DE3042554C2 - Einrichtung zur Erwärmung von Brauchwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erwärmung von Brauchwasser, bestehend aus einem vom Brauchwasser und vom Heißgas eines mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen beheizten Brenners durchströmten keramischen Wärmeaustauscher, der mit einer Abgas- und Kondensatwasserableitung, einer Speiseleitung, einer Speisepumpe und einem an die Warmwasserleitung angeschlossenen, isolierten Warmwasserspeicher versehen ist.

In der älteren Patentanmeldung P 30 14 180.1 ist eine Heizeinrichtung beschrieben, bei der das Heißgas eines mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen beheizten Brenners mit einer Temperatur von über 1000⁰C zwei hintereinander angeordnete, aus einem keramischen Material bestehende Wärmeaustauscher durchströmt und dabei bis unter den Taupunkt abgekühlt wird, um ohne Korrosionsgefahr auch die Kondensationswärme auszunutzen. Das in dem nachgeschalteten Wärmeaustauscher anfallende Kondensatwasser wird abgeleitet. Bei einer solchen Heizeinrichtung kann der erste Wärmeaustauscher zur Erzeugung von Heizwasser und der nachgeschaltete Wärmeaustauscher zur Erwärmung von Brauchwasser dienen. Für die Brauchwassererwärmung ist eine Umwälzung des Brauchwassers mittels einer in der Speiseleitung des Wärmeaustauschers angeordneten Pumpe vorgesehen, die erwärmtes Wasser aus einem Warmwasserspeicher und durch den Wärmeaustauscher wieder zurück in den Warmwasserspeicher fördert, wobei bedarfsweise hinter dem ^b5 Wärmeaustauscher eine zusätzliche Aufheizung mittels eines zusätzlichen Wärmeaustauschers erfolgen kann. Das erwärmte Brauchwasser wird dem Warmwasserspeicher entnommen, und das kalte Frischwasser in den Warmwasserspeicher eingeleitet

Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß dem Wärmeaustauscher im Kreislauf ständig bereits erwärmtes Brauchwasser zugeführt wird und daher eine optimale Abkühlung des Heiiigases für eine bestmögliche Ausnutzung der Kondensationswärme nicht möglich ist Außerdem wird das warme Brauchwasser im Warmwasserspeicher bei Entnahme ständig mit kaltem Frischwasser vermischt und kühlt dabei ab.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die Abkühlung des Heißgases und damit die Ausnutzung der Kondensationswärme verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da·} der als geschlossener Behälter ausgebildete Warmwasserspeicher ein Luftpolster aufweist und in der mit kaltem Frischwasser beschickten Speiseleitung eine kontinuierlich fördernde Speisepumpe vorgesehen ist, zu der eine mit einem verstellbaren Drosselventil versehene Rücklaufleitung parallel verläuft.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird in vorteilhafter Weise dem Wärmeaustauscher kontinuierlich kaltes Frischwasser zugeführt, welches als kälteste Komponente des Wärmeaustauschsystems zur bestmöglichen Abkühlung der Heißgase zur Verfügung steht und genutzt wird. Durch die dadurch bedingte stärkere Abkühlung des Heißgases wird dessen Taupunkt weiter gesenkt und durch die damit verbundene Kondensation auch eine größere Kondensationswärme für den Wärmeaustausch freigestellt Mit Hilfe des Drosselventils läßt sich die für den bestmöglichen Wirkungsgrad erforderliche Fördermenge einstellen. Die Fördermenge ist dabei zweckmäßig so ausgelegt, daß sie etwa dem täglichen Brauchwasserbedarf entspricht. Da der zeitliche Verbrauch des erwärmten Brauchwassers in der Regel nicht der für den Wärmeaustausch günstigsten Fördermenge entspricht, sondern meist stoßweise erfolgt, bildet der Warmwasserspeicher nicht nur ein Reservoir für das kontinuierlich geförderte erwärmte Brauchwasser, sondern erlaubt zudem die kurzfristige Entnahme einer größeren Menge, als die Speisepumpe liefert. Das Luftpolster im Warmwasserspeicher begrenzt dessen Entleerung bei einer stärkeren Wasserentnahme, sobald mit sinkendem Wasserspiegel der Luftdruck auf den durch die Entnahme bewirkten Druck in der Warmwasserleitung abgesunken ist.

Für eine obere Begrenzung der Speichermenge im Warmwasserspeicher sieht die Erfindung weiterhin eine parallel zu Speisepumpe verlaufende Umgehungsleitung mit einem Sicherheitsventil vor. Erreicht der Druck im Warmwasserspeicher mit steigendem Wasserspiegel den am Sicherheitsventil eingestellten Druck, so wälzt die Speisepumpe das Brauchwasser im Kreislauf über die Umgehungsleitung so lange um, bis durch Wasserentnahme der Druck in der Warmwasserleitung wieder sinkt.

Der kontinuierlichen Förderung des Brauchwassers dient vorzugsweise eine Zahnradpumpe. Weiterhin kann zur zusätzlichen Aufheizung die Warmwasserleitung vor dem Warmwasserspeicher an einen zusätzlichen Wärmeaustauscher angeschlossen sein, der beispielsweise vom Heizwasser einer Heizwasseranlage durchströmt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem vereinfachten Blockschaltbild

dargestellt

Der Erwärmung von Brauchwasser dient ein keramischer Wärmeaustauscher 1, der beim Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung zugeordnet ist, welche aus einer Brenner- und Brennkammereinheit 2 sowie einem weiteren Wärmeaustauscher 3 besteht Der Brenner wird mit gasförmigem oder flüssigem Brennstoff beheizt, und das in der Brennkammer gebildete Heißgas tritt in den ersten Wärmeaustauscher 3 mit einer Temperatur von über 1000⁰C ein und durchströmt diesen sowie den Wärmeaustauscher 1 in Richtung des Pfeiles 4. Du.\;h die beiden Wärmeaustauscher 1,3 wird das Heißgas bis unter den Taupunkt abgekühlt Das im Wärmeaustauscher 1 abgeschiedene Kondensatwasser wird über eine Abgas- und Kondensatwasserableitung 5 abgeführt.

Der keramische Wärmeaustauscher 1 weist eine Vielzahl parallel liegender, schlitzförmiger Strömungskanäle auf, die von dem Heißgas sowie von dem zu erwärmenden Brauchwasser durchströmt werden. Der dem Wärmeaustauscher 1 vorliegende Wärmeaustauschers kann einen gleichen Aufbau haben und dient der Erwärmung eines anderen Mediums, beispielsweise dem Heizwasser einer Heizwasseranlage (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Das zu erwärmende Brauchwasser wird dem Wärmeaustauscher 1 durch eine Speiseleitung 6 zugeführt, in der eine kontinuierlich fördernde Speisepumpe 7, z. B. eine Zahnradpumpe angeordnet ist. Das vom Wärmeaustauscher 1 erwärmte Brauchwasser gelangt in eine Warmwasserleitung 8, die auf der Verbraucherseite mit einem Brauchwasser-Ventil 9 versehen ist. An die Warmwasserleitung 8 ist weiterhin ein geschlossener Warmwasserspeicher 10 angeschlossen, der mit einer Wärmeisolierung 11 und einem Luftpolster 12 versehen ist.

Zu der Speisepumpe 7 ist eine mit einem verstellbaren Drosselventil 15 versehene Rücklaufleitung 14 parallel gelegt.

Mit dem Droscelventil 15 läßt sich die durch den Wärmeaustauscher 1 zu fördernde Brauchwassermenge einstellen. Diese Fördermenge wird zweckmäßig so eingestellt, daß unter Berücksichtigung des Brauchwasserbedarfs eine bestmögliche Abkühlung des durch den Wärmeaustauscher 1 strömenden Heißgases stattfindet.

Dabei sind die kontinuierliche Fördermenge und das Speichervolumen des Warmwasserspeichers etwa nach dem täglichen Brauchwasserbedarf auszulegen.

Weiterhin ist parallel zur Speisepumpe 7 eine mit einem Sicherheitsventil 17 versehene Umgehungsleitung 16 angeordnet Das Sicherheitsventil 17 ist derart eingestellt, daß es bei Erreichen des hochstzulässigen Druckes im Luftpolster 12 öffnet, so daß gefördertes Wasser durch die Umgehungsleitung 16 vor die Speisepumpe 7 zurückgeleitet wird.

Bedarfsweise kann für eine zusätzliche Erwärmung des Brauchwassers ein zusätzlicher Wärmeaustauscher 18 vorgesehen sein, an den die Warmwasserleitung 8 angeschlossen ist und der beispielsweise durch Heizwasser beheizt wird, welches mit Hilfe des von der Brennerund Brennkammereinheit 2 unmittelbar beheizten Wärmeaustauschers 3 bereitet wird.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung hat folgende Wirkung:

Das kalte Frischwasser wird von der Speisepumpe 7 kontinuierlich durch die Speiseleitung 6 und die zugeordneten Strömungskanäle des Wärmeaustauschers 1 gepumpt und in diesem von dem durch die benachbarten Kanäle im Gegenstrom strömenden Heißgas erwärmt Das Heißgas wird dabei bis unter den Taupunkt abgekühlt. Das erwärmte Brauchwasser fließt durch die Warmwasserleitung 8 entweder bei geöffnetem Brauchv.asserventil 9 zur Verbraucherstelle oder wird in dem Warmwasserspeicher 10 zwischengespeichert.

Bei der Zwischenspeicherung steigt der Wasserspiegel 13 und damit der Druck im Luftpolster 12. In der Regel ist die Fördermenge des Systems und das Speichervolumen des Warmwasserspeichers entspre- & chend dem täglichen Brauchwasserbedarf ausgelegt. Wird jedoch über einen längeren Zeitabschnitt kein Brauchwasser entnommen, steigt der Wasserspiegel 13 so hoch, bis der Druck im Luftpolster 12 und damit der Wasserdruck in der gesamten Förderleitung das ^A0 Sicherheitsventil 17 auslöst und hierdurch die Umgehungsleitung 16 geöffnet wird. Die damit verbundene Unterbrechung der Förderung kann kurzzeitig in Kauf genommen werden. Die Fördermenge kann mit Hilfe des Drosselventils 15 auf einen sich ändernden ⁵ Brauchwasserbedarf eingestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erwärmung von Brauchwasser, bestehend aus einem vom Brauchwasser und vom Heißgas eines mit gasförmigen oder flüssigen ^r> Brennstoffen beheizten Brenners durchströmten keramischen Wärmeaustauscher, der mit einer Abgas- und Kondensatwasserableitung, einer Speiseleitung, einer Speisepumpe und einem an die Warmwasserleitung angeschlossenen, isolierten M) Warmwasserspeicher versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der als geschlossener Behälter ausgebildete Warmwasserspeicher (10) ein Luftpolster (12) aufweist und in der mit kaltem Frischwasser beschickten Speiseleitung (6) eine kontinuierlich fördernde Speisepumpe (7) angeordnet ist, zu der eine mit einem verstellbaren Drosselventil (15) versehene Rücklaufleitung (14) parallel verläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel zur Speisepumpe (7) verlaufende Umgehungsleitung (16) mit einem Sicherheitsventil (17) versehen ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisepumpe (7) als Zahnradpumpe ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmwasserleitung (8) vor dem Warmwasserspeicher (10) an einen zusätzlichen Wärmeaustauscher (18) angeschlossen ist, der vom Heizwasser einer Heizwasseranlage durchströmt wird.