DE69201226T2 - Combined heat exchanger for heating and domestic water with a more seamless pipe coil for domestic water heating. - Google Patents
Combined heat exchanger for heating and domestic water with a more seamless pipe coil for domestic water heating.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentralheizung mit einem Kreislauf von Heißwasser für den häuslichen Gebrauch oder für Brauchwasser, die einen Heizapparat mit einer Umhüllung oder mit einem Mantel aufweist, dessen innerer Bereich mit einem Brenner ausgestattet ist, insbesondere mit einem Gasbrenner, und auf dem sich eine Leitung schlängelt oder nicht, in der Wasser des Heizungskreislaufs umläuft. Dieser Kreislauf durchquert anschließend ein im oberen Bereich des Mantels auf dem Strömungsweg der heißen Gase, die diesem Mantel entströmen, um anschließend zu einer Evakuierungsleitung geführt zu werden, angeordnetes Rippenbündel.The present invention relates to a central heating system with a hot water circuit for domestic use or for domestic water, comprising a heating device with a casing or jacket, the inner part of which is equipped with a burner, in particular a gas burner, and on which a conduit, whether or not it winds, circulates water from the heating circuit. This circuit then passes through a bundle of fins arranged in the upper part of the jacket on the flow path of the hot gases which flow out of this jacket and are then led to an evacuation conduit.
Das europäische Patent EP-A-0 329 508 (mit Priorität des französischen Patentes FR-A-26 27 266) beschreibt eine Zentralheizung, in der der Wärmetauscher zusammengesetzt ist. Er weist hauptsächlich eine Gruppe von der Heizung des Brauchwassers dienenden Rohren auf, die in Haarnadel- oder Schlangenform vorliegen und im Inneren von Flachrohren angeordnet sind. Diese Rohre bilden einen über Krümmer und eine Gruppe von Rippen verbundenen Block. Sie bilden den Heizungswasserkreislauf, wobei das Brauchwasser von diesem Wasser erhitzt wird.European patent EP-A-0 329 508 (with priority of French patent FR-A-26 27 266) describes a central heating system in which the heat exchanger is composed. It comprises mainly a group of pipes for heating the domestic water, which are in the form of hairpins or coils and are arranged inside flat tubes. These pipes form a block connected by bends and a group of fins. They form the heating water circuit, the domestic water being heated by this water.
Diese Anordnung stellt sicher, daß die Rohre des Heißbrauchwasserkreislaufs, die haarnadel- oder schlangenförmig in den Flachrohren des Heizungswasserkreislaufs angeordnet sind, nicht mit diesen in Berührung stehen.This arrangement ensures that the pipes of the hot water circuit, which are arranged in a hairpin or serpentine shape in the flat pipes of the heating water circuit, do not come into contact with them.
Die Abmessungen der Flachrohre und dieser Rohre sind so bestimmt, daß das Volumen des zwischen den Flachrohren und den Meandern der haarnadelförmigen Rohre enthaltenen Wassers so gering als möglich ist.The dimensions of the flat tubes and these tubes are determined so that the volume of the space between the flat tubes and the Meandering of the hairpin-shaped pipes and the water contained therein is as small as possible.
Diese Anordnung zwingt dazu, an jedem Ende gelötete oder verschweißte Ansätze vorzusehen, um den Heizungskreislauf wie auch die zur Verbindung der jeweiligen Kreisläufe dienenden Krümmer zu verschließen.This arrangement requires the provision of soldered or welded fittings at each end to close the heating circuit as well as the manifolds used to connect the respective circuits.
Sie weist einige schwerwiegende Nachteile auf. Einerseits ist es schwierig und nicht gerade billig, dichte Schweiß- oder Lötnähte herzustellen, und andererseits besitzt das Auftragsmetall eine geringere mechanische und chemische Festigkeit als das Kupfer, aus dem die Rohre gebildet sind. Die Lebenserwartung dieser zusammengesetzten Wärmetauscher ist dadurch im Fall von regelmäßiger Entkalkung herabgesetzt.It has some serious disadvantages. On the one hand, it is difficult and not exactly cheap to produce tight welds or solder joints, and on the other hand, the metal used for the coating has a lower mechanical and chemical strength than the copper from which the pipes are made. The life expectancy of these composite heat exchangers is therefore reduced in the event of regular decalcification.
Die vorliegende Erfindung will eine verbesserte Heizung bereitstellen, die nicht die oben erwähnten Nachteile aufweist.The present invention aims to provide an improved heater which does not have the disadvantages mentioned above.
Sie hat also eine Zentralheizung mit einem Kreislauf von Heißwasser für den häuslichen Gebrauch oder für Brauchwasser zum Gegenstand, die einen Heizapparat mit einem Mantel aufweist, dessen innerer Bereich mit einem Brenner ausgestattet ist, insbesondere mit einem Gasbrenner, und auf dem sich eine Leitung des Heizungskreislaufs schlängelt oder nicht, die anschließend ein im oberen Bereich des Mantels auf dem Strömungsweg der heißen Gase angeordnetes Rippenbündel durchquert, wobei der Heizungskreislauf im Bereich seiner Durchquerung des Rippenbündels in Form einer Vielzahl von miteinander durch Krümmer verbundenen Flachrohren vorliegt, und wobei der Kreislauf des heißen Brauchwassers in Form einer Reihe von haarnadelförmigen, miteinander durch Krümmer verbundenen Rohren vorliegt, wobei bei dem Heizungskreislauf die Brauchwasserrohre im Inneren der Flachrohre angeordnet sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß:It therefore concerns a central heating system with a hot water circuit for domestic use or for domestic water, comprising a heating apparatus with a casing, the inner part of which is equipped with a burner, in particular a gas burner, and on which a heating circuit pipe runs, whether or not it winds, which then passes through a bundle of fins arranged in the upper part of the casing on the flow path of the hot gases, the heating circuit being in the form of a plurality of flat tubes connected to one another by bends, in the region where it passes through the bundle of fins, and the hot domestic water circuit being in the form of a series of hairpin-shaped tubes connected to one another by bends, the heating circuit having the domestic water pipes arranged inside the flat tubes, which is characterized in that:
- die Rohre der Brauchwasser-Rohrschlange haarnadelförmig ausgebildet sind, und die Rohrschlange einen in einer vertikalen Ebene um 90 gekrümmten Rohrabschnitt, darauf einen weiteren wieder um 90 zum Vorhergehenden gekrümmten Rohrabschnitt usw. aufweist,- the pipes of the service water pipe coil are hairpin-shaped and the pipe coil has a pipe section curved by 90° in a vertical plane, followed by another pipe section curved by 90° to the previous one, etc.,
- die Rohrschlange eine aufeinanderfolgende Reihe von in zwei zueinander senkrechten Ebenen ohne Schweißnaht gekrümmten Rohrabschnitten aufweist,- the coiled pipe comprises a successive series of pipe sections curved in two mutually perpendicular planes without a weld seam,
- die Zusammenführung an einem der gemeinsamen Enden der Baugruppe bestehend aus dem haarnadelförmigen Brauchwasserkreislauf und den Flachrohren des Heizungswasserkreislaufs durch eine Endkammer erfolgt, die auf diese Rohre montiert ist, wobei diese Endkammer selbst durch eine Abdeckung abgeschlossen ist.- the junction at one of the common ends of the assembly consisting of the hairpin-shaped domestic water circuit and the flat pipes of the heating water circuit is carried out by an end chamber mounted on these pipes, this end chamber itself being closed off by a cover.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die Ausführungsformen bar jeden einschränkenden Charakters darstellen. Von den Zeichnungen zeigt:Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, which show embodiments without any restrictive character. In the drawings:
Fig. 1 eine umfassende perspektivische Ansicht der Baugruppe, die im Aufbruch die unterschiedlichen Bestandteile des zusammengesetzten Wärmetauschers A zeigt;Fig. 1 is a comprehensive perspective view of the assembly showing, in cutaway, the various components of the assembled heat exchanger A;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Form einer Reihe von Haarnadeln in jeweils zwei zueinander senkrechten Ebenen gekrümmten Rohre;Fig. 2 is a perspective view of the tubes curved in the form of a series of hairpins in two mutually perpendicular planes;
Fig. 3 eine Draufsicht des zusammengesetzten Wärmetauschers A;Fig. 3 is a plan view of the assembled heat exchanger A;
Fig. 4 eine Ansicht im Seitenaufriß des zusammengesetzten Wärmetauschers A undFig. 4 is a side elevational view of the assembled heat exchanger A and
Fig. 5 eine Ansicht im Frontalaufriß des zusammengesetzten Wärmetauschers A während der Montage.Fig. 5 is a front elevation view of the assembled heat exchanger A during assembly.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses zusammengesetzten Wärmetauschers ist im Inneren des Blocks aus Flachrohren eine Gruppe von haarnadelförmigen Rohren angeordnet, die für den Kreislauf von heißem Brauchwasser eingesetzt werden. Der zusammengesetzte Wärmetauscher ist derart gestaltet, daß:According to a preferred embodiment of this composite heat exchanger, inside the block of flat tubes there is arranged a group of hairpin-shaped tubes which are used for the circulation of hot domestic water. The composite heat exchanger is designed in such a way that:
- die Abmessungen der Flachrohre und der Rohre der Brauchwasserschlange so gewählt sind, daß das Volumen des im ringförmigen Raum zwischen dem Körper und den Haarnadeln enthaltenen Wassers so gering als möglich ist;- the dimensions of the flat tubes and the pipes of the service water coil are chosen so that the volume of water contained in the annular space between the body and the hairpins is as small as possible;
- der Wärmetauscherblock aus einer Vielzahl von auf die flachen Heizrohre aufgereiht und gelöteten Platten besteht. Diese Rohre sind untereinander an ihren Enden durch Krümmer verbunden, die durch Biegen dieser haarnadelförmigen Rohre ohne Schweißnaht hergestellt wurden.- the heat exchanger block consists of a large number of plates arranged and soldered onto the flat heating tubes. These tubes are connected to each other at their ends by elbows made by bending these hairpin-shaped tubes without a weld.
Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1, 2, 3 und 4 sieht man, daß der erfindungsgemäße Heizapparat eine erste Leitung für die Erhitzung des Wassers des Zentralheizungskreislaufs und eine zweite Leitung für die Erhitzung des Brauchwassers aufweist.With reference to the drawings and in particular to Figures 1, 2, 3 and 4, it can be seen that the heating apparatus according to the invention comprises a first line for heating the water of the central heating circuit and a second line for heating the domestic water.
Wie man sieht (siehe Fig. 1) liegt der Brauchwasserkreislauf in Form einer Reihe von Haarnadeln 1 vor, die im Inneren von wiederum haarnadelförmigen Flachrohren 2 des Heizungskreislaufs eingeschlossen sind.As can be seen (see Fig. 1), the domestic water circuit is in the form of a series of hairpins 1, which are enclosed inside hairpin-shaped flat tubes 2 of the heating circuit.
Im oberen Bereich des Heizapparates, in dem der erfindungsgemäße Gegenstand angeordnet ist, liegt die Leitung des Heizungskreislaufs in Form einer Reihe von aus Flachrohren gebildeten Haarnadeln, wie 2, vor, die jeweils einen ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die größere Achse horizontal liegt.In the upper part of the heating apparatus in which the object according to the invention is arranged, the line of the heating circuit is in the form of a series of hairpins formed from flat tubes, such as 2, each having an oval cross-section, the larger axis being horizontal.
Diese Rohre sind miteinander an ihren Enden über Krümmer verbunden, die durch Biegen dieser Rohre erhalten wurden.These pipes are connected to each other at their ends via elbows, which were obtained by bending these pipes.
Die Brauchwasserleitung ist aus einem Rohr mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gebildet, das im Inneren der Flachrohre 2 des Heizungskreislaufs angeordnet und in Haarnadelform ausgebildet ist, die durch Biegen dieses Rohres in jeweils zwei zueinander senkrechten Ebenen erreicht wurde. Auf diese Weise wird die Oberfläche für den thermischen Austausch zwischen den beiden Kreisläufen des zusammengesetzten Wärmetauschers vergrößert, da alle Biegungen sich im Inneren des Heizungskreislaufes und nicht außerhalb dessen befinden.The domestic water pipe is formed from a pipe with preferably a circular cross-section, which is arranged inside the flat pipes 2 of the heating circuit and in hairpin shape which was achieved by bending this tube in two mutually perpendicular planes. In this way, the surface area for thermal exchange between the two circuits of the composite heat exchanger is increased, since all the bends are inside the heating circuit and not outside it.
Die Positionierung der haarnadelförmigen Rohre des Brauchwasserkreislaufs, die im Inneren der Flachrohre des Heizungskreislaufs angeordnet sind, wird auf solche Weise durchgeführt, daß kein physischer Kontakt zwischen den Wänden der Rohre 1 und 2 besteht, und daß das Volumen des im ringförmigen Restraum enthaltenen Wassers geringstmöglich ist. Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß alle vom Heizungskreislauf geführten Kalorien in den Brauchwasserkreislauf transferiert werden. Das jeweilige Zusammensetzen der wesentlichen Bauelemente geschieht folgendermaßen: Die haarnadelförmigen Rohre 1 des Brauchwasserkreislaufs, die mit Plastikringen 6 ausgestattet sind, fügen sich ins Innere der Flachrohre 2 des Heizungswasserkreislaufs, während die Rippen 3 und die Endkammer 4 auf die Flachrohre 2 des Heizungskreislaufs aufgeschoben werden, wobei der Deckel 5 die Baugruppe vollständig abschließt. Diese Endkammer stellt den Umlauf des Heizfluids wie auch die Dichtheit der Baugruppe sicher.The positioning of the hairpin-shaped pipes of the domestic water circuit, which are arranged inside the flat pipes of the heating circuit, is carried out in such a way that there is no physical contact between the walls of the pipes 1 and 2 and that the volume of water contained in the annular residual space is as small as possible. This arrangement results in all the calories carried by the heating circuit being transferred to the domestic water circuit. The respective assembly of the main components takes place as follows: the hairpin-shaped pipes 1 of the domestic water circuit, which are equipped with plastic rings 6, are inserted inside the flat pipes 2 of the heating water circuit, while the fins 3 and the end chamber 4 are pushed onto the flat pipes 2 of the heating circuit, with the cover 5 completely closing the assembly. This end chamber ensures the circulation of the heating fluid as well as the tightness of the assembly.
Die Endkammer 4 stellt die Wartung der beiden Kreisläufe des Wärmetauschers sicher. Sie ist auf den Heizungswasserkreislauf gelötet. Zwei Trennwände 7 zwingen das Heizungswasser zum seriellen Zirkulieren in den Flachrohren. Die Endkammer selbst ist durch einen die Dichtheit sicherstellenden Deckel 5 abgeschlossen.The end chamber 4 ensures the maintenance of both circuits of the heat exchanger. It is soldered to the heating water circuit. Two partition walls 7 force the heating water to circulate serially in the flat tubes. The end chamber itself is closed off by a cover 5 that ensures tightness.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung kann man auf sämtliche Rohre des Brauchwasserkreislaufs Ringe aus hitze- und feuchtebeständigem Kunststoff, bevorzugt aus Silicon, aufschieben; diese Ringe sind auf das Rohr 1 in regelmäßigen Abständen aufgeschoben. Diese besondere Anordnung zeitigt einen doppelten Vorteil; durch sie wird zunächst jeder Kontakt der Rohre 1 mit den den Heizungskreislauf bildenden Flachrohren 2 vermieden, und andererseits eliminiert sie die Schwingungen hydraulischen Ursprungs, die in dieser Art von Heizung auftreten, sobald das Brauchwasser in der Reihe von Haarnadelrohren umläuft.In the modification shown in Fig. 3, rings made of heat and moisture resistant plastic, preferably silicone, can be pushed onto all pipes of the domestic water circuit; these rings are pushed onto the pipe 1 at regular intervals. This special arrangement results in a double advantage: firstly, it avoids any contact between the pipes 1 and the flat pipes 2 forming the heating circuit and, secondly, it eliminates the vibrations of hydraulic origin which occur in this type of heating system as soon as the domestic water circulates in the series of hairpin pipes.
Die voranstehende Beschreibung zeigt, daß die Erfindung eine Heizung bereitstellt, die einen perfekten thermischen Austausch zwischen den beiden inkorporierten Kreisläufen des Heizungswassers und des Brauchwassers dank einer bedeutenden thermischen Austauschfläche sicherstellt, die durch die haarnadelförmige Konfiguration der verschiedenen Kreisläufe erhalten wird.The above description shows that the invention provides a heating system that ensures a perfect thermal exchange between the two incorporated circuits of heating water and domestic water thanks to a significant thermal exchange surface obtained by the hairpin configuration of the various circuits.
Dadurch, daß keine angestückten Krümmer auf den einzelnen Kreisläufen vorhanden sind, da die Richtungsänderungen durch Biegen der Rohre der verschiedenen Kreisläufe erhalten werden, ist die Herstellung des Wärmetauschers ohne Löt- oder Schweißnähte vereinfacht, und werden die Leckage-Risiken vermieden.The absence of elbows on the individual circuits, as the changes in direction are achieved by bending the pipes of the various circuits, simplifies the manufacture of the heat exchanger without soldering or welding seams, and the risk of leakage is avoided.
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