DE2724353C3

DE2724353C3 - Warmwasserheizanlage

Info

Publication number: DE2724353C3
Application number: DE19772724353
Authority: DE
Inventors: Ernst 8908 Krumbach Spielvogel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-28
Filing date: 1977-05-28
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE2724353A1; DE2724353B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmwasserheizanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Es sind Anlagen zur Erzeugung der Wärme für zentrale Heizungsanlagen "bekannt, in denen Kohle, Holz oder andere Festbrennstoffe einerseits und Gas oder öl andererseits verbrannt werden. Die Verbrennungswärme wird an einen Wärmeträger, zumeist Wasser, abgegeben und zum Wärmeverbraucher transportiert, der entweder aus einem Heizsystem mit Heizkörpern, einem Wärmetauscher in Lüftungs- und Klimaanlagen oder dergleichen besteht. Die Heizkessel unterscheidet man unter anderem nach den Brennstoffen, die in ihnen verbrannt werden. Es gibt auch Heizkessel, die für verschiedene Brennstoffe geeignet sind.

In früheren Zeiten verwendete man hauptsächlich Heizkessel, die mit festen Brennstoffen beschickt wurden, und auch heute sind derartige Kessel preiswert und haben eine hohe Betriebssicherheit. Dagegen glaubte man, daß diese alten Heizkessel in nachteiliger Weise eine aufwendige Wartung, nämlich unter anderem die Brennstoffbeschickung und die Entfernung so der Asche, benötigen. Deshalb verwendete man in den letzten Jahren immer mehr Gas- und Ölkessel, die insbesondere eine gute Regelbarkeit des Gasstromes haben. Vor allen Dingen ging man auf diese Systeme über, weil sie vollautomatisch arbeiten und nur selten gewartet werden müssen.

Die herkömmlichen Heizungsanlagen der bekannten Art sind in der Regel so ausgelegt, daß die erzeugte Wärmeenergie vom Kesse! aus direkt in das Heizungssystem geführt wird. Der weitgehend für eine &o Verbesserung des Heizungskomforts eingerichtete automatisierte Betrieb setzt eine rasche Regel- und Ansprechzeit der Wärmequelle, d. h. des Brennstoffkessels, voraus, weshalb man bevorzugt öl oder Gas als Energieträger verwendet. Die Regclbarkeit von Brenn- &5 stoffkesseln für Festbrennstoffe ist derart träge, daß nicht nur eine größere Auslegung des Kessels vorgenommen werden muß, sondern es müssen ;uich Sicherheitseinrichtungen gegen Übertemperatur usw. vorhanden sein. Bei den Kesseln für Festbrennstoffe wird der Feuerungs- oder Kaminzug im Schwachlastbetrieb derart gedrosselt, daß es nicht nur zu einem feuerungstechnisch schlechten Abbrand und damit zu einem verminderten Wirkungsgrad kommt, sondern auch der Brennprozeß bis an die Grenze des Auslöschens herangeführt wird. Außerdem ist ein mehr oder weniger ständiges Schüren und Nachfüllen notwendig, lästig und zeitraubend und setzt die ständige Anwesenheit einer Bedienungsperson der Heizungsanlage voraus. Diesen Eigenschaften und Nachteilen der Kessel für Festbrennstoffe dürfte es zuzuschreiben sein, daß trotz des reichlichen und preiswerten Angebotes fossiler Brennstoffe doch immer mehr Wohnhäuser, Industriebetriebe usw. für ihre Beheizung von den Feststoffbrennkesseln abgehen. Preiswerte Brennstoffe, wie z. B. Holz und deren Abfälle, können mithin kaum der Verbrennung zugeführt werden. Auf der anderen Seite zeichnen sich neue Entwicklungen in der Energiewirtschaft ab, die in mehrfacher Hinsicht die Nutzung möglichst aller Energievorräte und -arten empfehlen.

Es wäre daher zweckmäßig, wenn man ohne Aufgabe des derzeit bei Öl- und Gasbrennern erreichten Heizungskomforts auch Festbrennstoffkessel wieder verwenden könnte.

Aus der DE-OS 24 05 076 ist eine Warmwasserheizanlage entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches bekannt. Dort wird auf die elektrische Beheizung eines Heißwasserspeichers aufgebaut, der im allgemeinen mit Nachtstrom beheizt wird. Man will den verhältnismäßig hohen Spitzen-Strombedarf und die hohen Anschlußleistungen vermeiden, wobei für eine ausreichende Erwärmung einer Wohnanlage bei extremen Wetterverhältnissen, z. B. sehr tiefen Außentemperaturen, wenn auch nur innerhalb kurzer Zeiträume, Leistungen von 30 kw aufgebracht werden müssen. Den erwähnten Spitzen-Wärmebedarf will man nach der bekannten Anlage z. B. durch Braunkohlenbriketts decken. Ein mit einem Wasserbehälter verbindbarer Heißwasserspeicher wird durch Rohrheizkörper elektrisch beheizt. Diesem ist ein Heißwasserbereiter zugeordnet, der aber nur intermittierend arbeitet.

Die bekannte Anlage ist ferner umständlich aufgebaut und kann nicht ohne weiteres vereinfacht werden, zumal bestimmte Ventile, insbesondere ein automatisch steuerbares Ventil in der bekannten Anlage unbedingt notwendig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Warmwasserheizungsanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruches zu vereinfachen und ihr weitere Anwendungsmöglichkeiten zuzuordnen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage ist es möglich, auch mit Abfallholz oder anderen schwachen Energieträgern die Wärmeversorgung kleinerer und auch größerer Wohnhäuser ohne dauerndes Schüren bei guter Regelbarkeit zu gewährleisten. Wenn man davon absieht, daß z. B. einmal am Tag — oder bei anderer Auslegung einmal in drei Tagen — ein gewisser Arbeitsaufwand zum Beschicken des Brennstoffkessels und Beseitigen der Asche notwendig ist, besteht im hrigen hinsichtlich des Heizungskomforts und der automatischen Regelung des Systems kein Unterschied zwischen Bremstoffkesseln für öl und Gas einerseits

und dem für Festbrennstoffe andererseits. Das gemäß der Erfindung verwendete Mischventil kann thermostatisch gesteuert sein, z. B. durch Außenfühler oder durch Handsteuerung. Das Prinzip, nach welchem die Warmwasserheizanlage gemäß der Erfindung arbeitet, beruht also darauf, daß die im Brennstoffkessel erzeugte Wärmeenergie nicht stets direkt in das Heizungssystem geführt wird, sondern daß die vom Kessel erzeugte Überschußwärme in dem Warmwasserspeicher aufgenommen wird. Dieser kann z. B. einen Wasserinhalt von 4000 bis 5000 Liter haben und ist dann in der Lage, den Wärmebedarf eines größeren Hauses 24 Stunden lang aufzunehmen. Das Volumen des Warmwasserspeichers wird vorzugsweise so ausgelegt, daß der mehrtägige Bedarf des jeweils angeschlossenen Heizungssystems an Heizwärme aufgenommen werden kann.

Nachdem erfahrungsgemäß die Brennstoffkessel für eine Heizleistung ausgelegt werden, die nur an etwa 15 bis 20% der Heiztage benötigt wird, ergib· sich schon allein daraus, daß in der wärmeren Zeit, der sogenannten Obergangszeit, nur alle 2 bis 3 Tage oder auch in noch größeren Abständen geheizt zu werden braucht.

Die Heizanlage gemäß der Erfindung eignet sich zugleich auch für die Aufbereitung von Brauchwasser. Die Unterbringung von Wärmetauschern in dem Warmwasserspeicher bereitet keine Schwierigkeiten. Ein mit z. B. 40001 Wasser aufgeladener Warmwasserspeicher mit einer Wassertemperatur von ca. 65° C bis 70⁰C deckt nach praktischen Versuchen ohne weiteres den Wochenbedarf eines größeren Hauses.

Diese Doppelfunktion der Heizanlage gemäß der Erfindung, nämlich die Versorgung des Heizsysiems zur Wärmeerzeugung in den Räumen und die Brauchwassererzeugung, trägt in sehr vorteilhafter und überrasehender Weise zur Verringerung der Anlagekosten in Gebäuden bei.

Es ist außerdem auch die Kombination verschiedener Heizenergiearten möglich, wobei je nach Bedürfnis und Umständen die Primärenergie oder Sekundärenergie vorgesehen ist, d. h. der Festbrennstoff oder z. B. für Spitzenlastdeckung der Strom oder öl usw. Nachdem heute die Sicherheit der Energieversorgung mit Vorrang von der Kostenseite gesehen werden sollte, können in weiten Anwendungsbereichen besonders die heimischen und schwächeren Energieträger als ergänzende Brennstoffe dienen, wenn nicht sogar aus Wirtschaftlichkeitiüberlegungen den Platz wieder einnehmen, den sie vor Jahrzehnten hatten , und dies ohne nennenswerte Einbuße beim Heizungskomfort.

Durch die große Ruhepause und die darauf folgende zügig durchlaufende Heizphase des Brennstoffkessels wird die Korrosionsgefahr erheblich vermindert, die nämlich nahezu nur beim Anheizen gegeben ist und bei den derzeit benutzten öl- und Gasbrennern sich zu einem erheblichen Betrag durch die vielen Starts addiert; erfindungsgemäß hingegen ist die Anzahl der Heizanläufe pro Zeiteinheit im Vergleich zu den heute verwendeten Gas- oder ölbrennern vernaehlässigbar gering — mit entsprechend verbesserter Korrosionsbe- bo ständigkeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Zeichnung zeigt vereinfacht und schematisiert eine Warmwasserheizanlage einer &5 speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Der Brennstoffkessel I ist für Festbrennstoffe und auch schwache Energieträger geeignet. An seinem abgangsseitigen warmem Anschluß 13 oben links ist eine Ladeleitung 9' angeschlossen, in welcher die Speicherladepumpe 5 angeordnet ist Die Ladeleitung 9' mündet an einer Anschlußstelle 14 in eine Speiseleitung 9", die von dem oberen Anschluß 11 am Warmwasserspeicher 2 aus dessen Kopf herauskommt. Beide Leitungen, nämlich die Ladeleitung 9' und die Speiseleitung 9" münden gemeinsam in das Mischventil 7, welches außerdem mit der Heizungsvorlaufleitung 9, in welcher die Heizungspumpe 8 eingebaut ist, und der Rücklaufleitung 10 verbunden ist. Es versteht sich, daß zwischen Heizungsvorlauf- und Heizungsrücklaufleitung das Heizungssystem 3 angeordnet ist, welches hier lediglich durch ein Rechteck veranschaulicht ist. Eine weitere Heizungsrücklaufleitung 10' führt unten rechts in das kalte Einlaßende des Brennstoffkessels 1 und steht auch über den links unten am Brennstoffkessel 1 gezeigten kalten Auslaß mit einer weiteren Rücklaufverbindungsleitung 10" mit dem kalten Einlaßende 12 unten rechts am Warmwasserspeicher 2 in Verbindung.

Im Kopf des Warmwasserspeichers 2 ist ein an ein nicht dargestelltes Brauchwassersystem angeschlossener Wärmetauscher 6 eingebaut In der Figur ist schließlich noch gezeigt daß der Thermostat 4 oben am Brennstoffkessel 1 angeordnet ist und über eine Steuerleitung mit der Speicherladepumpe 5 zur Schaltung derselben verbunden ist

Im Betrieb der Warmwasserheizanlage wird davon ausgegangen, daß das Gesamtsystem auf eine Wassertemperatur von etwa z. B. 45° abgesunken ist. Dann wird der Brennstoffkessel 1 angeheizt und mit gutem Kaminzug konstant eine bestimmte Zeit lang gefahren, die man zuvor je nach Wunsch einstellen kann. Hat die Temperatur des Heißwassers im Kessel 1 z. B. 80° erreicht, dann schaltet der Thermostat 4 die Speicherladepumpe 5 ein, welche über die Ladeleitung 9' bei jetzt offenem Mischventil 7 das Heißwasser mit Hilfe der Heizungspumpe 8 in das Heizungssystem 3 führt. Hierbei wird Kaltwasser über die Rücklaufleitung 10' und 10" in das untere Ende des Warmwasserspeichers 2 eingeführt. Steigt nun die Temperatur im Heizungssystem langsam an, dann schließt sich das Mischventil 7 zur Ladeleitung 9' hin langsam teilweise mehr und mehr, so daß nicht mehr die gesamte Heißwassermenge vom Brennstoffkessel 1 dem Heizungssystem 3 sondern teilweise auch über die Speiseleitung 9" dem Warmwasserspeicher 2 zugeführt wird. Das in dem Brennstoffkessel 1 zurückgedrückte Kaltwasser wird im Laufe der vorgegebenen Heizzeit mehr und mehr erwärmt, bis sowohl das Heizungssystem 3 als auch der Warmwasserspeicher 2 die gewünschte Temperatur haben, beim Heizungssystem z. B. 45° C und im Warmwasserspeicher z.B. 70⁰C mit 40001 Inhalt. Die Heizperiode des Brennstoffkessels 1 wird dann etwa abgelaufen sein, so daß die Wärmequelle erkaltet. Wenn im Heißwasserkessel des Brenners 1 die Temperatur auf z. B. 55°C abgesunken ist, schaltet die Speicherladepumpe 5 über den Thermostat 4 ab. Das Heizsystem 3 versorgt sich dann mit Wärme aus dem Warmwasserspeicher 2 in der oben beschriebenen Weise, bis die Temperatur überall etwa auf die anfangs angenommene Temperatur von 45°C abgesunken ist. Dann beginnt der Betrieb in der beschriebenen Weise von neuem

Dcmit der Bedienungsaufwand für das Heizen nur wenige Stunden erfordert, ist eine entsprechende Kesselgröße zu wählen. Als Faustregel hat sich folgende Richtlinie in der Praxis bewährt. Man dividiert den in Kalorien angegebenen Wärmebedarf durch die ange-

strebte Brenndauer und erhält dann die Leistung des Brennstoffkessels. Nimmt man z. B. einen Wärmebedarf von 100 000 kcal und die Aufgabe an, innerhalb von 2 Stunden die vollständige Nachheizung zu besorgen, dann müßte man einen Kessel mit einer Leistung von 50 000 kcal vorsehen. Hierbei ist zu beachten, daß die Wartungszeit jedem Falle kürzer ist als die Brenndauer, w eil z. B. die letzte Brennstoffüllung selbsttätig abbrennen kann.

Die Aufheizzeit wird zweckmäßigerweise in eine solche Tageszeit gelegt, die erfahrungsgemäß praktikabel ist. Auf der anderen Seite ist dann während des ganzen Tages ein weitgehend konstantes Wärmeangebot für den gesamten Heizungskreislauf angegeben. Mit Hilfe der bekannten Steuerungssysteme, z. B. mittels Heizkörperthermostaten oder wetterabhängigen Außentemperaturregelungen, erreicht man auf diese Weise eine selbsttätige bzw. automatische Steuerung der gesamten Warmwasserheizanlage mit dem gleichen Komfort, den gleichen Vorteilen und der gleichen

ίο Bequemlichkeit der derzeit verwendeten Heizanlagen mit Elektro-, öl- oder Gasheizung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmwasserheizanlage mit einem Brennstoffkessel, insbesondere für Festbrennstoffe und andere schwache Energieträger, mit einer in der Heizungsvorlaufleitung angeordneten Heizungsumwälzpumpe, einem Wasserspeicher, dessen warme Ausgangsseite mittels einer Speiseleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist und dessen kalte Eingangsseite mit der Verbindungs- bzw. Heizungsrücklaufleitung verbunden ist, und mit einer Speicherladepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherladepumpe (5) zwischen dem warmen Anschluß (13) am Brennstoffkessel (1) und der Anschlußstelle (14) der Speiseleitung (9") an die Heizungsvorlaufleitung (9) eingeschaltet ist und mit einem im Brennstoffkessel (1) eingebauten Thermostat (4) zur Steuerung der Speicherladepumpe (5) verbunden ist, daß in dem Warmwasserspeicher (2) ein an ein Brauchwassersystem angeschlossener Wärmetauscher (6) eingebaut ist und daß der Brennstoffkessel (1) räumlich mit dem Warmwasserspeicher (2) als eine Einheit aufgebaut ist.

25