DE4236967C2 - Heizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizgerät gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs, wie es aus der DE 40 28 490 A1 bekanntgeworden ist. Hierbei bildet der Heizwasserspeicher mit dem Brauchwasserwärmetauscher eine Baueinheit, wobei letzterer den zentralen Teil des Heizwasserspeichers bildet. Das von der Wärmequelle aufgeheizte Wasser strömt in den Heizwasserspeicher ein, der einen äußeren Ringraum des Speichers bildet. Bei weiterem Durchfluß tritt das Heizwasser aus dem Speicherraum in ein zentrales Innenrohr ein, das den Brauchwasserwärmetauscher aufweist. Aufgrund dieser Bauweise stellt sich der Heizwasserspeicher/­ Brauchwasserwärmetauscher als sehr kompliziertes und schwierig zu wartendes Bauteil dar.

Der Wärmebedarf von Einfamilienhäusern und Wohnungen nimmt auf­ grund der modernen Bauweise mit einer sehr wirksamen Wärmedämmung immer weiter ab. Eine Heizungsanlage muß daher an den verminderten Wärmebedarf angepaßt und für kleinere Nennleistungen ausgelegt werden, um mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden zu kön­ nen.

Für die Brauchwasserbereitung erfordern die gestiegenen Kom­ fortansprüche der Nutzer höhere Wärmeleistungen und verbesserte Auslaufbedingungen.

Die Kombi-Geräte der eingangs erwähnten Art können die sehr unter­ schiedlichen Heizleistungen für den Heizbetrieb und für die Brauchwasserbereitung bei steigenden Nutzungsanforderungen und steigenden Komfortbedingungen immer schwerer erfüllen.

Um den einander widersprechenden Anforderungen entsprechen zu kön­ nen wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, wie zum Beispiel einen leistungsstarken Umlauf-Wasserheizer mit großem indirektem Speicher oder mit Schichtungsspeicher, oder direkt beheizte Brauchwasserspeicher mit Heizungswärmetauschern oder direkt be­ heizte Heizungswasserspeicher mit integriertem Brauchwasserwärme­ tauscher.

Bei diesen Systemen ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. So weist das erstgenannte System den Nachteil einer großen Brauchwas­ ser-Wärmetauscherfläche auf, wobei die Wärmeleistung des Brenners für den Zapfvorgang nicht nutzbar ist. Außerdem ist ein großer Brauchwasserspeicher erforderlich.

Beim direkt beheizten Brauchwasserspeicher mit Hei­ zungswärmetauscher ergibt sich der Nachteil einer auf ca. 60°C begrenzten Heizungsvorlauftemperatur, einer hohen Brauchwas­ sertemperatur, die zu einer schnellen Verkalkung des Speichers führt, wobei die Wärmeleistung des Brenners für den Zapfvorgang nicht nutzbar ist. Außerdem ist bei diesem System ein Heizungsmi­ scher erforderlich.

Bei einem direkt beheizten Heißwasserspeicher mit Brauchwasser- Wärmetauscher ergibt sich der Nachteil einer ständig hohen Heiz­ wassertemperatur, die einen Heizungsmischer erforderlich macht. Weiter ist der Wärmeinhalt des Speichers unter 60°C nicht nutzbar und beim Zapfen ergibt sich eine merklich abfallende Brauchwasser­ temperatur, wenn nicht ein entsprechend großer Speicher vorgesehen ist.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die einen hohen Komfort bei der Brauchwasserzapfung ermöglicht, obwohl deren Leistung dem Heizungsbedarf angepaßt ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Heizwasser­ speicher in Reihe zum Primärzweig des Brauchwasser-Wärmetauschers geschaltet ist, wobei der Primärzweig des Brauchwasser-Wärme­ tauschers über eine in einen Randbereich des Heizwasserspeichers mündende Leitung mit diesem verbunden ist und eine in Strömungs­ richtung des Heizwassers von der Einmündung der Leitung abgekehr­ ten Bereich des Heizwasserspeichers offene Leitung zum Umschalt­ ventil führt.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich einerseits durch das in dem Brauchwasser-Wärmetauscher befindliche Heizwasser einen Vorrat an warmem Brauchwasser bereitzuhalten, wodurch bei Zapfbeginn sofort warmes Brauchwasser bereit steht. Außerdem ist durch den Heizwas­ serspeicher auch sichergestellt, daß dem kalten Brauchwasser mehr Energie zugeführt werden kann, als die Wärmequelle liefert, so daß diese allein nach den Bedürfnissen des Heizkreises dimensioniert werden kann. Dies ist dadurch möglich, daß das gespeicherte rela­ tiv heiße Heizwasser dem Primärwärmetauscher zugeführt und in die­ sem weiter erhitzt werden kann, wodurch das Brauchwasser rasch er­ wärmt werden kann, beziehungsweise ein relativ großer Brauchwas­ serdurchsatz ausreichend erwärmt werden kann.

Dabei kann mit relativ kleinen Brauchwasser-Wärmetauschern und Heizwasserspeichern und kleiner Heizwasserumlaufmenge das Auslangen gefunden werden, da bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Wärmeinhalt des Heizwasserspeichers und die Wärmeleistung des Heizgerätes während eines Zapfvorganges voll genutzt werden kön­ nen. Außerdem ist nur ein Heizwasserspeicher notwendig, der gegen­ über einem Brauchwasserspeicher nicht korrosionsgeschützt sein muß und für einen wesentlich niedrigeren Druck ausgelegt werden kann, wobei keine Verkalkungsprobleme zu erwarten sind.

Dabei wird das Brauchwasser nach dem Durchlaufprinzip erwärmt, so daß wesentlich kleinere Wärmeübertragungsflächen erforderlich sind, als bei den oben erwähnten anderen Systemen.

Während des Zapfvorganges erhöht der Primärwärmetauscher die Tem­ peratur des gespeicherten Heizwassers, so daß auch bei niedrigeren Speichertemperaturen der Brauchwasser-Wärmetauscher mit einer ho­ hen Vorlauftemperatur beaufschlagt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine der Einmündung des Primärzweiges des Brauchwasser-Wärme­ tauschers in den Heizwasserspeicher gegenüberliegende Prallplatte vorgesehen ist.

Durch diese Maßnahme wird eine Vermischung des aus dem Brauchwas­ ser-Wärmetauscher austretenden relativ kühlen Wassers mit dem im Heizwasserspeicher befindlichen warmem Wasser vermieden, so daß relativ lange warmes Wasser dem Primärwärmetauscher zugeführt wer­ den kann.

Weiter kann vorgesehen sein, daß im untersten Bereich des Heizwas­ serspeichers ein Temperaturfühler angeordnet ist, der mit einer Brennersteuerung verbunden ist.

Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, daß die Wärme­ quelle, zum Beispiel ein Brenner, zumindest so lange in Betrieb und der Durchfluß durch den Primärzweig des Brauchwasserspeichers und dem Heizwasserspeicher erhalten bleibt, bis der gesamte Heiz­ wasserspeicher wieder vom heißem Heizwasser erfüllt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher im Heizwasserspeicher angeord­ net ist.

Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Heizein­ richtung, wobei weiter vorgesehen sein kann, daß der Heizwasser­ speicher einen die Wärmequelle und den Primärwärmetauscher aufneh­ menden Raum ringförmig umgibt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 bis 3 schematisch verschiedene Ausführungsformen erfin­ dungsgemäßer Heizgeräte.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 ist in einer Brennkam­ mer 1 ein Brenner 2 angeordnet, der einen Primärwärmetauscher 3 beaufschlagt.

Über diesem Primärwärmetauscher 3 ist eine Unterhaube 4 angeord­ net, über der eine Strömungssicherung 5 und eine Abgashaube 6, die zu einer Abgasleitung 7 führt, angeordnet sind.

Der Primärwärmetauscher 3 ist in einen Heizungskreis eingeschal­ tet, der durch eine Vorlaufleitung 8, eine Heizkörperanordnung (nicht dargestellt) und eine Rücklaufleitung 9, sowie ein in die­ ser angeordnetes Umschaltventil 10 und eine Umlaufpumpe 11 gebil­ det ist.

Parallel zur Heizkörperanordnung ist ein Bypasskreis vorgesehen, der durch einen Primärzweig 12 eines Brauchwasser-Wärmetau­ schers 13 und einem zu letzterem in Reihe geschalteten Heizwasser­ speicher 14 gebildet ist. Dieser Bypasskreis ist direkt an die Vorlaufleitung 8 angeschlossen und über das Umschaltventil 10 mit der Rücklaufleitung 9 anstelle der Heizkörperanordnung verbindbar.

Im Falle einer Zapfung von Brauchwasser, schaltet ein Wasserschal­ ter 15 und gibt ein Signal, das zu einem Start des Brenners 2 und einer Umschaltung des Umschaltventiles 10 in der Weise führt, daß eine Verbindung zwischen dem Heizwasserspeicher 14 und dem Primär­ wärmetauscher 3 hergestellt wird und der Heizkreis unterbrochen wird.

Dabei strömt Heizwasser aus den obersten Bereichen des Heizwasser­ speichers 14 zum Umschaltventil 10. Dies ist dadurch sicherge­ stellt, daß eine Leitung 16 im Heizwasserspeicher 14 hochgezogen und im oberen, beziehungsweise vom Einlauf des Heizwasserspei­ chers 14 abgekehrten Bereich mit einer Öffnung versehen ist. Dabei ragt die vom Brauchwasser-Wärmetauscher 13 kommende Leitung 17 nur wenig in den Heizwasserspeicher 14 hinein, wobei oberhalb des Endes dieser Leitung 17 eine Prallplatte 18 angeordnet ist.

Weiter ist im unteren Bereich des Heizwasserspeichers 14 ein Tem­ peraturfühler 19 angeordnet, der mit einer nicht dargestellten Steuerung eines Magnetventiles 30 für den Brenner 2 und des Um­ schaltventiles 10 verbunden ist.

Beim Zapfen des Brauchwassers strömt das zuerst in einem Sekundär­ zweig 20 des Brauchwasser-Wärmetauschers 13 befindliche warme Was­ ser zu einem Zapfventil 31 ab. Gleichzeitig wird durch den an­ sprechenden Wasserschalter 15 der Brenner gestartet und der By­ passkreis durch des Umschaltventil 10 aktiviert. Dadurch zieht die Umlaufpumpe 11 ca. 65° bis 70°C warmes Wasser aus dem Heißwasser­ speicher 14 ab und führt dieses dem Primärwärmetauscher 3 zu, der es auf ca. 85° bis 90°C aufheizt. Dieses Wasser strömt in den Brauchwasser-Wärmetauscher 13, beziehungsweise dessen Primär­ zweig 12 ein. Im Brauchwasser-Wärmetauscher 13 wird dieses Wasser auf ca. 25° bis 30°C abgekühlt und dabei das Brauchwasser auf ca. 55° bis 60°C erwärmt.

Dieses abgekühlte Heizwasser strömt in den Heizwasserspeicher 14 ein, wobei durch die Prallplatte 18 eine Durchmischung des zuströ­ menden relativ kalten Wassers mit dem relativ heißen Wasser im oberen Bereich des Heizwasserspeichers 14 verhindert wird und sich eine Schichtung der unterschiedlich warmen Wassermassen ausbildet.

Dadurch ergibt sich eine weitgehend konstante Auslauftemperatur über den gesamten Zapfzyklus.

Es ergibt sich dabei, daß während des Beginns des Zapfens ca. 2/3 der für die Erwärmung des Brauchwassers erforderlichen Leistung dem Heizwasserspeicher 14 entnommen wird und nur ca. 1/3 dieser Leistung vom Brenner eingebracht wird.

Die Aufladung des Heizwasserspeichers 14 kann sofort im Anschluß an den Zapfbetrieb erfolgen. Dabei bleibt die Wärmequelle 2 akti­ viert, und die Umwälzpumpe 11 läuft so lange weiter, bis der Heiz­ wasserspeicher 14 vollständig aufgeladen ist und auch in seinem untersten Bereich eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat.

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 1, dadurch, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher 13 in dem Heizwasserspeicher 14 eingebaut ist.

Dabei ist im Brauchwasser-Wärmetauscher 13 ein Rohr 21 eingesetzt, durch das das zuströmende Heizwasser entsprechend den Pfeilen 22 umgelenkt wird und dabei das im Sekundärzweig 20 befindliche Brauchwasser erwärmt, bevor es über die Leitung 17 in den Heizwas­ serspeicher 14 in dessen unterem Randbereich eintritt. Dabei ist auch in diesem eine Prallplatte 18 eingebaut, um eine Schichtung der unterschiedlich warmen Wassermassen zu erzwingen.

Die Ausführungsform nach der Fig. 3 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 2 dadurch, daß der Heizwasserspeicher 14 ringförmig ausgebildet ist und eine Kammer 23 umschließt, in der die Brennkammer 1 angeordnet ist. Dabei ist der Brenner 2 als Sturzbrenner ausgebildet, der über ein Gebläse 24 mit einem Brenngas-Luft-Ge­ misch versorgt wird. Dabei strömt die Luft über eine Öffnung 25 in die Kammer 23 ein und wird von dem Gebläse 24 angesaugt, das gleichzeitig über die Gasleitung 26, in der das Gasmagnetventil 30 angeordnet ist, mit Brenngas versorgt wird.

Der Bodenbereich der Kammer 23 ist schräg abfallend ausgebildet und ist mit einem Kondensatablauf 26, der zu einem Siphon 27 führt, verbunden, wobei oberhalb des Kondensatablaufes 26 ein Ab­ gasrohr 28 angeordnet ist, über das die Abgase abgeführt werden.

Claims (5)

1. Heizgerät mit einem von einer Wärmequelle beaufschlagten Wärmetauscher, der in einen einen Heizkörper, eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung sowie eine Umlaufpumpe aufweisenden Heizkreis eingeschaltet ist, also schaltbar ist, und ein Heizwasserspeicher (14) in Reihe zum Primärzweig (12) des Brauchwasser- Wärmetauschers (13) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärzweig (12) des Brauchwasser-Wärmetauschers (13) über eine in einen Randbereich des Heizwasserspeichers (14) mündende Leitung (17) mit diesem verbunden ist und eine in Strömungsrichtung des Heizwassers von der Einmündung der Leitung (17) abgekehrten Bereich des Heizwasserspeichers (14) offene Leitung (16) zum Umschaltventil (10) führt.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Einmündung des Primärzweiges (12) des Brauchwasser-Wärmetauschers (13) in den Heizwasserspeicher (14) gegenüberliegende Prallplatte (18) vorgesehen ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im untersten Bereich des Heizwasserspeichers (14) ein Temperaturfühler (19) angeordnet ist, der mit einer Brennersteuerung verbunden ist.

4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher (13) im Heizwasserspeicher (14) angeordnet ist.

5. Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwasserspeicher (14) eine die Wärmequelle (2) und den Primärwärmetauscher (3) samt einer Brennkammer (1) aufnehmende Kammer (23) ringförmig umgibt.