DE2614622A1 - Heizungskessel - Google Patents

Description

• Heizungskessel
• Die Erfindung betrifft einen Heizungskessel mit wenigstens einer sich in den Kessel erstreckenden Heizvorrichtung zur Erwärmung des Heizungswassers, einer im oberen Kesselbereich angeordneten Ein~richtung zur Brauchwassererzeugung sowie mit den Vor- und Rücklaufleitungen der Heizung zugeordneten Anschlüssen.
• Heizungskessel dieser Art sind allgemein üblich und werden mit Ö1, Gas oder sonstigen Brennstoffen betrieben.
• Ungünstig bei diesen bekannten Heizungskesseln ist, daß während der tbergangs- oder Sommerzeit in den meisten Fällen ein unwirtschaftlicher Betrieb in Kauf genommen werden muß, wenn der Heizungskessel nur zur Brauchwassererzeugung verwendet wird oder ein kurzzeitiges bzw. schwaches Aufheizen eines Gebäudes, insbesondere in der Ubergangszeit, gewünscht wird.
• Es ist auch bekannt, zur Brauchwassererzeugung eine Elektro-Zusatzheizung in Verbindung mit einem separaten, isolierten Speicherbehälter vorzusehen, um eine sonst erforderliche Inbetriebnahme der 01- oder Gasheizung zu vermeiden. Bei dieser ausrüstungsmäßig relativ aufwendigen Lösung besteht jedoch keine Möglichkeit, beispielsweise kurzzeitig eine Pumpenwarmwasserheizung ohne Inbetriebnahme des Brenners vorübergehend zu betreiben.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten, besonders wirtschaftlich zur Brauchwassererzeugung und für Heizungszwecke zu verwendenden Heizungskessel zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine optimale Nutzung wenigstens zweier zur Verfügung stehender Energiequellen ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kessel als großvolumiger, isolierter Speicherbehälter ausgebildet ist, daX in der oberen Hälfte des Speicherbehälters eine erste, in Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Speicherbehälter gesteuerte Heizvorrichtung vorgesehen ist und daß im Bodenbereich des Speicherbehälters eine zweite Heizvorrichtung angeordnet ist, die in einen Grundheizkreis einschaltbar ist.
• Die charakteristische Kombination und räumliche Anordnung der beiden Heizvorrichtungen ermöglicht eine optimale Ausnutzung der beiden Energiequellen, wobei von der sich im isolierten Speicherbehälter einstellenden Schichtung zur Erzielung einer Regelfunktion hinsichtlich der Inbetriebnahme der ersten Heizvorrichtung Gebrauch gemacht wird. Diese erste Heizvorrichtung wird vcrzugsweise mittels Ö1, Gas oder Strom in Direktheizung betrieben-und tritt nur dann in Funktion, wenn die zweite Heizvorrichtung nicht in der Lage ist, ausreichende Energie bereitzustellen. Zur Aufheizung des Grundheizkreises wird bevorzugt Sonnenenergie oder Nachstromenergie und ggf. auch eine Kombination dieser beiden Energiearten verwendet.
• Vorzugsweise ist die erste Heizvorrichtung unmittelbar unterhalb oder neben der aus einem Boiler oder Durchlauferhitzer bestehenden Einrichtung für Brauchwassererzeugung angeordnet.
• Auf diese Weise liegt der Brauchwassererzeuger praktisch immer im warmen Wasser und es muß aufgrund der Anordnung der ersten Heizvorrichtung durch diese Heizvorrichtung stets nur das Minimum an zusätzlicher Energie der Speicherwassermenge zugeführt werden, da schichtungsbedingt vom Brauchwasserbereiter zunächst immer die durch den bodenseitig angeordneten brarmetauscher eingebrachte Energiemenge ausgenutzt werden kann, bevor die erste Heizvorrichtung in Betrieb genommen werden muß.
• Diese geschilderte Funktion ist natürlich besonders dann von Bedeutung, wenn durch den Grundenergiekreis beispielsweise an augen, an denen der Himmel bedeckt ist, nicht genügend Energie bereitgestellt werden kann, aber sie ist auch dann praktisch bedeutsam, wenn eine an den Heizkessel angeschlossene Pumpenwasserheizung kurzzeitig in Betrieb genommen werden soll und dabei ggfs. die zunächst gespeicherte Wärmemenge nicht ausreichend ist. In diesem Falle wird von der ersten 1Ieizeinrichtung, die in der bereits erwähnter Weise im Behälter relativ hoch angeordnet ist, nur eine vergleichsweise geringe Wassermenge erhitzt, was wirtschaftlich von beträchtlichem Vorteil ist.
• Vorzugsweise ist ein 'l'emperaturfühler zur Steuerung der ersten Heizvorrichtung in der oberen Hälfte des Speicherbehälters und zweckmäßigerweise im Bereich neben dem Brauchwassererzeuger angeordnet. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von den Jeweiligen Erfordernissen und Gegebenheiten ein optimales Zusammenwirken zwischen den beiden Heizeinrichtungen gewährleistet werden.
• Der Speicherbehälter ist bevorzugt als schlanker Behälter für ein vorzugsweise über 500 1 liegendes Fassungsvolunen ausgebildet. Auf diese Weise wird eine gerade für das Zusammenwirken der beiden Heizvorrichtungen günstige Schichtung hinsichtlich der Wassertemperatur sichergestellt und gewährleistet, daß die im oberen Bereich des Behälters angeordnete erste Heizvorrichtung über lange Sommerzeiträume beispielsweise nicht oder nur kurzzeitig in Betrieb gesetzt werden muß, wobei überdies die Wand der Brennkammer, die bereits auf der durch den Grundenergiekreis erbrachten erhöhten Temperatur liegt, sehr schnell auf die optimale Betriebstemperatur gelangen kann.
• In den mit dem Heizungskessel verbundenen Heizungskreis ist bevorzugt ein Mischer mit witterungsgeführter Regelung vorgesehen, um möglichst wenig Wärmeverluste durch ein ggfs. nicht ausreichend isoliertes Rohrsystem zu erhalten. Es ist auch möglich, eine Vorlauftemperaturbegrenzung vorzusehen, welche beispielsweise zur Erzielung der für eine Fußbodenheizung benötigten Niedertemperatur die Vorlauftemperatur auf beispielsweise man mal 400 C begrenzt.
• Durch den erfindungsgemäßen Heizungskessel wird es möglich, die über Solarzellen gewonnene Sonnenenergie dadurch optimal zu nutzen, daß der vorgesehene Speicherbehälter eine Mehrfachfunktion erfüllt, wobei während der warmen Jahreszeiten vor allem seine Speicher- und Pufferfunktion von Bedeutung ist, während in der kalten Jahreszeit dieser Speicherbehälter zusammen mit der eingebauten ersten Heizvorrichtung die Funktion eines herkömmlichen Heizkessels mit dem zusätzlichen Vorteil eines vergleichsweise großen Wasservolumens erfüllen kann.
• Wie bereits erläutert wurde, kommen die Vorteile dieses kombinierten Reizuiigskessels, der auch in Kompakt-Ausführungsform mit allen Zubehörteilen gefertigt werden kann, insbesondere während der vergleichsweise warmen Jahreszeiten zum grlgen, da während dieser Zeiten sowohl die Brauchwasserbereitung als auch ein kurzzeitiger Betrieb der Pumpenwarmwasserheizung durch Ausnutzung der Sonnenenergie erfolgen kann und evtl.
• erforderliche Zusatz energie in besonders wirtschaftlicher Weise aus der Direktheizung komplikationsfrei bezogen werden kann.
• Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der einzigen Figur der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Heizungskessel schematisch in Verbindung mit einem Kreis zur Grundenergiegewinnung und einem Heizungskreis dargestellt.
• Der Heizungskessel besteht aus einem isolierten Speicherbehält er 1 mit einem Fassungsvermögen von beispielsweise 600 bis 700 1. Im oberen Bereich dieses Kessels 1 ist ein üblicher Brauchwasserbereiter in Form eines DurchlauSerhitzers 2 angeordnet. Unmittelbar unterhalb und bevorzugt neben diesem Brauchwasserbereiter befindet sich eine erste Heizeinrichtung 3, die beispielsweise mittels Gas oder öl betrieben wird. Es ist vorteilhaft, auch diese Heizeinrichtung 3 möglichst hoch im Speicherbehälter l anzubringen, da sie auf diese Weise einerseits stets auf erhöhter Temperatur liegt und dabei das Auftreten von Schwitzwasser verhindert wird und andererseits bei Inbetriebnahme dieser Heizvorrichtung als Zusatzheizung während der Sommermonate stets nur ein vergleichsweise geringes Wasservolumen erhitzt werden muß, um den jeweiligen Wärmebedarf zu decken.
• In der unteren Hälfte 4 des Speicherbehälters 1 befindet sich bevorzugt im Bodenbereich ein Wårmetauscher 5, der in einen Grundenergiekreis 6 geschaltet ist, in dem sich Kollektoren 7 zur Ausnutzung von Sonnenenergie befinden.
• In diesem Kreis ist auch eine Umwälzpumpe 8 vorgesehen. Der geschlossene Kreislauf 6 wird vorzugsweise mit einem medium gefüllt, das bei den vorkommenden tiefen Temperaturen nicht gefriert, so daß das System ganzjährig in Betrieb bleiben kann.
• Im oberen Bereich des Speicherbehälters 1 ist eine Vorlaufleitung 9 für einen Heizkreis 6 angeschlossen. Die Rücklaufleitung 10 dieses Heizkreises mündet im Bodenbereich des Kessels 1.
• Dieser IIeizkreis ist mit einer üblichen Umwälzpumpe 12 und vorzugsweise mit einem Mischer 14 mit witterungsgeführter Regelung versehen, so daß in Verbindung mit einer sich zwischen Rücklaufleitung 10 und IEscher 14 erstreckenden Verbindungsleitung 13 sichergestellt werden kann, daß möglichst wenig Wärmeverluste durch ein evtl. schlecht isoliertes Rohrsystem erhalten werden.
• Wenn man beispielsweise davon ausgeht, daß bei ca. 600 1 Fassungsvolumen des Speicherbehälters eine Erwärmung dieser Wassermenge durch Sonnenenergie auf 600 C erfolgt, so stehen bei einem zXt von 200 C etwa 12.000 kcal zur Verfügung. Derartige Speichertemperaturen sind bei guten Wetterbedingungen mit bereits bekannten Sonnenkollektoren zu erreichen, da speziell bereits Speichertemperaturen von 70 bis 850 C erzielt werden konnten.
• Aufgrund dieser zur Verfügung stehenden Wärmemenge ist es durch den erfindungsgemaßen Heizungskessel problemfrei möglich, in den Sommermonaten zumindest kurzzeitig ohne Einschalten der ersten Heizvorrichtung, d.h. beispielsweise des Brenners, die Heizung in Betrieb zu nehmen.
• In Anbetracht der durch Ausnützung der Sonnenenrgie erreichbaren Speichertemperaturen kann auch die zur Brauchwassererzeugung benötigte Vorlauftemperatur von 500 C häufig ohne Zusatzheizung erreicht werden, aber es ist gerade besonders vorteilhaft, daß beispielsweise an Tagen, an denen der itimmel bedeckt ist und die vom Grundenergiekreis gelieferte Energie nicht voll ausreicht, durch die charakteristisch angeordnete und gesteuerte erste Heizvorrichtung mit geringem Energieaufwand ein Anheben der Temperatur im oberen Kesselbereich schnell und wirksam möglich ist.
• Für den Fall, daß für die erste Einrichtung ein Öl- oder Gasbrenner verwendet wird, ist es zweckmäßig, die Luftansaugung am Brenner mit einer Klappe zu versehen, um zusätzliche Wärmeverluste aufgrund einer sich durch den Kamin einstellenden Strömung zu vermeiden.
• Nachdem der Speicherbehälter 1 bevorzugt relativ schlank ausgebildet wird, um die hinsich-tlich der sich einstellenden Regelfunktion vorteilhafte Schichtung auszunützen, ist es konstruktiv auch möglich, diesen Speicherbehälter zweiteilig auszugeshalten, um eine praktische Aufstellung am Einsatzort zu erleichtern.
• - Patentansprüche - L e e r s e i t e

Claims (8)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Heizungskessel mit wenigstens einer sich in den Kessel erstreckenden lleizvorrichtung zur Erwärmung des Heizungswassers, einer in oberen Kesselbereich angeordneten Einrichtung zur Brauchwassererzeugung sowie mit den Vor- und Rücklaufleitungen der Heizung zugeordneten Anschlüssen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kessel als großvolumiger, isolierter Speicherbehälter (1) ausgebildet ist, daß in der oberen Hälfte des Speicherbehälters eine erste, in Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Speicherbehälter gesteuerte Heizvorrichtung (3) vorgesehen ist und daß im Bodenbereich des Speicherbehälters (1) eine zweite Heizvorrichtung (5) angeordnet ist, die in einen Grundheizkreis (6) einschaltbar ist.
2. 2. IIeizungskessel nach Anspruch 1, dadurch zur e k e n n -z e i c h n e t, daß der Grundheizkreis (6) durch Sonnenenergie aufheizbar ist.
3. 3. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Grundheizkreis (6) durch Nachtstromenergie aufheizbar ist.
4. 4. Heizungskessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Heizvorrichtung (5) in Form eines Wärmetauschers ausgebildet ist.
5. 5. Heizungskessel nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n -z e i c ii n e t , daß die erste Heizvorrichtung (j) unmittelbar unterhalb oder neben der aus einem Boiler oder Durchlauferhitzer (2) bestehenden Einrichtung zur Brauchwassererzeugung angeordnet ist.
6. 6. Heizungskessel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, da13 ein Temperaturfühler (15) zur Steuerung der ersten Ifeizvorrichtung (7) in der oberen Hälfte des Speicherbehälters (1) und vorzugsweise im Bereich neben dem Brauchwassererzeuger (2) angeordnet ist.
7. 7. Heizungskessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Speicherbehälter (1) als schlanker Behälter für ein vorzugsweise über 500 1 liegendes Fassungsvolumen ausgebildet ist,
8. 8. Heizungskessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspräche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daf im Heizungskreis ein Mischer (14) mit witterungsgeführter Regelung vorgesehen ist.