DE4311004C2 - Kombinierter Wasserheizer - Google Patents
Kombinierter WasserheizerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kombinierten Wasserheizer zur
Bereitung von Brauch- und Heizungswasser zur Versorgung einer
Heizanlage, bei welchem Wasserheizer ein von einem Brenner beauf
schlagter Wärmetauscher vorgesehen ist, der einen Primärkreis ei
nes weiteren Wärmetauschers versorgt.
Bei derartigen bekannten Wärmetauschern wird das Heizwasser im vom
Brenner beaufschlagten Wärmetauscher erwärmt, wobei mit dem Heiz
wasser in einem weiteren Wärmetauscher das Brauchwasser erwärmt
wird.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das Heizwasser auf eine
entsprechend hohe Temperatur gebracht werden muß, auch wenn dies
für den Heizbetrieb nicht unbedingt erforderlich ist. Damit ergibt
sich ein entsprechend verminderter Wirkungsgrad des Wasserheizers.
Außerdem können sich bei diesen bekannten Ausführungen häufig sehr
kurze Brennerlaufzeiten mit nachteiligen Konsequenzen für die Ab
gasabfuhr und für die Schadstoffemissionen ergeben. Besonders
fällt dies bei abnehmendem Wärmebedarf für Heizzwecke ins Gewicht.
Unter diesen Voraussetzungen nimmt die Bedeutung der Brauchwas
sererwärmung zu.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen
Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich
durch einen hohen Wirkungsgrad und ausreichend lange Brennerlauf
zeiten auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei dem Wasserheizer der eingangs genannten Art der vom Brenner
beaufschlagte Wärmetauscher wahlweise mit einer Brauchwasserzapf
stelle oder dem Primärkreis des weiteren Wärmetauschers verbindbar
ist, dessen Sekundärkreis mit der Heizanlage verbunden ist.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Wärmetauscher ledig
lich auf die Erwärmung des Brauchwassers ausgelegt werden muß, wo
bei die Brennerleistung entsprechend der gespeicherten Wärmekapa
zität reduziert werden kann. Insbesondere in Zeiten mit abnehmen
dem Wärmebedarf für Raumheizzwecke, nimmt die Bedeutung der
Brauchwasserheizung zu. Da die Kaltwassertemperatur deutlich nied
riger ist als die Heizungsrücklauftemperatur, kann sich durch die
vorgeschlagene Maßnahme für die Brauchwassererwärmung ein effekti
verer Brennwertnutzeffekt ergeben als für die Heizung, wodurch
sich eine entsprechende Erhöhung des Wirkungsgrades des Wasserhei
zers ergibt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß der vom Brenner beaufschlagbare Wärmetauscher und der Primär
kreis des weiteren Wärmetauschers in einem geschlossenen Kreis
miteinander verbunden sind, in dem eine Förderpumpe und mindestens
ein Ventil angeordnet sind und in den eine Kaltwasserleitung mün
det.
Auf diese Weise kann während der Betriebsphase des Brenners einer
seits für eine entsprechende Umwälzung des Wasservolumens gesorgt
werden, die eine entsprechende Aufheizung des Heizungswassers er
möglicht, wobei andererseits Kaltwasser zur Bereitung von Brauch
wasser eingespeist werden kann.
Weiter kann vorgesehen sein, daß der Ausgang des vom Brenner be
aufschlagten Wärmetauschers mit dessen Eingang über ein Ventil
verbindbar ist.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit einer raschen
Erwärmung des Inhaltes des Wärmetauschers.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß der vom Brenner beaufschlagte Wärmetauscher eine in einem
Flammrohr angeordnete und den Brenngasen direkt ausgesetzte Rohr
schlange aufweist, die von einer Ringkammer umgeben ist, mit deren
Innenraum die Rohrschlange ausgangsseitig verbunden ist, wobei die
Rohrschlange eingangsseitig mit einem weiteren die Ringkammer um
gebenden Ringraum verbunden ist, in dessen oberem Bereich der Ein
lauf des Wärmetauschers angeordnet ist, wobei die Außenwand des
Ringraumes von den Brenngasen beaufschlagbar ist und die Rohr
schlange mit den unteren Bereichen der Ringkammer und des Ringrau
mes verbunden ist.
Auf diese Weise können beim Brauchwasser-Zapfbetrieb die Brenngase
sehr weit abgekühlt werden, wobei es auch zur Kondensatbildung
kommen kann, wodurch auch die Kondensatwärme der Brenngase ausge
nutzt werden kann.
Weiter kann vorgesehen sein, daß im oberen Bereich der Ringkammer
ein Temperaturfühler angeordnet ist, der auf die Steuerung des
Brenners einwirkt.
Dies ermöglicht es, den Brenner nicht schon bereits bei Zapfbeginn
in Betrieb zu nehmen, sondern erst, wenn der Inhalt des Wärmetau
schers entsprechend weit abgekühlt worden ist. Dadurch ergibt sich
eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades des Wasserheizers.
Um lange Brennphasen und lange Stillstandsphasen des Brenners zu
ermöglichen kann weiter vorgesehen sein, daß der weitere Wärmetau
scher einen Speicher zur Aufnahme des Heizungswassers aufweist.
Auf diese Weise wird auch erreicht, daß der Brauchwassererwärmer
die Wärmeversorgung der Heizungsanlage mit übernimmt.
Nach einer anderen Variante der Erfindung, insbesondere wenn der
vom Brenner beaufschlagte Wärmetauscher durch einen in einem Heiz
schacht angeordneten Lamellenwärmetauscher zur Erwärmung von
Brauchwasser gebildet ist, kann vorgesehen sein, daß im oberen Be
reich des Speichers des weiteren Wärmetauschers ein Temperaturfüh
ler angeordnet ist, der auf die Steuerung des Brenners einwirkt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
die Fig. 1 und 2 verschiedene Ausführungsformen eines erfin
dungsgemäßen Wasserheizers.
Bei dem Wasserheizer nach der Fig. 1 ist der Brenner 5 über eine
Gasleitung 4 und ein in einer von einem Abgasrohr 8 umgebenen
Frischluftzufuhrleitung 1 angeordnetem Gebläse 2, das einer Misch
kammer 3 vorgeordnet ist, mit einem Gas-Luft-Gemisch beaufschlagt.
Dabei ist der Brenner 5 in einem Flammrohr 6 angeordnet. Der Bren
ner 5 beaufschlagt einen Wärmetauscher 34, der aus einer im Flamm
rohr 6 angeordneten Rohrschlange 10, einer Ringkammer 11 und einem
Ringraum 9 gebildet ist.
Das Flammrohr 6 ist von einer Ringkammer 11 umgeben, der als
Brauchwasserspeicher dient. Diese Ringkammer 11 ist von einem
Ringraum 9 umgeben, wobei die Rohrschlange 10 mit den unteren Be
reichen der Ringkammer 11 und dem Ringraum 9 verbunden ist.
Zwischen der Außenwand des Ringraumes 9 und der Innenwand des mit
einer Isolierung 17 versehenen Gehäuses 32 verbleibt ein Zwischen
raum 7 der mit dem Abgasrohr 8 verbunden ist. In diesen Zwischen
raum 7 ragen ringförmige Rippen 9.1, an denen sich Kondensat ab
scheiden und nach außen ablaufen kann.
Weiter ist das Gehäuse 32 mit einem Kondensatablauf 9.2 versehen,
an den sich ein Siphon 9.3 anschließt.
An dem oberen Ausgang der Ringkammer 11 ist eine Warmwasserleitung
13 angeschlossen, die zu einem Zapfventil 14 mit zwei Schaltstel
lungen für kleinere beziehungsweise größere Zapfmengen führt und
von der ein Bypass 15 abzweigt, in dem eine Pumpe 16 angeordnet
ist. Dieser Bypass 15 ist über ein Magnetventil 18 mit einer Kalt
wasserleitung 12 verbunden, in der ein Rückschlagventil 30 ange
ordnet ist. Weiter ist der Bypass 15 über ein Magnetventil 19 und
eine Zirkulationsleitung 20 mit dem durch eine Rohrschlange 21 ge
bildeten Primärkreis eines weiteren Wärmetauschers 33 verbunden,
der einen Heizwasserspeicher 23 aufweist, der von der Rohrschlange
21 durchsetzt ist. Dieser Heizwasserspeicher 23 ist mit einer Iso
lierung 24 versehen und mit einem Heizungsrohrnetz 25 verbunden,
in dem Heizkörper 26 und eine Umlaufpumpe 27 sowie ein Drei-Wege-
Ventil 28 angeordnet sind, von dem ein Bypass 29 abzweigt.
Die Rohrschlange 21 ist über eine Zirkulationsleitung 22 unter
Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles 30 mit der Kaltwasser
leitung 12 und dem Einlaß des Ringraumes 9 verbunden.
Im oberen Bereich der Ringkammer 11 ist ein Thermostat 31 angeord
net, der über eine nicht dargestellte Steuerung den Brenner 5 be
einflußt.
Mit diesem Wasserheizer können sich die folgenden Betriebszustände
ergeben:
Das Zapfventil 14 befindet sich in der Schaltstellung für
kleinere Zapfmengen. Der Brenner 5 und die Pumpe 16 sind außer
Betrieb, und die Magnetventile 18 und 19 sind geschlossen.
Beim Zapfen strömt Warmwasser aus der Ringkammer 11 über die
Warmwasserleitung ab, und Kaltwasser strömt über die
Kaltwasserleitung 12, den Ringraum 9 und die Rohrschlange 10
unten in die Ringkammer 11 ein. Erreicht das Kaltwasser den
Thermostaten 31, so schaltet dieser und der Brenner 5 wird
gestartet.
Das Zapfventil 14 befindet sich in der Schaltstellung für
große Zapfmengen, zum Beispiel für Wannenfüllungen. In dieser
Schaltstellung des Zapfventiles 14 geht der Brenner 5 samt
Gebläse 2 in Betrieb. Dabei ist die Pumpe 16 außer Betrieb,
und die Magnetventile 18 und 19 sind geschlossen. Die maximale
Zapfleistung ergibt sich dabei aus der Brennerleistung und der
gespeicherten Wärmekapazität.
Diese wird durch den Thermostat 31 ausgelöst. Der Brenner 5
samt Gebläse 2 geht in Betrieb, desgleichen die Pumpe 16,
wobei das Magnetventil 18 geöffnet und das Magnetventil 19
geschlossen ist. Die Ringkammer 11 füllt sich dabei von unten
nach oben mit aufgeheiztem Wasser, wobei der Einlaß des vom
Brenner 5 beaufschlagten Wärmetauschers mit dessen Auslaß
verbunden ist und das in Aufheizung begriffene Wasser im Kreis
gefördert wird. Dieser Vorgang wird beendet, sobald der
Thermostat 31 auf eine entsprechend hohe Temperatur gebracht
ist und umschaltet, wodurch der Brenner 5 stillgesetzt wird.
Die Pumpe 16 kann dabei noch für einige Zeit in Betrieb
gehalten werden, um die Nachwärme aus dem Wärmetauscher,
insbesondere der Rohrschlange 10, abzuführen.
Zunächst geht lediglich die Pumpe 27 in Betrieb, und der
Wärmebedarf wird aus dem Speicher 23 gedeckt. Unterschreitet
der Thermostat 31.1 einen Soll-Wert, geht auch die Pumpe 16 in
Betrieb. Das Magnetventil 18 ist geschlossen, und das
Magnetventil 19 ist geöffnet. Dabei wird aufgeheiztes Wasser
über die Rohrschlange 21 des weiteren Wärmetauschers 33 und
den die Rohrschlange 10 gefördert, wodurch der Inhalt des
Heizwasserspeichers 23 erwärmt wird, aus dem die
Heizungsanlage 25, 26, 27, 28 und 29 versorgt wird. Der
Brenner 5 wird dabei eingeschaltet, sobald der Thermostat 31
wegen Unterschreitung der vorgesehenen Schalttemperatur ein
entsprechendes Signal liefert. Bei diesem Betrieb ist eine
Vorrangschaltung für das Zapfen von Brauchwasser möglich.
Durch ein nicht dargestelltes Drei-Wege-Ventil zwischen
Ausgang der Rohrschlange 10 und Eingang in den Ringraum 11
einerseits und Rohrleitung 15 (vor der Pumpe 16) andererseits
können die Speicher 11 und 23 thermisch voneinander
abgekoppelt und letzterer bei Bedarf höher temperiert werden.
Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von jener
nach der Fig. 1 dadurch, daß statt des Wärmetauschers 34 ein ein
facher Lamellenwärmetauscher 35 vorgesehen ist, der von einem in
einem Brennschacht 36 angeordneten Brenner 5 beaufschlagt ist, wo
bei dieser Brenner 5 als atmosphärischer Brenner ausgebildet ist.
Dabei ist oberhalb des Lamellenwärmetauschers 35 eine Abgashaube
38 und eine Strömungssicherung 37 angeordnet, die mit einem Abgas
rohr 8 verbunden sind. Weiter ist der Thermostat 31.1 im Heizwas
serspeicher 23 des weiteren Wärmetauschers 33 angeordnet, der bei
Unterschreitung eines Soll-Wertes den Brenner 5 einschaltet.
Weiter ist die Pumpe 16 in der Zirkulationsleitung 22 angeordnet,
die zum Einlaß des vom Brenner 5 beaufschlagten Wärmetauschers 35
führt. Dabei sind zwei Magnetventile 39 und 39.1 an den Auslaß des
weiteren Wärmetauschers 33 beziehungsweise dessen Primärkreis, der
durch die Rohrschlange 21 gebildet ist, angeschlossen, an dem ne
ben der Leitung 22.1, die zur Pumpe 16 führt, eine diese kurz
schließende Bypassleitung 40 angeschlossen ist.
Außerdem ist das Magnetventil 18 zwischen den Kaltwasseranschluß
12 und das Zapfventil 14 geschaltet. Der Kaltwasseranschluß 12
mündet in die zum Einlaß des Primärkreises des weiteren Wärmetau
schers 33 führende Zirkulationsleitung 20. Die Magnetventile 18,
39, 39.1, 39.2 und die Pumpe 16 wie auch der Thermostat 31.1 und eine
Gasarmatur 43, die in der Gaszuführleitung 4 angeordnet ist, sind
über Leitungen 42 mit einer Steuerung 41 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ergeben sich folgende Betriebszustände:
Zunächst geht lediglich die Pumpe 27 in Betrieb, und der
Wärmebedarf wird aus dem Speicher 23 gedeckt. Im
Heizwasserspeicher 23 sind zum Beispiel 120 l Heizungswasser
mit zum Beispiel 70°C gespeichert. Bei einer unteren
Schalttemperatur von zum Beispiel 50°C ergibt sich dabei eine
verfügbare Wärmeenergie von 2.800 Wh, mit der zum Beispiel bei
einer erforderlichen Wärmeleistung von 3 kW der Wärmebedarf
eines Verbrauchers 26 für ca. 1 Stunde gedeckt werden kann. Es
ergibt sich daher, daß sich Brennpausen von ca. einer Stunde
ergeben. In den Brennpausen bleibt die Pumpe 16 nur so lange
in Betrieb, bis die Nachwärme nach dem Abschalten des Brenners
5 aus dem Wärmetauscher 35 abgeführt ist.
Ist die Temperatur im Speicher 23 unter einen bestimmten Wert
abgesunken, so schaltet der Thermostat 31.1 und der Brenner 5
geht samt der Pumpe 16 in Betrieb, wobei die Magnetventile 18
und 39.1 geöffnet und die Magnetventile 39 und 39.2 geschlossen
sind. Dabei zirkuliert das erwärmte Wasser durch den Wärmetau
scher 35, die Warmwasserleitung 13, die Zirkulationsleitung
20, die Rohrschlange 21 und die Zirkulationsleitung 22 zurück
zum Wärmetauscher 35.
Befindet sich das Zapfventil 14 in der Schaltstellung für
kleinere und mittlere Zapfmengen, so wird der Wärmebedarf aus
dem Speicher 23 gedeckt. Dabei strömt das Kaltwasser über die
Kaltwasserleitung 12 zu, wobei das Magnetventil 18 geschlossen
ist. Das Kaltwasser strömt über die Rohrschlange 21, in der es
durch das gespeicherte Heizungswasser im Speicher 23 erwärmt
wird. Weiter strömt das Brauchwasser über das geöffnete
Magnetventil 39.2 zum Zapfventil. Die Magnetventile 39 und
39.1 sind geschlossen. Wird dabei die vorgegebene Temperatur
im Speicher 23 unterschritten, so startet der Brenner 5.
Auch bei großen Zapfmengen wird der Brenner 5 eingeschaltet,
wobei das Zapfventil 14 in der Stellung für große Zapfmengen
ein entsprechendes Signal an die Steuerung 41 abgibt. Das
Magnetventil 39 öffnet, und die Magnetventile 39.1 und 39.2
schließen.
Durch ein nicht dargestelltes Drei-Wege-Ventil in der Rohrlei
tung 20, dessen dritter Ausgang über einen nicht dargestellten
Bypass in die Rohrleitung 22 vor den Lamellenheizkörper 35
führt, ist es auch möglich, Zapfwasser direkt zu erwärmen, wo
bei der Speicher 23 kurzgeschlossen ist.
Der Thermostat 31.1 gibt bei einer zu niedrigen Temperatur
entsprechendes Signal an die Steuerung 41 ab, die den Brenner
5 startet. Weiter startet auch die Pumpe 16, und die
Magnetventile 18 und 39.1 öffnen, die Magnetventile 39 und 39.2
schließen. Dabei wird das Wasser im Kreis über die
Wärmetauscher 35 und 33 geführt.
Für eine Brauchwasserzapfung über das Zapfventil 14 kann eine
Vorrangschaltung vorgesehen sein.
Claims (7)
1. Kombinierter Wasserheizer zur Bereitung von
Brauch- und Heizungswasser zur Versorgung einer
Heizanlage, bei welchem Wasserheizer ein von ei
nem Brenner beaufschlagter Wärmetauscher vorgese
hen ist, der einen Primärkreis eines weiteren
Wärmetauschers versorgt, dadurch gekennzeichnet,
daß der vom Brenner (5) beaufschlagte Wärmetau
scher (34, 35) wahlweise mit einer Brauchwasser
zapfstelle (14) oder dem Primärkreis (21) des weiteren
Wärmetauschers (33) verbindbar ist, dessen Sekun
därkreis mit der Heizanlage (26) verbunden ist.
2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der vom Brenner (5) beaufschlagbare
Wärmetauscher (34, 35) und der Primärkreis (21)
des weiteren Wärmetauschers (33) in einem ge
schlossenen Kreis miteinander verbunden sind, in
dem eine Förderpumpe (16) und mindestens ein Ven
til (19) angeordnet sind und in den eine Kaltwas
serleitung (12) mündet.
3. Wasserheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ausgang des vom Brenner (5)
beaufschlagten Wärmetauschers (34) mit dessen
Eingang über ein Ventil (18) verbindbar ist.
4. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der vom Brenner (5)
beaufschlagte Wärmetauscher (34) eine in einem
Flammrohr (6) angeordnete und den Brenngasen di
rekt ausgesetzte Rohrschlange (10) aufweist, die
von einer Ringkammer (11) umgeben ist, mit deren
Innenraum die Rohrschlange (10) ausgangsseitig
verbunden ist, wobei die Rohrschlange (10) ein
gangsseitig mit einem weiteren die Ringkammer
(11) umgebenden Ringraum (9) verbunden ist, in
dessen oberem Bereich der Einlauf des Wärmetau
schers (34) angeordnet ist, wobei die Außenwand
des Ringraumes (9) von den Brenngasen beauf
schlagbar ist und die Rohrschlange (10) mit den
unteren Bereichen der Ringkammer (11) und des
Ringraumes (9) verbunden ist.
5. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der
Ringkammer (11) ein Temperaturfühler (31) ange
ordnet ist, der auf die Steuerung des Brenners
(5) einwirkt.
6. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Wärmetau
scher (33) einen Speicher (23) zur Aufnahme des
Heizungswassers aufweist.
7. Wasserheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des
Speichers (23) des weiteren Wärmetauschers (33)
ein Thermostat (31.1) angeordnet ist, der auf die
Steuerung des Brenners (5) einwirkt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=3498421
Family Applications (1)
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