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Die Erfindung betrifft einen Heizflüssigkeitserhitzer
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fUr eine Gebäude-Zentralheizungsanlage, insbesondere für eine Heißwasser-Zentralheizungsanlage.
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In den bekannten Heißwasser-Zentralheizungsanlagen wird das Wasser
in einem Kessel durch Verbrennung flüssiger, gasförmiger oder fester Brennstoffe
erwärmt. Diese Art der Wassererwärmung ist nicht umweltfreundlich, da erhebliche
Rauchgasmengen ungereinigt durch die Kamine in die Atmosphäre gelangen. Außerdem
fallen bei der Verbrennung fester und in geringem Maße auch bei der Verbrennung
flüssiger Brennstoffe feste Verbrennungsrückstände an, die umweltneutral beseitigt
werden müssen. Darüber hinaus ist für den Kessel betrieb mit Ulbrenner oder Koksfeuerung
ein erheblicher Platzbedarf für die Lagerung des Brennstoffs erforderlich, die Einlagerung
dieser Brennstoffe bedeutet für jeden Haushalt eine gewisse Kapital bindung. Ein
wesentlicher Nachteil ist schließlich die unbedingte Abhängigkeit von dem Brennstoffpreis,
die es nicht erlaubt, bei hohem Brennstoffpreis auf den Einsatz einer anderen kostengünstigeren
Energie umzuschalten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Heizflüssigkeitserhitzer
für eine Gebäude-Zentralheizungsanlage zu schaffen, der anstelle eines mit Brennstoff
betriebenen Heizkessels zur brennstoff-freien Erhitzung der Heizflüssigkeit eingesetzt
werden kann. Dabei soll der mit Brennstoff betriebene Heizkessel für die Heizwassererwärmung
völlig wegfallen, oder aber der Heizflüssigkeitserhitzer soll parallel zum Brennstoffkessel
aufstellbar sein,
so daß die Heizungsanlage in Abhängigkeit von
den bestehenden Umweltbedingungen und/oder Energiekosten mit dem Heizflüssigkeitserhitzer
oder dem Brennstoffkessel betrieben werden kann. Weitere Vorteile der Heizflüssigkeitserhitzers
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Heizflüssigkeitserhitzer,
insbesondere einen Heizwassererhitzer gelöst bei dem in einem mit einer Wärmeleitflüssigkeit
gefüllten Behälter ein oder mehrere, von der Wärmeleitflüssigkeit umgebene elektrische
Heizkörper und wenigstens ein von der Heizflüssigkeit durchströmtes Rohr angeordnet
sind, das ebenfalls von der Wärmeleitflüssigkeit umgeben ist und dessen Rücklauf-
und Vorlaufstutzen durch die Behälterwandung nach außen geführt sind. Dieser Heizflüssigkeitserhitzer
kann in gleicher Weise wie ein Brennstoffheizkessel an eine bereits bestehende oder
an eine neue Gebäude-Zentral heizungsanlage angeschlossen werden, wobei die Heizungsanlage
und die damit verbundenen Installationen im wesentlichen die gleichen sind wie bei
einer Beheizung mit Brennstoffverbrennung. Es ist daher ohne großen Aufwand möglich,
bestehende Zentralheizungsanlagen von einem Brennstoff-Heizkessel auf den erfindungsgemäßen
Heizflüssigkeitserhitzer umzurüsten oder den erfindungsgemäßen Heizflüssigkeitserhitzer
parallel zum Brennstoff-Heizkessel zu installieren, um je nach dem Verhältnis von
Strom-/Brennstoffpreis und den Umweltbedingungen die Heizungsanlage wahlweise mit
Verbrennungsenergie oder elektrischer Energie zu betreiben. Durch die elektrischen
Heizkörper wird die umgebende WärmeleitflLissigkeit in dem Behälter erwärmt und
auf der einyeste1-ten
Temperatur gehalten. Die Wä.rmeleitflUssigkeit
überträgt die Wärme auf das Rohr mit der darin strömenden, auf die Vorlauftemperatur
zu erwärmenden Heizflüssigkeit. Die Vorlauftemperatur kann. in üblicher Weise eingestellt
oder z.B. nach der Außentemperatur automatisch geregelt werden kann.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der bzw.
die Heizkörper im unteren Teil des Behälters und das von der Heizflüssigkeit durchströmte
Rohr im Behälterbereich oberhalb der Heizkörper angeordnet. Die von dem Heizkörper
erwärmte Wärmeleitflüssigkeit steigt in dem Behälter empor, so daß sich eine Zirkulation
der Wärmeleitflüssigkeit um das von Heizflüssigkeit durchströmte Rohr ausbildet,
wodurch die Wärmeübertragung von den Heizkörpern auf das Rohr gefördert wird.
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Vorzugsweise ist das von der Heizflüssigkeit durchflossene Rohr wendel-
oder schlangenförmig ausgebildet, damit in dem Behälter die für die Erwärmung der
Heizflüssigkeit erforderliche Wärmeaustauschfläche untergebracht werden kann, die
bei einer Heizungsanlage mit 10 Heizkörpern in der Größenordnung von 2 m2 liegt.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Behälter
mit Abstand von seinem Boden und seiner Seitenwandung ein Innenbehälter fest angebracht
und sind der bzw. die elektrischen Heizkörper zwischen den Böden beider Behälter
und das von der Heizflüssigkeit durchströmte Rohr in dem Ringraum zwischen den Seitenwandungen
beider Behälter angeordnet. Durch den Innenbehälter und
die wendelförmige
Anordnung des von Heizflüssigkeit durchströmten Rohrs in dem Ringraum kann das Rohr
mit seiner erforderlichen Länge in einem vergleichsweise geringen Volumen Wärmeleitflüssigkeit
untergebracht werden. Andererseits wird durch den Innenbehälter ein Zentralraum
geschaffen, der für andere Zwecke, insbesondere zur Brauchwassererwärmung zur Verfügung
steht. Zweckmäßigerweise ist daher der Innenbehälter wenigstens teilweise mit Brauchwasser
gefüllt und mit durch seine Wandung geführten Anschlüssen fUr den Kaltwasserzulauf
und den Warmwasserablauf versehen. Das Volumen des Innenbehälters kann einen erheblichen
Teil des Gesamtvolumens des Behälters ausmachen, z.B. 40 bis 70 %, sodaß mit dem
Innenbehälter zugleich ein Warmwasserspeicher geschaffen wird.
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In dem Behälter kann ein weiteres, von der Wärmeleitflüssigkeit umgebenes
Rohr untergebracht sein, das von Brauchwasser durchströmt wird. Dieses Rohr kann
an den als Speicher dienenden Innenbehälter angeschlossen sein oder es kann bei
Ausführungsformen ohne Innenbehälter alleine von Brauchwasser durchströmt werden,
d.h.
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als Durchlauferhitzer wirken. Die von Heizflüssigkeit bzw. Brauchwasser
durchströmten Rohre können in dem Behälter in ähnlicher Form untergebracht sein,
z.B. wendelförmig in dem Ringraum zwischen den Seitenwandungen des Außen- und Innenbehälters
verlaufen.
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Vorzugsweise sind die Heizkörper als im wesentlichen parallel zum
Boden des Behälters verlaufende Rohre, Stäbe oder Platten ausgebildet. Die Heizkörper
sind zweckmäßigerwiese Widerstandsheizkörper, deren Heizleistung stufenweise oder
stufenlos
von wahlweise einstellbaren Faktoren, wie Heizflüssigkeitsvorlauftemperatur,
oder äußeren Faktoren, wie Außentemperatur, geregelt werden kann.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Heizflüssigkeit
Wasser und die Wärmeleitflüssigkeit o7, Das Wärmeleitöl muß eine bei den Betriebstemperaturen
ausreichende Temperaturbeständigkeit haben; bei einem offenen System muß ferner
die Oxidationsoeständigkeit des Uls hinreichend sein.
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Der erfindungsgemäße HeizflUssigkeitserhitzer wird nachfolgend an
Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform
des. Heizflüssigkeitserhitzers im Axialschnitt; Figur 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Figur 1; Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1; und
Figur 4 eine zweite Ausführungsform des Flüssigkeitserhitzers im Axialschnitt.
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Nach den Figuren 1 bis 3 enthält ein zylindrischer Behälter 1 aus
Stahlblech einen zylindrischen Innenbehälter 2, der konzentrisch zum Behälter 1
mit dessen Deckelblech verschweißt ist.
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Zwischen den auf Abstand gehaltenen Böden der beiden Behälter 1 und
2
ist ein Bodenraum 3 gebildet, und zwischen den Seitenwandungen
der beiden Behälter besteht ein Ringraum 4. Bodenraum 3 und Ringraum 4 sind bis
zu dem Niveau 5 mit einem Wärmeleitöl gefüllt. In dem Ringraum 4 ist ein wendelförmig
gewundenes Kupferrohr 6 untergebracht, dessen Enden als Rücklaufstutzen 7 und Vorlaufstutzen
8 durch die Seitenwandung des Behälters 1 nach außen ragen, wie auch aus Figur 2
ersichtlich ist.
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Im Bereich des Bodenraums 3 sind in die Seitenwandung des Behälters
1 zwei Gewindestutzen 10 eingeschweißt, in die je ein Heizkörper 9 flüssigkei.tsdicht
eingeschraubt ist, wie aus Figur 3 im einzelnen zu ersehen ist. Jeder Heizkörper
9 weist drei U-förmig gebogene Heizstäbe auf, von denen in Figur 3 jeweils nur einer
dargestellt ist. Die drei Heizstäbe eines Heizkörpers 9 sind um jeweils 60 ° gegeneinander
verwinkelt, wie aus Figur 1 erkennbar ist. Bei den dargestellten Ausführungsformen
trägt der Ringraum 4 oberseitig einen zur Atmosphäre offenen Stutzen 11, so daß
sich das im Behälter 1 befindliche U1 temperaturabhängig ausdehnen kann. Es ist
jedoch auch möglich, das Ulvolumen durch einen Kompensator von der Luft abzusperren,
um die Sauerstoffeinwirkung auf das U1 auszuschalten. Der gesamte Behälter 1 ist
durch eine Isoliermaterialschicht 12 thermisch isoliert, die z.B. aus Glasfasermatte,
Polystyrol oder dergl. bestehen kann.
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Während der Innenraum 13 des Behalters 2 bei der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform noch keine Funktion hat, dient er bei der in Figur 4 dargestellten
Ausführungsform als Warmwasser-Speicher.
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Der Innenbehälter 2 hat im Vergleich zu der Ausführungsform nach Figur
1 einen verringerten Durchmesser, wodurch ein etwa doppelt so breiter Ringraum 4
wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 geschaffen wird. In dem Ringraum 4 ist
außen wiederum das von Heizflüssigkeit, insbesondere Heizwasser, durchströmte, wendelförmig
gewundene Rohr 6 mit dem Rücklaufstutzen 7 und dem Vorlaufstutzen 8 angeordnet.
Ferner befindet sind in dem Ringraum 4 innen ein zweites wendelförmig gewundenes
Rohr 14, dessen oberes Ende durch das Deckelblech aus dem Behälter 1 herausgeführt
ist und den Warmwasserstutzen bildet. Das untere Ende des Rohres 14 mündet durch
den Anschluß 16 in den Innenbehälter 2, der ferner mit einem axialen Kaltwasser-Zulaufstutzen
17 ausgestattet ist. Im übrigen unterscheidet sich die Ausführungsform nach Figur
4 nicht von der nach Figur 1. Das Heizflüssigkeitserhitzer nach Figur 4 liefert
demgemäß neben der Heizflüssigkeit auch Warmwasser für die Wasserversorgung. Damit
kann der erfindungsgemäße Heizflüssigkeitserhitzer auch die Funktion eines Brennstoffkessels
mit integriertem oder angeschlossenem Warmwasserboiler übernehmen.
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Das Kaltwasser wird durch den Zulaufstutzen 17 zugeführt und bereits
während der Verweilzeit in dem von heißem U1 umgebenen Innenbehälter 2 erwärmt.
Bei Warmwasserentnahme strömt das so vorgewärmte Brauchwasser durch den Anschluß
16 in das Rohr 14, in dem es durch den verstärkten Wärmeaustausch mit dem heißen
Wärmeleitöl noch weiter erwärmt wird.
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Der erfindungsgemäße Heizflüssigkeitserhitzer ermöglicht den ständigen
oder zeitweisen Betrieb einer Zentralheizung, insbesondere einer Heißwasser-Zentralheizung,
mit Hilfe von elektrischer
Energie. Wird der Erhitzer parallel
zu einem Brennstoff-Heizkessel installiert, ergibt sich die Möglichkeit, auf den
jeweils kostengünstigeren Energieträger umzuschalten. Der erfindungsgemäße Heizflüssigkeitserhitzer
zeichnet sich im Vergleich zu einem Brennstoff-Heizkessel durch einen wesentlich
geringeren Raumbedarf aus. Ferner entfällt jegliche Luftverunreinigung, die bei
Haushalts-Feuerungs anlagen wegen mangelhafter Einstellung oftmals beträchtlich
ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
So kann insbesondere der Innenbehälter 2 wegfallen, und das von der Heizflüssigkeit,
insbesondere Heizwasser durchströmte Rohr 6 kann dann in einem beliebigen Verlauf
durch den Innenraum des Behälters 1 oberhalb der Heizkörper 9 geführt werden. Der
Innenbehälter 2 kann ferner eine von der Zylinderform abweichende Gestalt, beispielsweise
einen gewölbten Boden haben, wodurch der Austausch des heißen GIs zwischen dem Bodenraum
3 und dem Ringraum 4 begünstigt wird.
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