DE2712733A1

DE2712733A1 - Mehrkreis-heizungsanlage

Info

Publication number: DE2712733A1
Application number: DE19772712733
Authority: DE
Inventors: Robert Kremer
Original assignee: FROELING KESSEL APP
Current assignee: FROELING KESSEL APP
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1978-09-28

Description

21. März 1977 \'^?? L/K

Fröling GmbH & Co. Kessel-Apparatebau

Overath

*ifehrkreis- Heizungsanlage'

¹ Die Erfindung betrifft eine Mehrkreis-Heizungsanlage für Raum- ! beheizung und Brauchwassererwärmung mit einem Heizkessel, einem j getrennt von diesem angeordneten Brauchwassererwärmer sowie j einem Solar-Heizkreis·

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Es ist bekannt, Solar-Energie, die vorwiegend in der wärmeren Jahreszeit und nur ungleichmäßig anfällt, zur Brauchwassererwärmung, worunter auch die Schwimmbadbeheizung fällt, heranzuziehen. Insbesondere in den Jahreszeitlichen Übergangszeiten ist es häufig wünschenswert, bei ausreichendem Angebot an Sonnenenergie diese auch zur Raumheizung auszunutzen. D:.e Ausnutzung von Sonnenenergie für diese zwei genannten Zwecke ist im Hinblick auf die unterschiedlichen Temperaturniveaus der Heiz- und Brauchwasserkreisläufe äußerst schwierig, so daß für jeden Zweck ein gesonderter, mit Sonnenenergie beaufschlagter Wärmeaustauscher vorgesehen werden mußte. Bei den bekannten Konstruktionen ist daher die Ausnutzung von Sonnenenergie sowohl zur Brauchwassererwärmung als auch zur Raunbeheizung unrentabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage zu schaffen, in der ein mit einer einzigen Wärmeaustauscherfläche ausgestatteter Solar-Heizkreis sowohl für die Brauchwassererwärmung als auch zur Raumbeheizung ausgenutzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Brauchwassererwärmer als Doppelmantelbehälter ausgeführt ist, wobei der Innenmantel als Brauchwasserspeicher ausgebildet ist und der Außenmantel, der auch den Bodenbereich des Brauchwasser·

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I Speichers mit einem nach unten gezogenen Aufnahmeraum umgibt,

j mit dem Wasser des HeiZungskreislaufs gefüllt ist, daß in dem

¹ unteren Aufnahmeraum des Außenmantels die Wärmeaustauscherfläche des Solar-Heizkreises angeordnet ist, daß der Heizkreis- ! j lauf des Heizkessels durch den oberen Bereich des Doppelaantels
j des Brauchwassererwärmers geführt ist, wobei die Keizwasser-

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; zufuhr in Abhängigkeit von der Brauchwassertemperatur steuerbar '

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! ist, und daß der Heizwasser-Rücklauf des von dem Heizkessel ge- | ι speisten Raum- Heizsystems über ein steuerbares Dreiwegeventil ι j wahlweise unmittelbar mit dem Heizkessel oder mit dem unteren i ; Aufnahmeraum des Außenmantels des Brauchwassererwärmers verbind-, ; bar ist, wobei zur Steuerung des Dreiwegeventils eine Temperatur*

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j differenzsteuerung vorgesehen ist, die den Weg des Heizwasser- |

' Rücklaufs zum Brauchwassererwärmer freigibt, sobald die Temperatur des Wassers in dem unteren Aufnahmeraum des Außenmantels
höher als die des Heizungsrücklaufwassers ist. j

Bei dieser Konstruktion kann bei ausreichender Sonneneinstrahlung der Solar-Heizkreis nicht nur die Brauchwassererwärmung allein
übernehmen, sondern er entlastet auch den Heizkessel, dem er
das Rücklaufwasser des Raumheiz-Kreislaufs vorwärmt. Sobald
nämlich die Temperaturdifferenzsteuerung feststellt, daß das
Rücklaufwasser kälter ist als das Wasser in dem unteren Aufnahme+ raum des Außenmantels des Brauchwassererwärmers, wird das
Dreiwegeventil so geschaltet, daß das Rücklaufwasser durch den

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Doppelmantel des Brauchwassererwärmers geführt wird, so daß das Teaiperaturniveau des zum Heizkessel zurückkehrenden Rücklaufwassers angehoben wird. Bei extremer Sonneneinstrahlung kann

I das Temperaturniveau des Rücklaufwassers soweit angehoben werderi, daß es ohne weitere Aufheizung im Heizkessel als Vorlaufwasser in den Rauraheiz- Kreislauf eingespeist werden kann. In diesem Falle braucht der vorzugsweise mit Gas oder Öl befeuerte Heizkessel überhaupt nicht mehr anzuspringen, da der Solar-Heizkreislauf die gesamte erforderliche Energie deckt. Anstelle eine^s

Solar-Heizkreises kann ebenso, gut ein mit Wärmepumpen-Energie gespeister Kreislauf verwendet werden.

Zur weiteren Optimierung der Heizungsanlage kann in dem unteren Aufnahmeraum des Außenmantels des Brauchwassererwärmers oberhalb der Wärmeaustauscherfläche des Solar-Kreislaufs ein von den Rauchgasen des Heizkessels durchströmter Wärmeaustauscher vorgesehen sein. Ferner kann in diesem Bereich auch ein elektrisch beheizter Wärmeaustauscher, beispielsweise eine Ε-Patrone,vorgesehen sein, die, mit Nachtetrom betrieben, die Zeiten überbrückt, in denen keine Sonneneinstrahlung vorhanden ist.

IM in dem Brauchwassererwärmer einen guten Wärmeübergang von dem aufgeheizten Wasser auf das Brauchwasser zu erzielen, er-

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streckt sich der Außenmantel des Brauchwassererwärmers vorzugsweise über die gesamte Höhe des Brauchwasserspeichers.

{ Ferner kann die in den oberen Bereich des Doppelmantels des Brauchwassererwärmers erfolgende Heizwasserzufuhr über einen im Brauchwasserspeicher höhenverschiebbaren Temperaturfühler steuerbar sein.

; Die Erfindung ist in der Zeichnung, in dem eine Heizungsanlage in schematischer Darstellung gezeigt ist, beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Nach der Zeichnung umfaßt die Heizungsanlage einen mit Öl oder Gas befeuerten Heizkessel 2 sowie einen Brauchwassererwärmer 4. Der als Doppelmantelbehälter ausgebildete Brauchwassererwärmer umfaßt einen mit einer vergrößerten Oberfläche versehenen Innenmantel 6, der den Brauchwasserspeicher 8 umgibt. In den Brauchwasserspeicher 8 mündet eine Kaltwasserleitung 10, die bis zum Boden des Brauchwasserspeichers hinabgeführt ist,und aus dem oberen Teil führt eine Warmwasserleitung 12 heraus. Der Brauchwasserspeicher 8 ist über seine gesamte Höhe von einem Außenmantel 14 umgeben, der auch den Bodenbereich des Brauchwasserspeichers umgibt und mit einem nach unten gezogenen Aufnahmeraum 16 versehen ist. Von dem Heizkessel 2 gehen zwei parallelgeschaltete Heizkreisläufe 18 und 20 aus. Der Heizkreislauf 20

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führt über eine steuerbare Förderpumpe 22 zum Brauchwassererwärmer 4 und mündet dort in den obersten Bereich des durch den Innenmantel 6 und den Außenmantel 14 gebildeten Ringrauras

i24. Etwa auf halber Höhe des Ringraums 24 führt der Heizkreislauf aus dem Brauchwassererwärmer heraus und gelangt über ' eine Rücklaufleitung 26 wieder zurück zum Heizkessel 2. Die in dem Vorlauf des Heizkreislaufs 20 vorgesehene Förderpumpe wird mit Hilfe eines in den Brauchwasserspeicher 8 getauchten, höhenverschiebbaren Temperaturfühlers 28 gesteuert.

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Der Heizkreislauf 18 des Heizkessels führt zu dem Raumheiz-

_j system 30 und gelangt von dort über eine Rücklaufleitung 32 zu einem Dreiwegeventil 34. Von dem Dreiwegeventil 34 führt eine Leitung 36 unmittelbar zurück in den Heizkessel 2, während eine weitere Leitung 38 in"den unteren Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwärmers 8 mündet. Das Rücklaufwasser kann von dort über die Rücklaufleitung 26 des Heizkreislaufs 20 in den Heizkessel 2 zurückgelangen.

Im untersten Bereich des Aufnahmeraums 16 ist eine als Rohrschlange 40 ausgebildete Wärmeaustauscherfläche vorgesehen. Dies« wird durch einen Solar-Heizkreislauf 42 gespeist, der durch auf dem Gebäudedach angeordnete Solarzellen 44 geführt ist.

Der Solar-Heizkreislauf 42 gibt stets eine volle Leistung an das in dem Außenmantel 14 des Brauchwassererwärmers 4 vorhandene

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Wasser ab. Wenn die Leistung des Solar-Heizkreises 42 nicht j ausreicht, um das Brauchwasser auf seine vorgegebene Temperatur ! zu erwärmen, so gibt der in das Brauchwasser getauchte höhenver-j stellbare Temperaturfühler 28 einen Impuls an die in den Kreis- j lauf 20 geschaltete Vorlaufpumpe 22, so daß die zusätzliche j Energiezufuhr durch den Heizkessel 2 gedeckt wird.

Bei starker Sonneneinstrahlung, bei der nicht die gesamte Energie des Solar-Heizkreises 42 zur Brauchwassererwärmung benötigt wird, kann der Solar-Heizkreis auch Wärme abgeben an den durch das Raumheizsystem 30 führenden Heizkreis 18. Hierbei wird das in den Rücklauf 32 des Heizkreises 18 geschaltete

j Dreiwegeventil 34 so gesteuert, daß das Rücklaufwasser nicht

direkt in den Heizkessel 2 zurückgeführt wird,sondern über die Leitung 38 in den unteren Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwärmers 4 gelangt, wo es durch die Energie des Solar-Heizkreises erwärmt und dann über die RUcklaufleitung 26 des durch den Brauchwassererwärmer 4 verlaufenden Heizkessel-Kreislaufs 20 in den Heizkessel 2 zurückgeführt wird. Die hierzu erforderliche

ι Steuerung des Dreiwegeventils erfolgt mit Hilfe eines Temperaturj-

differenz-Steuergerätes 46, das die Werte von zwei Temperaturfühlern 48 und 50 verarbeitet, von denen der Temperaturfühler 48 die Temperatur des in dem unteren Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwärmers 4 befindlichen Wassers und der Temperaturfühler 50 die Wassertemperatur in der Rücklaufleitung 32 mißt. Solange

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die Wassertemperatur in der Rücklaufleitung 32 des Heizkreislaufs 18 kälter ist als in dem Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwarmers 4 steht das Ventil 46 in einer Stellung, in ί der das Rücklaufwasser vor dem Eintritt in den Heizkessel 2 ! über die Leitung 38 in den unteren Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwarmers 4 gelangt. Sobald sich aber beispielsweise ! durch Verringerung der Sonnenenergie die Temperaturdifferenz < umkehrt, d.h., daß das Wasser in dem Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwarmers kalter wird als das Rücklaufwasser des

j Heizkreises 18, so schaltet das Dreiwegeventil 34 um und das ' Rücklaufwasser gelangt dadurch direkt in den Heizkessel 2.

j In dem unteren Aufnahmeraum 16 des Brauchwassererwarners können

noch weitere Wärmequellen installiert sein. In sonnenarmen, kalten Perioden, in denen der Heizkessel sehr häufig anspringt bzw. ständig läuft, können die Rauchgase des Heizkessels mit zur Erwärmung des Brauchwassers herangezogen werden. Zu diesem Zweck führt eine Rauchgasleitung 52 durch eine über der Rohrheizschlange 40 des Solar-Heizkreislaufs angeordnete Heizschlange 54.

Ferner ist über der mit den Rauchgasen beaufschlagbaren Rohrheizschlange 54 eine elektrisch betriebene Heizspirale 56 vorgesehen, die beispielsweise mit kostengünstigem Nachtstrom gespeist worden kann und insbesondere in wärmeren Jahreszeiten eine wertvolle Ergänzung zu dem Solar-Heizkreis darstellt.

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Fröling GmbH & Co.
Kessel-Apparatebau

Patentansprüche

M. ', Mehrkreis-Heizungsanlage für Raumbeheizung und Brauohwassererwärmung mit einem Heizkessel, einem getrennt von diesem angeordneten Brauchwassererwärmer sowie einen

Solar-Heizkreis, dadurch gekennzeich- j net, daß der Brauchwassererwärmer (4) als Doppelmantel4 behälter ausgeführt ist, wobei der Inneninantel (6) als j

Brauchwasserspeicher (8) ausgebildet ist und der Außen- I mantel (14), der auch den Bodenbereich des Brauchwasserspeichers (8) mit einem nach unten gezogenen Aufnahmeraum (16) umgibt, mit dem Wasser des Heizungskreislaufs gefüllt ist, daß in dem unteren Aufnahmeraum (16) des Außenmantels (14) die Wärmeaustauschfläche (40) des Solar- Heizkreises (42) angeordnet ist, daß ein Heizkreislauf (20) des Heizkessels (2) durch den oberen Bereich des Doppelmantels ι des Brauchwassererwarmers (4) geführt ist, wobei die Heizwasserzufuhr in Abhängigkeit von der Brauchwasser temper star

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steuerbar ist, und daß dar Heizwasser-Rücklauf (32) des ' von dem Heizkessel gespeisten Raum-Heizsystems (30) über | ein steuerbares Drei-Wege-Ventil (34) wahlweise unmittelbar ; mit dem Heizkessel (2) oder mit dem unteren Aufnahmerauia _; (16) des Außenmantels (14) des Brauchwassererwärmers (4) | verbindbar ist, wobei zur Steuerung des Drei-V/ege-Ventils (34) eine Temperaturdifferenzsteuerung (46) vorgesehen ist, die den Weg des Heizwasser-Rücklaufs (32) zum Brauchwassererwärmer (4) freigibt, sobald die Temperatur des V/assers

in dem unteren Aufnahmeraum (16) des Außenmantels (14) j höher als die des Heizungsrücklaufwassers ist. ;
2. Mehrkreis -Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß in dem unteren Aufnahmeraum (16) des Außenmantels (14) des Brauchwassererwärmers (4) oberhalb der Wärmeaustauscherfläche (40) des Solar-Heizkreises (42) ein von den Rauchgasen des Heizkessels (2) durchströmter Wärmeaustauscher (54) vorgesehen ist.
3. Mehrkreis-Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unteren Aufnahmeraum (16) des Außenmantels (14) des Brauchwassererwänners (4) oberhalb der Wänneaustausjherflache (40) des Solar-Heizkreislaufs (42) ein elektrisch beheizbarer Wärmeaustauscher (56) vorgesehen ist.

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4. Mehrkreis-Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß sich der j

Außenmantel (14) des Brauchwassererwarmers (4) über die !

ι

j gesamte Höhe des den Brauchwasserspeicher (8) bildenden

j Innenmantels (6) erstreckt.

Mehrkreis-Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den oberen Bereich des Doppelmantels des Brauchwassererwarmers (4) mündende Heizwasserzufuhr über einen im Brauchwasserspeicher (8) höhenverschiebbar angeordneten Temperaturfühler (28) steuerbar ist.

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