DE4408407C2 - Wärmetauscher-Element zur kalorischen Anbindung eines Niedertemperatur-Heizkreislaufes an einen Wasser-Radiatorkreislauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher-Element zur ka­ lorischen Anbindung eines Niedertemperatur-Heizkreisl­ aufes, insbesondere für eine Fußbodenheizung, an einen Wasser-Radiatorkreislauf, das aus folgenden Teilen be­ steht:

• - Einem Zulaufrohr und einem Ablaufrohr, die mit einem Vorlauf- bzw. Rücklaufrohr des Radiatorkreislaufes ver­ bunden sind,
• - wenigstens einem Wärmeabgaberohr, das eingangs mit dem Zulaufrohr und ausgangs mit dem Ablaufrohr verbunden ist,
• - einem Gehäuserohr, das das oder die Wärmeabgaberohr(e) umgibt und dabei wenigstens einen von Wasser durchström­ baren Hohlraum einschließt,
• - wenigstens einem Niedertemperatur-Vorlauf- und einem Niedertemperatur-Rücklaufrohr-Anschluß, die mit dem Ge­ häuserohr verbunden sind und über die Niedertempera­ tur-Heizwasser in den Hohlraum des Gehäuserohrs ein­ speis- und aus diesem abziehbar ist,
• - sowie aus einer Pumpe, die in den Niedertempera­ tur-Heizkreislauf eingebaut ist.

Durch den wachsenden Markt der Bad- und Heizungser­ neuerung sowie Erweiterung und Verbesserung des Komforts von Heizungssystemen ist es erforderlich, dezentral Fuß­ bodenheizungen mit Wasser-Radiatorkreisläufen zu verbinden. Dabei muß für eine Anlagetrennung zwischen Wärmeerzeuger und Flächenheizung gesorgt werden. Wasser-Radiatorkreisläufe haben Vorlauf-Temperaturen im Bereich über 70°C, während Niedertemperatur-Heizkreis­ läufe, insbesondere Flächenheizungen, Vorlauf-Tempera­ turen von 40°C und weniger benötigen.

Bekannt und Wärmetauscher-Elemente der eingangs genann­ ten Art aus dem vor dem Anmeldetag veröffentlichten DE-Prospektblatt der Fa. LAING: Aufbau FH 2002, bei denen das Gehäuserohr vertikal ausgerichtet ist, wobei im Kopf des Gehäuserohres ein Wärmetauscher untergebracht ist, im Mittelbereich die Anschlüsse und im Fußbereich Elektromotor und weitere Steuer- und Regel­ elemente, beispielsweise eine Zeitschaltuhr.

Nachteilig bei dem bekannten Wärmetauscher-Element ist, daß vom Bauprinzip her jeweils nur ein Niedertemperatur- Heizkreislauf angebracht werden kann und daß durch die vertikale Anordnung nur spezielle Nischen und Anbrin­ gungsräume in Frage kommen.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein sehr niedrig­ bauendes Wärmetauscher-Element anzugeben, bei dem vom Prinzip her auch mehrere Niedertemperatur-Heizkreisläufe verbindbar sind und das mit niedrigen Kosten gebaut werden kann.

Ein solches Wärmetauscher-Element ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuserohr in drei Abschnitte unter­ teilt ist, nämlich

• - in einen ersten Abschnitt, der mit wenigstens einem pe­ ripher angeordneten Niedertemperatur-Vorlaufanschluß kom­ muniziert,
• - in einen zweiten Abschnitt, der einen Teil des Wärmeab­ gaberohres, aber keinen Teil des Niedertemperatur-Kreis­ laufes enthält,
• - und in einen dritten Abschnitt, der mit wenigstens einem peripher angeordneten Niedertemperatur-Rücklauf­ anschluß kommuniziert,

und dadurch, daß eine Bypassleitung vorhanden ist, die die Hohlräume im ersten und dritten Abschnitt des Hohl­ raums des Gehäuserohres verbindet und die Pumpe umfaßt.

Bei dem vorgenannten Wärmetauscher-Element ist eine voll­ kommene Systemtrennung vorgesehen, so daß kein Sauer­ stoff diffundieren kann. Dadurch ist die Korrosions­ gefahr für das Kesselsystem verringert. Im Wasser-Radia­ torkreislauf ist eine Vorlauf-Temperatur von 70°C vor­ handen. Im Niedertemperatur-Kreislauf wird das zirkulie­ rende Wasser auf 30 bis 40°C aufgeheizt. Dieser Vorgang kann im Prinzip durch einen Mischer oder ein Nadelventil gesteuert werden.

Um eine kompakte Bauart zu erreichen, wird vorgeschla­ gen, daß das Gehäuserohr in U-Form gebogen ist, bei dem im wesentlichen der eine U-Schenkel den ersten Abschnitt, der andere U-Schenkel den dritten Abschnitt und der U-Verbindungsschenkel den zweiten Abschnitt umfaßt.

Die erwähnte (erste) Bypassleitung verbindet vorzugs­ weise den Anfangs- bzw. Endbereich des Gehäuserohres, welche sich im ersten bzw. dritten Abschnitt befinden.

Um eine Reihe von Niedertemperatur-Anschlußrohre mit dem Gehäuserohr zu verbinden, werden diese in Längsrichtung beabstandet am ersten bzw. dritten Abschnitt des Gehäuse­ rohres angebracht. Dabei können die Niedertemperatur-An­ schlußrohre über Anschlußventile mit dem Gehäuserohr verbunden sein. Diese Anschlußventile können so konstru­ iert sein, daß sie mit einem thermostatgesteuerten Regel­ kreis zu verbinden sind. Dabei kann jeder beheizte Raum individuell über einen Fühler auf eine bestimmte Raum­ temperatur eingestellt werden.

Vorzugsweise wird das Wärmeabgaberohr als in mehrere Teilrohre aufgeteiltes Rohrbündel durch den ersten und/oder dritten Abschnitt des Gehäuserohres geführt. Da­ durch ergibt sich eine hohe Kontaktfläche zwischen dem Radiatorkreislauf-Wasser und dem Niedertemperatur-Was­ ser.

Weiterhin können Zulauf- und Ablaufrohr durch eine zweite Bypassleitung verbunden werden, wobei die zweite Bypassleitung vorzugsweise über ein Beimischventil in das Zulaufrohr mündet. Hierdurch kann die Temperatur des in das Gehäuserohr einlaufenden Wassers aus dem Radiator­ kreislauf in Bezug auf seine Temperatur, gesteuert werden.

Zur Steuerung kann beispielsweise ein Fühler vorgesehen werden. Hierfür ist vorzugsweise der zweite Abschnitt des Gehäuserohres mit einer Tauchhülse versehen, in die z. B. ein Wärmefühler einsetzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur der Zeichnung dargestellt.

In der Zeichnung ist ein Wärmetauscher-Element 20 zur kalorischen Anbindung eines Niedertemperatur-Heizkreis­ laufes, insbesondere für eine Fußbodenheizung, an einen Wasser-Radiatorkreislauf dargestellt. Vom Wasser-Radia­ torkreislauf sind das Vorlaufrohr 3 und das Rücklaufrohr 4 gezeichnet, mit den entsprechenden Pfeilen zur Andeu­ tung der Fließrichtung. Das Wärmetauscher-Element 20 weist ein Zulaufrohr 1 und ein Ablaufrohr 2 auf, die jeweils mit dem Vorlauf- bzw. Rücklaufrohr 3; 4 des Radiatorkreislaufes verbunden sind. Über ein Beimischven­ til 17 und ein temperaturgesteuertes Ventil 7 mündet das Zulaufrohr 1 in einen ersten Abschnitt 6.1 eines Gehäuserohres 6 ein. Wie aus der Schnittansicht im rechten Teil der Figur erkennbar ist, teilt sich das Zulaufrohr in ein Rohrbündel mit einzelnen Rohren 5 auf. Diese Rohre 5 werden als Wärmeabgaberohre bezeichnet. Sie sind eingangs mit einem Zulaufrohr 1 und ausgangs mit einem Ablaufrohr 2 verbunden. Das Gehäuserohr 6 umgibt das Rohrbündel der Wärmeabgabe­ rohre 5 und schließt dabei einen von Wasser durchström­ baren Hohlraum 8 ein.

Dabei ist das Gehäuserohr 6 in drei Abschnitte unter­ teilt, nämlich den ersten Abschnitt 6.1, der ein Rohrbündel 5R umfaßt, einen zweiten Abschnitt 6.2, der einen Teil des Wärmeabgaberohres, jedoch keinen Teil des Niedertemperatur-Heizkreislaufes enthält, und in einen dritten Abschnitt 6.3, der wiederum ähnlich aufgebaut ist wie der Abschnitt 6.1, nämlich ein Rohrbündel im Inneren enthält.

Das Gehäuserohr 6 ist in U-Form gebogen, bei dem der eine U-Schenkel den ersten Abschnitt 6.1, der andere U-Schenkel den dritten Abschnitt 6.3 und der U-Verbindungsschenkel den zweiten Abschnitt 6.2 umfaßt, wie es aus der Zeichnung erkennbar ist. Durch den Abschnitt 6.2 fließt lediglich das zum Radiatorkreislauf gehörende (Heiß-) Wasser, während die Abschnitte 6.1 und 6.3 auch im Mantel 8 das Wasser des Niedertemperatur-Heizkreislaufes führen.

Um letzteren aufnehmen und ableiten zu können, ist eine Reihe von Niedertemperatur-Anschlüssen 9 bzw. 10 in den Abschnitten 6.1. bzw. 6.3 vorhanden, wobei diese in Längsrichtung beabstandet an diesen Abschnitten des Gehäuserohres 6 angebracht sind. Hierbei sind noch An­ schlußventile 14, 15 vorgesehen, die über thermostatge­ steuerte Regelkreise steuerbar sind, so daß der Durch­ fluß durch den einzelnen Niedertemperatur-Kreis tempe­ raturgesteuert werden kann. Dabei gehört jeweils ein Paar von derartigen Anschlüssen zu einer geschlossenen Leitung, die jeweils beispielsweise ein Zimmer einer Etage beheizt. Alle einzelnen Leitungsstränge können für sich gesteuert an- und abgeschaltet bzw. gedrosselt werden. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Wärme­ übergangsbereiche in den Abschnitten 6.1 und 6.3 gleich­ zeitig die Abgriffsbereiche sind, was einen erheblich geringeren Raumbedarf erfordert.

Der Anfangs- und Endbereich des Gehäuserohres 6 ist über eine erste Bypassleitung 13 überbrückt, wobei hier auch eine Pumpe 12 eingebaut ist, die als Umwälzpumpe für das Niedertemperatur-Umlaufwasser dient.

Wie weiterhin erkennbar ist, ist über eine zweite Bypassleitung 16, die in das Beimischventil 17 mündet, auch eine Verbindung zwischen dem Zulauf- und Ablaufrohr 1, 2 gegeben, so daß auch eine Temperatursteuerung des Hochtemperatur-Radiatorkreislaufwassers erfolgen kann, das durch das Wärmetauscher-Element 20 fließt.

Am Auslaß des Gehäuserohres 6 kann schließlich noch ein Steuerventil 71 vorgesehen sein, das vorzugsweise im Zusammenhang mit dem temperaturgesteuer­ ten Ventil 7 den Durchlauf des Heißwassers durch das Wärmetauscher-Element steuerbar macht.

Anstelle einer U-Konfiguration des Wärmetauscher-Elemen­ tes kann auch eine S- oder C-Konfiguration gewählt wer­ den; gegebenenfalls kann das Rohr auch in gestreckter Ausführungsform gebaut werden. Die U-Form bietet sich aber als raumsparend vorzugsweise an. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß der mittlere Abschnitt 6.2 sehr kurz sein kann, d. h., praktisch bis auf eine Trennung der Abschnitte 6.1 und 6.2 reduziert werden kann.

Claims (13)

1. Wärmetauscher-Element zur kalorischen Anbindung eines Niedertemperatur-Heizkreislaufes, insbesondere für eine Fußbodenheizung, an einen Wasser-Radiatorkreislauf, das aus folgenden Teilen besteht:

• - einem Zulaufrohr (1) und einem Ablaufrohr (2), die mit einem Vorlauf- bzw. Rücklaufrohr (3; 4) des Radiator­ kreislaufes verbunden sind,
• - wenigstens einem Wärmeabgaberohr (5), das eingangs mit dem Zulaufrohr (1) und ausgangs mit dem Ablaufrohr (2) verbunden ist,
• - einem Gehäuserohr (6), das das oder die Wärmeabgabe­ rohr(e) (5) umgibt und dabei wenigstens einen von Wasser durchströmbaren Hohlraum (8) einschließt,
• - wenigstens einem Niedertemperatur-Vorlauf- und einem Niedertemperatur-Rücklauf-Anschluß (9, 10), die mit dem Gehäuserohr (6) verbunden sind und über die Niedertempe­ ratur-Heizwasser in den Hohlraum des Gehäuserohres ein­ speis- und aus diesem abziehbar ist,
• - sowie aus einer Pumpe (12), die in den Niedertempera­ tur-Heizkreislauf eingebaut ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuserohr (6) in drei Abschnitte unterteilt ist, nämlich

• - in einen ersten Abschnitt (6.1), der mit wenigstens einem peripher angeordneten Niedertemperatur-Vorlauf­ anschluß (9) kommuniziert,
• - in einen zweiten Abschnitt (6.2), der einen Teil des Wärmeabgaberohrs, aber keinen Teil des Niedertempera­ tur-Kreislaufes enthält,
• - und in einen dritten Abschnitt (6.3), der mit wenig­ stens einem peripher angeordneten Niedertemperatur-Rück­ laufanschluß (10) kommuniziert,

und dadurch, daß eine Bypassleitung (13) vorhanden ist, die die Hohlräume im ersten und dritten Abschnitt (6.1; 6.3) des Gehäuserohres (6) verbindet und die Pumpe (12) umfaßt.

2. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuserohr (6) in U-Form gebo­ gen ist, bei dem der eine U-Schenkel den ersten Abschnitt (6.1), der andere U-Schenkel den drit­ ten Abschnitt (6.3) und der U-Verbindungsschenkel den zweiten Abschnitt (6.2) umfaßt.

3. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (13) den An­ fangs- bzw. Endbereich des Gehäuserohres (6) verbindet.

4. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Niedertempera­ tur-Anschlüssen (9; 10) in Längsrichtung beabstandet am ersten und dritten Abschnitt des Gehäuserohres (6) ange­ bracht sind.

5. Wärmetauscher-Element nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Niedertem­ peratur-Anschlüsse über Anschlußventile (14, 15) mit dem Gehäuserohr (6) verbunden sind.

6. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Anschlußventile (14, 15) mit einem thermostatgesteuerten Regelkreis ver­ bindbar ist.

7. Wärmetauscher-Element nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabga­ berohr als in mehrere Teilrohre (5) aufgeteiltes Rohrbün­ del (5R) durch den ersten und/oder dritten Abschnitt des Gehäuserohres (6) geführt ist.

8. Wärmetauscher-Element nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulauf- und Ablaufrohr über eine zweite Bypassleitung (16) ver­ bunden sind.

9. Wärmetauscher-Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bypassleitung (16) über ein Beimischventil (17) in das Zulaufrohr mündet.

10. Wärmetauscher-Element nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ab­ schnitt des Gehäuserohres mit einer Tauchhülse (18) ver­ sehen ist, in die z. B. ein Wärmefühler einsetzbar ist.

11. Wärmetauscher-Element nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zulauf- und Ablaufrohr (1; 2) mit einem, gegebenenfalls steuerbaren, Steuerventil (7, 7′) versehen sein können.