11 des Speicherbehälters in diesen
einmündet, so daß sich im Speicherbehälter ausscheidende Luft oder Gase oberhalb
der Ausmündung 12 ansammeln können. Sich ansammelnde Luft oder Gase werden über
ein Ventil 13, das automatisch oder von Hand betätigbar sein kann, von Zeit zu Zeit
abgelassen.
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Die Brauchwasserheizleitung 10 führt über eine Pumpe 14 zu einem Wärmetauscherkörper
15 für die Aufheizung des Brauchwassers. Der Wärmetauscherkörper 15 ist hierbei
nur schematisch durch eine Zick-Zack-Linie angedeutet. In der praktischen Ausführung
besteht er aus einem schraubenförmig oder spiralförmig angeordneten Kupferrohr.
Der Wärmetauscherkörper 15 ist von einem vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Wärmeträgerkanal
16 umgeben, der an seinem oberen Ende an die Brauchwasserheizleitung 10 angeschlossen
ist und mit seinem anderen 22 Ende frei in einen Behälter 17 ausmündet. Der Behälter
ist über eine Anschlußleitung 18 an die Rücklaufleitung--der Heizungsanlage angeschlossen.
Der Wärmetauscherkörper 15 ist so an die Brauchwasserleitung angeschlossen, daß
der Zulauf im unteren Bereich und der Ablauf im oberen Bereich liegt, so daß Brauchwasser
und Wärmeträger im Gegenstrom zueinander- -geführt werden. Da der Wärmeträgerkanal
in offener Verbindung mit dem Innenraum des Behälters 17 steht, besteht zwischen
dem Inneren des Wärmeträgerkanals und der diesen umgebenden Wärmeträger Druckausgleich,
so daß der Wärmeträgerkanal beispielsweise temperaturfestem aber elastischem Werkstoff
bestehen kann. Hierdurch wird die Montage wesentlich erleichtert.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in
der Brauchwasserzufuhr vorzugsweise im Eintrittsbereich in den Wärmetauscherkörper
15 ein Strömungsmeßfühler 19 angeordnet, der über eine entsprechende Schalteinrichtung
20 mit dem Antrieb der Pumpe 14 in Verbindung steht. Dieser,Strömungsmeßfühler kann
beispielsweise in Form eines sogenannten Strömungswächters
ausgebildet
sein, der im Augenblick des Durchflusses von Brauchwasser durch den Wärmetauscherkörper
die Pumpe 14 einschaltet und sofort eine Aufheizung des Brauchwassers bewirkt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß im Brauchwasserabzug vorzugsweise im Austrittsbereich aus dem Wärmetauscher
15 ein Temperaturfühler 21 angeordnet ist, der mit einer Regeleinrichtung zur Veränderung
der in den Wärmetauscherkörper einzuführenden Wärmeträgermengen in Verbindung steht.
Durch diese Anordnung kann bei einer Pumpe mit regelbarem Antrieb bei Beginn der
Brauchwasserentnahme ein erhöhter Wärmeträgerstrom am Wärmetauscherkörper 15 vorbeigeführt
werden, der dann bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur vermindert werden kann.
Durch eine derartige Regeleinrichtung ist es möglich, die Größe des Speichervolumens
und damit die Baugröße zu vermindern. Anstelle einer Pumpe mit regelbarem Antrieb
ist es auch möglich, eine Pumpe mit konstantem Antrieb zu verwenden und die Regelung
der dem Wärmetauscherkörper 15 zuzuführenden Wärmeträgermenge Über ein von der Regeleinrichtung
zu verstellendes Ventil zu bewirken.
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Ansprüche