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Elektrische Zusatzbeheizung für eine Warmwasserheizungsanlage Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zusatzbeheizung für eine Warmwasserheizungsanlage,
die aus einem im Nebenschluß zu einem nicht elektrisch beheizten Warmwasserkessel
liegenden Elektrokessel für Drehstrom mit feststehenden Elektroden besteht, bei
dem das den Kessel durchströmende Wasser auf die dem Wasserdruck des Heiznetzes
entsprechende Sattdampftemperatur geheizt wird. und der im Kessel entstehende und
in dessen oberen Teil eingeschlossene Dampf mehr oder weniger Wasser aus dem Kessel
in das Heiznetz verdrängt und so den Wasserstand im Kessel und damit die Leistung
des Kessels regelt.
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Diese Regelung soll bekanntlich selbsttätig auf eine angenäherte Konstanthaltung
der Temperatur wirken, indem bei steigender Temperatur im- Kessel der Spiegel gesenkt
und damit die in Wärme umgesetzte Leistung vermindert, bei sinkender Temperatur
der Spiegel erhöht und damit die in Wärme um= gesetzte Leistung erhöht wird.
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Um nun im Heiznetz bei der Anwendung von solchen Kesseln, die in der
Hauptsache Wasser von einer bestimmten Temperatur liefern, Temperaturen erzeugen
zu können, welche niedriger sind als die Temperatur im Heizkessel, und um diese
von letzterer unabhängig und schnell regeln zu können, ist gemäß der Erfindung parallel
zur Rücklaufleitung ein bei allen Betriebszuständen, d. h. bei Betrieb des Hauptkessels
oder Elektrokessels allein oder bei Betrieb beider zusammen, nur von einem Teil
des Heißwassers durchströmter Elektrokessel geschaltet, dessen Wasserinhalt nur
einen Bruchteil des Inhaltes des Hauptkessels beträgt und dessen Verdrängungselektroden
in an sich bekannter Weise als .zylindersektorförmige, -dem Querschnitt des Elektrokessels
angepaßte Körper ausgebildet sind. Dieser Teilstrom wird so stets auf die Temperatur
erhitzt, welche durch den Wasserdruck und die entsprechenden Sattdampfverhältnisse
gegeben ist, und mit dem anderen Teilstrom, der den Kessel nicht durchströmt hat
und eine niedrigere Temperatur besitzt, gemischt. Man kann so bei ungefähr gleichbleibender
Temperatur des Wassers im Elektrokessel durch Regelung der den Kessel durchströmenden
Wassermenge diegewünschte Vorlauftemperatur im Heiznetz sehr schnell erreichen.
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Von bekannten Anlagen mit parallel schaltbaren Kesseln verschiedener
Beheizungsart, von denen einer ein Elektrokessel ist, unterscheidet sich die Anordnung
gemäß der Erfindung dadurch, daß der Elektrokessel auch bei Alleinbetrieb nie in
den Hauptstrom zu liegen kommt, sondern stets im Nebenstrom bleibt, wobei der andere
Kessel die Hauptwassermasse enthält und als Vorratsbehälter dient, so daß die Regelungsmöglichkeit
unter allen Umständen gewährleistet bleibt und der
Nebenschlußkessel
klein und billig gemacht werden kann.
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Der Elektrokessel liegt hierbei wasserseitig in einem Nebenschluß
zum Hauptkreislauf des Wassers, wobei man auch ohne weiteres parallel mit einem
bereits bestehenden Heizkessel irgendwelcher Art (Kohle- oder Ölfeuerung) gleichzeitig
arbeiten kann. Er kann somit zweckmäßigerweise als Spitzenkessel für außerordentlich
kalte Tage oder Heizperioden benutzt werden. Andererseits kann .der so geschaltete
Heizkessel auch ohne Änderungen an den Heizleitungen im Betriebe sein, wenn der
Hauptstrom weiterhin durch einen ungeheizten Kessel der vorstehend genannten Art
strömt, was hauptsächlich in den Übergangszeiten, Herbst und Frühling, wertvoll
ist.
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Bei einer Pumpenheizung benutzt man zweckmäßigerweise die für den
Umlauf des Heizwassers sowieso vorhandene Umlaufpumpe für die Erzeugung,der für
den Durchfluß des Teilwasserstromes durch den Kessel notwendige Druckdifferenz.
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In der beispielsweisen Ausführung der Erfindung nach Fig. i der Zeichnung
ist die Nebenschlußschaltung eines Elektrokessels in einer solchen Pumpenheizung
dargestellt. Es stellt hierin a einen gewöhnlichen mit Öl oder Kohle gefeuerten
Kessel dar, den der gesamte Wasserstrom des Heiznetzes durchfließt. Durch die Vorlaufleitung
b und die Heizkörper c strömt das Wasser über die Rücklaufleitung d wieder in den
Kessel a zurück. Am höchsten Punkt der Leitung befindet sich das Expansionsgefäß
e. Der Elektrokessel f ist nun in einen Teilstrom la-i geschaltet, der nach
der Pumpe v bei lt, abgezapft und vor der Pumpe bei i wieder eingeführt und
dabei auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, daß im Raum g des 'Elektrokessels
so viel Dampf entsteht, daß ein .gewisser Wasserspiegel, wie er für die benötigte
Leistung sein muß, eingehalten wird. Wie man sieht, kann nach diesem Schema der
Elektrokessel allein oder in Verbindung mit dem anderswo geheizten Kessel a im Betriebe
sein. Diese Anordnung scheint auf den ersten Blick unrichtig, da man so das bereits
geheizte Wasser in den Kessel einführt.
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Ein Beispiel, welches für den Vorlauf und Rücklauf von Pumpenheizungen
übliche Temperaturen zugrunde legt, zeigt jedoch, daß diese Schaltung ohne weiteres
angängig ist. Die Temperatur in der Vorlaufleitung b betrage 8o0 C, in der Rücklauf
leitung d 6o0 C. Der Druck im Wasserkreislauf betrage statisch etwa q. atü, entsprechend
einer Temperatur von etwa i5o° C. Es würde dann das Wasser für den Zweigstrom durch
den Elektrokessel bei l2 mit 8o0 C entnommen, im Kessel f auf i5o0 C erwärmt und
bei i wieder in die Rücklaufleitung eingeführt. Sofern der feuergeheizte Kessel
a nicht im Betrieb ist, errechnet sich hierbei der Teilstrom, welcher den , Elektrokessel
durchfließt, zu 80 - 60 - 7,0 150-80 - ;o cl. h. die Menge des den
Elektrokessel durchfließenden Teilstromes beträgt =%7 des Gesamtstromes.
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Man kann nach Fig. a den Kessel auch so schalten, daß er parallel
zu einem durch ein Ventil in geregelten Zweigstrom des Heizwassers liegt. Es wird
dabei durch dieses Ventil ein Druckabfall in dem den Kessel nicht durchströmenden
Teil erzeugt, welcher den für den Kessel nötigen Beaufschlagungsdruck liefert. Diese
Schaltung hat den Vorteil, daß bei Zu- oder Abschaltung von Heizkörpern die Wassermenge
sich selbsttätig im richtigen Sinne erhöht oder vermindert, wobei auch eine Änderung
des Wasserspiegels im Kessel im Sinne einer Vergrößerung der elektrischen Leistung
bei Zuschaltung von Heizelementen, im Sinne einer Verminderung dieser Leistung bei
Abschaltung der Heizelemente sich von selbst ergibt, was somit im Sinne einer selbsttätigen
Regelung liegt.
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Eine Hauptsache für den Betrieb des Elektrokessels nach der vorgeschlagenen
Art ist ein möglichst geringer Wasserinhalt desselben, um durch die Verdrängung
mit Darnpf einerseits rasch regeln zu können und andererseits nicht so viel Dampf
in das Heiznetz verdrängen zu müssen, .daß man größere Expansionsgefäße vorsehen
muß. Zu diesem Zwecke sind die Elektroden in an sich bekannter Weise so vorgesehen,
daß einerseits sämtliche Teile des Kessels an der Stromübertragung teilnehmen und
andererseits die Elektroden ze, möglichst viel Wasser verdrängen, nämlich als zylindersektorförmige
Ausschnitte, wie in Fig. 3 dargestellt, so daß der Stromdurchgang nicht nur zwischen
den Elektroden, sondern auch zwischen diesen und -der Wand stattfindet. Es sind
somit alle Eisenteile und auch das ganze Wasser am Stromaustausch beteiligt. Die
Elektroden zu können aus verhältnismäßig dünnem Eisenblech als vollkommen geschlossene
Körper hergestellt sein, so daß sie die den in Fig. 3 schraffierten Querschnitten
entsprechende Wassermengen verdrängen. Sofern infolge der Wasser- oder anderer Verhältnisse
mit einer Abnützung zu rechnen ist, kann die Kesselwand h mit einem ersetzbaren
Futter L ausgekleidet sein.
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Das Wasser wird zweckmäßig durch eine Brause x in den Kessel eingeführt,
um durch eine feine Verteilung desselben die Regelvorgänge zu beschleunigen.
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Der den Kessel durchfließende Teilwasserstrorn kann durch einen Thermostaten
in der Vorlaufleitung so geregelt werden, @daß die
Temperatur in
derselben entsprechend einer gegebenen Außentemperatur aufrechterhalten wird.
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Naturgemäß wird in dem ganzen System Luft vorkommen, die, sofern sie
sich im Dampfraum .des Elektrokessels ansammelt, die Kondensation dort und damit
die Regelung des Wasserstandes und damit die .Leistung des Kessels stören würde,
wenn man nicht für ihre regelmäßige Entfernung sorgt. Zur Abführung dieser Luft
verwendet man beispielsweise einen Thermostaten ia (Fig. 4.), der bei sinkender
Temperatur, also bei Anreicherung des Dampfes mit Luft, eine Öffnung o freigibt,
durch die Luft ins Freie entweicht. Damit aber der Thermostat nicht auch bei seiner
Abkühlung durch den steigenden Wasserspiegel öffnet ünd das Wasser ablaufen läßt,
ist er durch den einarmigen, bei p drehbar gelagerten Hebel q mit Schwimmer
r bei steigendem Wasserspiegel trotz Abkühlung behindert, zu öffnen, vielmehr
wirkt der steigende Wasserspiegel überwiegend auf Geschlossenhaltung .der Öffnung
o. Ein Anschlag oder Auflager s verhindert ebenfalls ein Freigeben der Öffnung o
zur unrichtigen Zeit, nämlich wenn der Wasserspiegel über eine gewisse Grenze fällt
und den Schwimmer r nach unten mitzunehmen trachtet. Man kann diese Vorrichtung
zur Entlüftung unmittelbar im Oberteil des Elektrokessels anordnen, doch empfiehlt
es sich, sie in einem Nebenbehälter t (Fig. 5) unterzubringen und diesen mit dem
Oberteil des Elektrokessels durch eine die Kondensation des Dampfes fördernde Einrichtung,
z. B. eine Leitung u, zu verbinden. Es soll sich darin der Dampf möglichst kondensieren
und als Kondensat in den Elektrokessel zurückfließen, damit möglichst nur Luft durch
die Öffnung o entweicht. Statt der einfachen Leitung u kann auch ein kleiner Kühler
o. dgl. angeordnet werden.