DE2943276A1

DE2943276A1 - Gas- oder oelbeheizter wassererhitzer

Info

Publication number: DE2943276A1
Application number: DE19792943276
Authority: DE
Inventors: Jürgen 7312 Kirchheim Hahne; Ernst Georg 7317 Wendlingen Möller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1981-05-07

Description

Gas- oder ölbeheizter Wassererhitzer
Stand der Technik Die Erfindung get aus e rem Wassererhitzer nach der Gattung des Bauptanspcbs. Es sind schon derartige Wassererhitzer bekannt, bei denen die einzelnen Teilaggregate des Brenners mit jeweils ihrer vollen Nennleistung zuschaltbar sind, so daß sich eine der Anzanl der Teilaggregate entsprechende stufenweise Steuerung der Brennerleistung ergibt (D-OS 25 54 755). Die kleinste Leistung, mit weicher der Brenner betrieben werden kann, entspricht der Nennleistung eines der Teilaggregate. Der baulicne Aufwand dieses Wassererhitzers ist erheblich, weil jedem Brenner-Teilaggregat ein eigener Lamellenblock zugeordnet und die wasserführenden Rohre in eine der Anzahl der Lamellenblöcke entsprechenden Zahl von Parallelzweigen aufgeteilt ist. Ein ordnungsgemäßes Arbeiten dieser Wassererhitzer ist trotz der günstigen Wirkungsgrade am Brenner nicht gewährleistet, weii zur Sicherung der Mindestabgastemperatur im Teillastbetrieb keine Maßnahmen getroffen sind.
Bei einem als Durchlaufgerät zur Brauchwassererwärmung arbeitenden Wassererhitzer sind der Brenner und der Lamellenblock ebenfalls in Teilaggregate aufgeteilt, die wasserführenden Rohre dagegen zu einer durchgehenden Rohrschlange im Lamellenblock zusammengefaßt (DE-PS 910 585). Die Brenner-Teilaggregate werden von einer aufwendigen Wassermangelsicherung entsprechend der Strömung des zufließenden Wassers gesteuert, wobei auch hier die einzelnen Ieilaggregate nur mit ihrer vollen ennleistung zugeschaltet werden können und ein Mindestwert der Abgastemperatur im Teillastbetrieb nicht sichergestellt ist.
Ferner sind Gebläsebrenner bekannt, bei denen Brenner-Teilaggregate mit ihrer vollen Leistung stufenweise zuschaltbar sind, wobei auch die Zuluftwege entsprechend gesteuert werden (DE-GM 73 41 530).
Bei einer Kombination aus einem Zentralheizungskessel mit atmosphärischem Gasbrenner und einem Brauchwasserbereiter mit einem eigenen atmosphärischen Gasbrenner ist es bekannt, eine für beide Geräte gemeinsame, mit jedem Gerät durch ein Abgasrohr verbundene Strömungssicherung sowie eine Steuereinrichtung vorzusehen, welche die Zufuhr von Abgasen zur Strömungssicherung nur durch eines der beiden Abgasrohre zuläßt (DE-GM 78 18 722).
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ohne erhöhten Bauaufwand am Verbrennungsschacht und dem als Wärmeübertrager dienenden Lamellenblock das Gerät in einem weiten Leistungsbereich einwandfrei arbeitet. Durch die Anordnung eines Leitbleches in der Strömungssicherung und die Aufteilung der thermisch gesteuerten Abgasklappe ist sichergestellt, daß das Abgas auch im unteren Leistungsbereich die vorgeschriebene Mindesttemperatur nicht unterschreitet. Wenn im oberen und mittlere Leistungsbereich des Brenners dessen beide Teilaggregate stetig gesteuert werden, ist eine gleichmäßige Belastung des ungeteilten Lamellenblocks und des Verbrennungsschachtes zwischen 100 und 40 % der Nennlast des Gerätes erreicht. Wenn im unteren Leistungsbereich das eine Brenner-Teilaggregat abgeschaltet und nur das andere stetig bis auf 40 % seiner Nennleistung heruntergeregelt bzw. -gesteuert wird, dann erstreckt sich der Leistungsbereich des Gerätes bis herunter auf 20 % seiner Nennleistung. Dabei tritt nur in dem zwischen 40 und 20 % der Nennleistung liegenden unteren Leistungsbereich eine ungleichmäßige Beaufschlagung des Verbrennungsschachtes und des Lamellenblockes auf, was jedoch wegen der ohnehin nur geringen thermischen Beanspruchung in diesem Leistungsbereich nicht nachteilig ist. Die Anordnung kann aber auch so getroffen sein, daß in dem zwischen 100 und 70 % der Nennleistung liegenden oberen Leistungsbereich nur das eine Brenner-Teilaggregat stetig geregelt ist, während das andere mit seiner vollen Nennleistung eingeschaltet bleibt, so daß ein hoher Wirkungsgrad der Verbrennung in diesem Bereich erhalten bleibt. In jedem Fall wird mit der Aufteilung des Brenners und der stetigen Regelungsmöglichkeit mindestens eines der beiden Brenner-Teilaggregate ein Regelbereich zwischen 100 und 20 % der Nennleistung des Gerätes erreicht, in welchem das Gerät noch ein einwandfreies Abgasverhalten zeigt. Die erfindungsgemäßen Geräte eignen sich daher besonders gut als Wärmequelle für Heizungsanlagen, die mit einer Einrichtung zur Brauchwassererwärmung kombiniert sind. Bei diesen Anlagen übersteigt der Leistungsbedarf der Brauchwassererwärmung den Leistungsbedarf der Raumheizung erheblich, wenn einerseits den gestiegenen Komfortansprüchen an die Brauchwassererwärmung und andererseits der mit Rücksicht auf Heizenergieeinsparung verbesserten Wärmedämmung der Gebäude Rechnung getragen wird. Der große Regelbereich der erfindungsgemäßen Geräte macht bei solchen Anlagen unter Umständen sogar einen Speicher für das erwärmte Brauchwasser entbehrlich, wodurch die Anagekosten gesenkt und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage erhöht wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
Eine kompakte Ausführung os Gerätes ergibt sich, wenn für die Heizwasser- und Brauchwassererwärmung ein gemeinsamer, vom Brenner unmittelbar beheizter Wärmeübertrager vorgesehen ist, die das Heizwasser führenden Rohre je von das Brauchwasser führenden Rohre durchsetzt sind, und wenn ein innerer Strömungskreis bei Brauchwassererwärmung durch eine von einem Hydraulikschalter über ein Dreiwegeventil gesteuerte Bypaßleitung zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung des Gerätes gebildet ist.
Eine einfache Konstruktion der Abgasklappe ist erreicht, wenn die Teilklappen um eine mindestens annähernd in der Ebene des Leitblechs in der Strömungssicherung liegende gemeinsame Achse schwenkbar bzw. an einer solchen befestigt sind.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zelchnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen gasbeheizten Wassererhitzer für eine Heizungsanlage, der gleichzeitig als Durchlauferhitzer für Brauchwasser ausgebildet ist und einen Speicher für dieses Wasser entbehrlich macht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der Wassererhitzer hat einen Gasbrenner 10, über welchem ein Verbrennungsschacht 12 angeordnet ist, an dessen oberer Mündung ein Lamellenblock 14 als Wärmeübertrager sitzt.
Dieser ist von heizwasserführenden Rohren 16 und von brauchwasserführenden Rohren 18 durchsetzt, die bei einer praktischen Ausführung konzentrisch innerhalb der Rohre 16 angeordnet sein können. Die Rohre 16 sind ausgangsseitig mit einer Vorlaufleitung 20 verbunden, die zu einem Anschluß 22 führt, an welchen eine zu Raumheizkörpern 24 führende Leitung 26 anschließbar ist. Von diesen führt eine Leitung 28 zu einem zweiten Anschluß 30 des Wassererhitzers zurück, welcher über eine Rücklaufleitung 32 mit der Eingangsseite der Rohre 16 im Wärmeübertrager 14 verbunden ist. In der Rücklaufleitung 32 ist eine Pumpe 34 und ein elektromagnetisch betätigtes Dreiwegeventil 36 angeordnet, welches den stromab gelegenen Abschnitt der Rücklaufleitung 32 alternativ mit dem Anschluß 30 oder einer Bypaßleitung 38 verbindet, die an die Vorlaufleitung 20 angeschlossen ist.
Die das Brauchwasser führenden Rohre 18 des Wärmeübertragers 14 sind auf der einen Seite über einen Durchflußmesser 39 oder Wasserschalter mit einem Netzanschluß 40 und auf der anderen Seite mit einem Anschluß 42 für einfache Warmwasserzapfventile 44 und thermostatische Mischventile 46 in Küche und Bad verbunden.
Über dem Wärmeübertrager 14 ist eine Strömungssicherung 50 angeordnet, in deren haubenförmigem Gehäuse 52 mehrere Umlenkbleche in bekannter Weise angeordnet sind. Das Gehäuse 52 hat oben einen Abgasstutzen 54, in welchem eine thermisch gesteuerte Abgasklappenvorrichtung 56 eingebaut ist.
Der Brenner 10 ist aus zwei Teilaggregaten 60 und 62 gebildet, die über zwei Ventile 64 und 66 von einem elektronischen Steuergerät 68 beeinflußt werden, welches auch die Pumpe 314 und das Dreiwegeventil 36 steuert. Das Steuergerät 68 führt diese Funktionen in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise nach Maßgabe eines Temperaturgebers 70 in der Vorlaufleitung 20, eines Raumthermostaten 72 in einem der beheizten Räume und des Durchflußmessers 39 in der vom Netzanschluß 40 zum Wärmeübertrager 14 führenden Kaltwasserleitung aus.
Die Strömungssicherung 50 ist innen mit einem senkrecht stehenden Leitblech 74 versehen, das in der Teilungsebene des Brenners 10 angeordnet ist und das Innere der Strömungssicherung 50 in zwei spiegelbildlich gleiche Raumhälften 76 und 78 teilt. Die Abgasklappenvorrichtung 56 ist ebenfalls geteilt und demzufolge mit zwei einzelnen Klappen 80 und 82 versehen, die beide an einer gemeinsamen Achse 84 gelagert bzw. befestigt sind. Die Stellung der Klappen 80 und 82 bzw. ihre Form hängt in bekannter Weise von ihrer Temperatur ab. Im kalten Zustand schließen sie die Strömungssicherung 50 oben ab, so daß durch den Kaminzug das Gerät nicht auskühlen und warme Zimmerluft nicht in den Kamin abströmen kann. Bei Erwärmung durch auftretendes Abgas stellen sich die Klappen schräg bzw. verformen sich derart, daß das Abgas in den Kamin entweichen kann.
Im Heizbetrieb wirkt das Steuergerät 68 modulierend auf die beiden Brenner-Teilaggregate 60 und 62 ein, wobei die Heizleistung umso stärker gedrosselt wird, je näher sich der Istwert der Raumtemperatur an den am Thermostaten 72 eingestellten Sollwert heranbewegt. Wenn auf diese Weise die Leistung des Gerätes bis auf 20 % seiner Nennlast gedrosselt ist, wird bei weIterer Annäherung des Istwertes an den Sollwert der Raumtemperatur der restliche Wärmebedarf durch Ein- und Ausschalten eines Brenner-Teilaggregates gedeckt. Der Temperaturgeber 70 verhindert dabei, daß die Vorlauftemperatur des Heizungswassers einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet.
Die modulierende Steuerung der Brenner-Teilaggregate 60 und 62 kann so erfolgen, daß zwischen 100 und 70 % der Nennleistung nur ein Teilaggregat gedrossel wird und das andere mit voller Nennleistung weiterarbeitet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in diesem oberen Leistungsbereich beide Teilaggregate bis auf 70 % ihrer Nennleistung zu drosseln, so daß sich eine gleichmäßige Belastung des Verbrennungsschachtes 12 und des Wärmeübertragers 14 ergibt. Durch diese Drosselung der Brennerleistung sinkt auch die Abgastemperatur etwas ab, wodurch die Klappen 80 und 82 der Abgaseinrichtung 56 zu einer Verengung des Abgasquerschnittes im Abgasstutzen 54 veranlaßt werden.
Dies wiederum hat zur Folge, daß weniger Verbrennungsluft zum Brenner gelangt, was eine stabilisierende Wirkung auf die Temperatur des Abgases hat.
Im Leistungsbereich zwischen 70 und 50 % der Nennlast des Gerätes müssen beide Brenner-Teilaggregate mit gedrosselter Leistung betrieben werden, wobei wiederum durch gleichmäßige Drosselung für eine gleichmäßige Wärmebelastung der Teile gesorgt werden kann. Im Leistungsbereich zwischen 50 und 40 % der Nennlast besteht die Möglichkeit, entweder beide Teilaggregate gedrosselt zu betreiben, oder ein Teilaggregat gänzlich abzuschalten und das andere mit entsprechend höherer Leistung arbeiten zu lassen. Die untere Grenze des Leistungsbereiches ist erreicht, wenn ein Teilaggregat ganz abgeschaltet und das andere mit der höchstmöglichen Drosselung von 40 % seiner Nennleistung arbeitet. In diesem Fall beträgt die Gesamtleistung des Brenners 10 noch 20 % der Nennleistung des Gerätes. In jedem Fall sorgt die Teilung der Strömungssicherung 50 und der Abgasklappenvorrichtung 56 dafür, daß der Abgasquerschnitt in etwa auf die Leistung des Brenners abgestellt ist und das Abgas eine Mindesttemperatur nicht unterschreiten kann.
Beim Zapfen von Brauchwasser durch Öffnen eines Zapfventils 44 oder eines Mischventils 46 gibt der Durchflußmesser 39 ein Signal an das Steuergerät 68, welches im Vorrang das Dreiwegeventil 36 auf Brauchwassererwärmung umschaltet und die Leistung des Brenners 10 unabhängig von der vorher eingestellten Leistung auf denjenigen Wert einstellt, welcher zur Erhöhung der durchlaufenden Wassermenge auf eine vorgegebene Auslauftemperatur erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann gegebenenfalls auch in der Kaltwasser-Zulaufleitung ein weiterer Temperaturgeber angeordnet sein, dessen Signale als Störgrößen dem Steuergerät 68 aufgeschaltet werden. Bei der Brauchwasserbereitung schließt das Dreiwegeventil 36 den Wärmeübertrager 14 über die Bypaßleitung 38 kurz, so daß eine Überhitzung des Heizwassers in den Rohren 16 im Wärmeübertrager 14 vermieden und durch die Bewegung des Heizwassers ein guter Wärmeübergang zum Brauchwasser in den Rohren 18 gewährleistet ist.
Die Nennleistung des dargestellten Gerätes kann beispielsweise 23 kW betragen, welche auch größere Brauchwassermengen im Durchlaufbetrieb auf die gewünschte Auslauftemperatur zu erhitzen vermag. Die Leistung des Gerätes kann mit den beschriebenen Mitteln auf ca 4,7 kW hefuntergeregelt werden, so daß auch geringer Wärmebedarf der Raumheizung ohne ständiges Ein- und Ausschalten des Wrenners stetig geregelt oder bei Brauchwasserentnahme auch nur eine-einzige Entnahmestelle, z.B. ein Mischventil an einer Dusche, ohne Zwischenschaltung eines Speichers mit der benötigten geringen Wärmemenge versorgt werden kann.

Claims

Ansprüche Gas- das oder ölbeheizter Wassererhitzer, mit einem atmosphärischen Brenner, der aus Teilaggregaten besteht, einem über dem Brenner angeordneten Verbrennungsschacht, an dessen oberer Mündung ein von wasserführenden Rohren durchsetzter Lamcllenblock als Wärmetauscher sitzt, über welchem eine Strömungssicherung befestigt ist, in deren Abgasstutzen eine thermisch gesteuerte Abgasklappenvorrichtung eingebaut ist, ferner mit einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung zum Anschluß eines über Raumheizkörper führenden Heizungsnetzes, einem inneren Strömungskreis für einen Wärmeübertrager zur Brauchwassererwärmung, und mit einer Steuereinrichtung, welche die einzelnen Teilaggregate des Brenners entsprechend dem Wärmebedarf der Raumheizung und/oder Brauchwassererwärmung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner aus zwei Teilaggregaten (60, 62) besteht, von denen mindestens eines für sich zwischen der Nennleistung und einer Teilleistung stetig steuerbar ist, daß in der Strömungssicherung (50) ein mindestens annähernd in der Teilungsebene des Brenners stehendes Leitblech (74) vorgesehen ist, und daß ferner auch die Abgasklappenvorrichtung (56) geteilt ist in zwei unabhängig voneinander bewegliche Teilklappen (80, 82), von denen jede einer durch das Leitblech (74) abgeteilten Raumhälfte (76, 78) der Strömungssicherung zugeordnet ist.
2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilaggregate (60, 62) des Brenners (10) stetig zwischen Nennlast und Teillast steuerbar sind.
3 Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Heizwasser- und Brauchwassererwärmung ein gemeinsamer, vom Brenner unmittelbar beaufschlagter Wärmeübertrager (14) vorgesehen ist, dessen das Heizwasser führende Rohre (16) je von das Brauchwasser führenden Rohren (18) durchsetzt sind, und daß ein innerer Strömungskreis bei Brauchwassererwärmung durch eine von einem Dreiwegeventil (36) gesteuerte Bypaßleitung (38) zwischen der Vorlaufleitung (20) und der Rücklaufleitung (32) gebildet ist.

ii. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (80, 82) der Abgasklappenvorrichtung (56) um eine mindestens annähernd in der Ebene des Leitblechs (74) liegende gemeinsame Achse (84) schwenkbar bzw. an dieser Achse befestigt sind.