DE69928324T2

DE69928324T2 - Zentralheizungskessel

Info

Publication number: DE69928324T2
Application number: DE69928324T
Authority: DE
Inventors: Aatos Hämäläinen; Timo Tanni; Jorma Viitala
Original assignee: RIIHIMAEEN METALLIKALUSTE Oy; Riihimaen Metallikaluste Oy
Current assignee: RIIHIMAEEN METALLIKALUSTE Oy; Riihimaen Metallikaluste Oy
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: DE69928324D1; FI103432B1; DK0961089T3; EP0961089A3; FI103432B; NO992530D0; NO992530L; FI981204A0; EP0961089A2; EP0961089B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zentralheizungskessel mit einem Brennraum, dessen Einlass mit einem Öl- oder Gasbrenner ausgestattet ist und dessen Hinterbau mit einem Auslass für Abgase versehen ist, einem den Brennraum umgebenden Wasserraum, durch den sich ein Heizwasser-Kreislauf, sowie wenigstens ein Wärmetauscher zum Aufheizen von warmem Brauchwasser erstreckt, wobei der Wärmetauscher einen im Hinterbau des Brennraums und in einem geringen Abstand von der Rückwand des Brennraums angeordneten, flachen Behälter umfasst und der Auslass für das warme Brauchwasser mit einem Thermostat ausgestattet ist, der angeschlossen ist, um den Öl- oder Gasbrenner in Abhängigkeit von der Temperatur des Brauchwassers zu regeln. Diese Erfindung bezieht sich auch auf einen Zentralheizungskessel mit einem Brennraum, dessen Einlass mit einem Öl- oder Gasbrenner ausgestattet ist und dessen Hinterbau mit einem Auslass für Abgase versehen ist, einem den Brennraum umgebenden Wasserraum, durch den sich ein Heizwasser-Kreislauf, sowie wenigstens ein Wärmetauscher zum Aufheizen von warmen Brauchwasser erstreckt, wobei der Wärmetauscher einen im Hinterbau des Brennraums und in einem geringen Abstand von der Rückwand des Brennraums angeordneten, flachen Behälter umfasst.
Ein Problem mit den bislang bekannten Kesseln ist die Langsamkeit bezüglich des Erhitzens des Brauchwassers. Insbesondere im Sommer, wenn nur geringfügig oder überhaupt nicht geheizt werden muss, wird das Kesselwasser lauwarm und man muss folglich die gesamte Menge an Kesselwasser erhitzen und abwarten, bis es heiß ist, bevor man mit warmem Wasser duschen kann. Als Folge ist es üblich, zur Erzeugung von warmem Brauchwasser während der warmen Jahreszeiten elektrisch beheizte Hilfssysteme zu verwenden. Es ist offensichtlich, dass dies die Gesamtkosten erhöht.
Die Veröffentlichung WO 94/25806 offenbart einen verbesserten Zentralheizungskessel, der während der Jahreszeiten, in denen nicht geheizt werden muss, lediglich als Schnellerhitzer für warmes Brauchwasser und während der Jahreszeiten, in de nen geheizt werden muss, sowohl als wärmespeichernder Heizungskessel, als auch als effizienter Erzeuger von warmem Brauchwasser fungiert. Ein derartiger Kessel muss mit einem Behälter ausgestattet werden, der als Bereitschaftsvorrat an warmem Brauchwasser dient, was die Kosten erhöht. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen weiter verbesserten Zentralheizungskessel zu schaffen, der ohne einen separaten Bereitschaftsvorrat an warmem Brauchwasser mit einem im Brennraum angeordneten, leistungsstarken Wärmetauscher-Behälter arbeitet und es ermöglicht, das Kesselwasser selbst während der Jahreszeiten, in denen geheizt werden muss, auf einer relativ geringen Temperatur (beispielsweise ungefähr 45 bis 55°C) zu halten.
Um diese Aufgaben zu lösen, weist ein Zentralheizungskessel gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschriebenen Eigenschaften auf.
Der erfindungsgemäße Heizungskessel kann mit einer Kombination ausgestattet sein, in der die Temperatur des durch einen im Heizraum angeordneten Wärmetauscher erhitzten Brauchwassers durch einen separaten Thermostat gemessen wird, der selbst dann den Betrieb eines Öl- oder Gasbrenners steuert, wenn ein zweiter Thermostat zur Messung der Temperatur des Kesselwassers ausgeschaltet ist. Eine derartige Steuerung kann auf einfache Weise implementiert werden, indem der Brauchwasser-Thermostat parallel zu dem Kesselwasser-Thermostat angeschlossen wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Kessel in einem schematischen Vertikalschnitt;
2 eine Aufsicht auf einen im Brennraum angeordneten Wärmetauscherbehälter; und
3 den Wärmetauscherbehälter aus 2 im Vertikalschnitt.
Der Aufbau des Kessels ist folgendermaßen. Wärmeisolierte Wandplatten bilden einen Wasserraum 10, der einen Brennraum 11 umgibt. Der Brennraum 11 hat beispielsweise die Form eines horizontalen Zylinders und weist einen Einlass 11a auf, der mit einem Öl- oder Gasbrenner 12 ausgestattet ist. Der Hinterbau des Brennraums 11 ist mit einem Auslass 11b für Abgase versehen, von dem aus sich eine Abgasleitung erstreckt, die einen ersten, unteren, horizontalen Abschnitt 40, eine mit diesem verbundene vertikale Leitung 41 sowie einen zweiten, oberen, horizontalen Abschnitt 42, der mit der vertikalen Leitung verbunden ist, umfasst.
Ein Kaltwasser-Rohr 1 weist eine Abzweigung 2 auf, die an einen horizontalen, spiralförmigen Wärmetauscher 18 angeschlossen ist, der im oberen Bereich des Wasserraums 10 angeordnet ist und von dem das Wasser durch ein Rohr 19 in einem in dem Heizraum 11 angeordneten Wärmetauscherbehälter 3 umgewälzt wird, in dem sich eine relativ geringe Menge an Wasser schnell auf eine Temperatur von 55 bis 65°C, eine für warmes Brauchwasser geeignete Temperatur, erhitzt.
Ein Auslassrohr 21 für das warme Brauchwasser ist mit einem Brauchwasser-Thermostat 5 ausgestattet, der parallel zu einem Kessel-Thermostat 9 angeschlossen ist. Diese parallele Verbindung ermöglicht es, dass während der Jahreszeit, in der geheizt werden muss, beide Thermostate 5 und 9 den Brenner so steuern, dass der Brenner 12 jedes Mal anspringt, wenn einer der Thermostate 5 oder 9 mehr Wärme anfordert. Allerdings kann während der Jahreszeit, in der nicht geheizt werden muss, der Thermostat 9 ausgeschaltet werden, wobei der Brenner 12 alleine durch den zur Regulierung der Temperatur des Brauchwassers verwendeten Thermostat 5 für das warme Brauchwasser gesteuert wird.
Im Winterbetrieb, wenn der Brenner 12 meistens durch den Kessel-Thermostat 9 gesteuert anspringt, werden eine Umwälzpumpe 8 und ein Rücklaufrohr 22 verwendet. Wenn der Brenner 12 anspringt, beginnt die Umwälzpumpe 8 sich zu drehen und fördert das heiße Wasser von dem Brennraum-Wärmetauscher 3 zu der zum Aufwärmen des Kesselwasser verwendeten Kesselspirale 18. Hierdurch wird die Brennzeit des Brenners 12 erheblich verringert, da die Energie des Wärmetauschers 3 nun auch dazu verwendet werden kann, das Kesselwasser zu erwärmen. Folglich wird das Gewährleisten eines schnellen ausreichenden Vorrats an warmem Brauchwasser von einer erheblichen Energieeinsparung begleitet. In der Praxis wurde bestätigt, dass, falls in dem Haushalt heißes Wasser benötigt wird, der Brenner innerhalb von Sekunden anspringt und solange läuft, wie das Wasser verwendet wird, beispielsweise in einer Dusche. Wenn kein Wasser nicht mehr verwendet wird, läuft der Brenner noch für weitere 10 bis 15 Sekunden weiter. Falls sich bei der Verwendung von Wasser eine längere Pause ergibt, beispielsweise über 10 Stunden kein Wasser benötigt wird, so springt der Brenner während dieses Zeitraums zwei bis dreimal an, wobei jede Brennzeit ungefähr 10 bis 15 Sekunden beträgt, um einen kontinuierlichen Bereitstellungszustand des Vorrats an warmem Brauchwasser zu gewährleisten.
Der im Sommer ausgeschaltete Kessel-Thermostat 9 wird im Winter auf eine Betriebstemperatur von beispielsweise 45°C eingestellt, was zum Heizen leicht ausreicht. Im Betrieb entspricht der erfindungsgemäße Kessel zwei getrennten Kesseln, die zusammengebaut sind, um jeweils den Betrieb des entsprechend anderen Kessels zu ergänzen.
Das Bezugszeichen 14 wird zur Bezeichnung der Rücklaufrohrs eines Netzwerks von Heizungen verwendet und das Bezugszeichen 15 zur Bezeichnung des Auslasses eines Netzwerks von Heizungen zu den Heizgeräten verwendet. Eine Rohr 16 wird dazu verwendet, dem Haushalt das warme Brauchwasser zuzuführen.
2 stellt einen scheibenförmigen Wärmetauscher 3 in einer Aufsicht dar.
3 zeigt eine hinsichtlich seines inneren Aufbaus detailliertere Ansicht des Wärmetauschers 3 der Erfindung. Der scheibenförmige Behälter 3 beinhaltet einen inneren Bereich 31, der mit einem Einlassrohr 19 für Brauchwasser verbunden ist, sowie einen inneren Bereich 33, der mit einem Auslassrohr 21 verbunden ist. Das Ende 32 des Einlassrohrs 31 öffnet sich zum Inneren des Behälters 3 an einer Stelle, die erheblich höher liegt als das Ende 34 des Auslassrohrs 33. In der dargestellten Ausführungsform ist das Ende 32 des Einlassrohrs 31 in einem oberen Bereich 3A des Behälters 3 untergebracht, während das Ende 31 des Rohrs 33 in einem unteren Bereich 3B des Behälters 3 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 36 wird zur Bezeichnung einer imaginären Grenzlinie verwendet, die den Behälter 3 in den oberen Bereich und in den unteren Bereich unterteilt. Das Bezugszeichen 35 wird zur Bezeichnung einer Durchführungsbuchse für das Einlass- und Auslassrohr verwendet. Die Enden 32 und 34 der Rohre 31 bzw. 33 sind vorzugsweise bezüglich der horizontalen Ebene abgeschrägt, wie in 3 dargestellt.
In die horizontalen Abschnitte 40 und 42 einer Abgasleitung kann ein entfernbares spiralförmiges Bauteil eingebracht werden, das Turbulenzen im Abgas erzeugen kann, um den Wärmetransfer an den Wasserraum 10 zu verbessern, da das spiralförmige Bauteil die Ableitung der Abgase aus dem Kessel verlangsamt.
Mit dem erfindungsgemäßen Kessel konnten niedrige Temperaturen, sogar niedriger als 100°C, für die Abgase erreicht werden, wodurch genügend Wärme an während der Heizperiode relativ kühl, vorzugsweise bei ungefähr 45 bis 55°C, gehaltenes Kesselwasser abgegeben wird. Die Entfernbarkeit des spiralförmigen Bauteils erleichtert das Fegen.

Claims

Zentralheizungskessel mit – einem Brennraum (11), dessen Einlass (11a) mit einem Öl- oder Gasbrenner (12) ausgestattet ist und dessen Hinterbau mit einem Auslass (11b) für Abgase versehen ist, – einem den Brennraum umgebenden Wasserraum (10), durch den sich ein Heizwasser-Kreislauf (14, 15), sowie wenigstens ein Wärmetauscher zum Aufheizen von warmen Brauchwasser erstreckt, wobei – der Wärmetauscher einen im Hinterbau des Brennraums (11) und in einem geringen Abstand von der Rückwand des Brennraums angeordneten, flachen Behälter (3) umfasst, und – der Auslass (21) für das warme Brauchwasser mit einem Thermostat (5) ausgestattet ist, der angeschlossen ist, um den Öl- oder Gasbrenner (12) in Abhängigkeit von der Temperatur des Brauchwassers zu regeln, und – in dem Wasserraum (10) ein spiralförmiger Wärmetauscher (18) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige Wärmetauscher (18) um eine Leitung (42) für die Abgase herum montiert ist, wodurch ein Vorheizen des in ihm befindlichen Wassers erreicht wird, wobei dieses Wasser dann von dem spiralförmigen Wärmetauscher (18) an den Wärmetauscher (3) umgewälzt werden kann, was ein schnelles Erhitzen einer kleinen Wassermenge bis auf eine zur Verwendung als warmes Brauchwasser geeignete Temperatur von 55°–65°C ermöglicht, und dass der Wärmetauscher (3) mit einem Einlassrohr (31) ausgestattet ist, dessen Ende (32) sich in einer Position in das Innere des Wärmetauschers (3) öffnet, die erheblich höher liegt als das Ende (34) seines Auslassrohrs (33).
Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (32) des Einlassrohrs (31) in einem oberen Bereich (3A) des Wärmetauschers (3) angeordnet ist und das Ende (34) des Auslassrohrs (33) in einem unteren Bereich (3B) des Wärmetauschers (3) angeordnet ist.
Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (31, 33) im Inneren des Wärmetauschers (3) zumindest über einen Teil der Länge desselben parallel zueinander verlaufen und sich in einer relativ zur vertikalen Ebene geneigten Stellung erstrecken.
Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Ende/n (32, 34) des Einlassrohrs (31) und/oder des Auslassrohrs (33) bezüglich der horizontalen Ebene abgeschrägt ist/sind.
Heizkessel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkessel mit einem weiteren Thermostat (9) zur Messung der Temperatur des Kesselwassers ausgestattet ist.
Heizkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat (5) für das warme Brauchwasser zu dem Thermostat (9) für das Kesselwasser parallel geschaltet ist.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher-Behälter (3) die Form einer flachen Scheibe aufweist.
Heizkessel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserraum (10) des Kessels mit einem spiralförmigen Wärmetauscher (18) zum Umwälzen von warmen Brauchwasser durch denselben in den in dem Brennraum befindlichen Wärmetauscher-Behälter (3) ausgestattet ist und dass der spiralförmige Wärmetauscher (18) im oberen Bereich des Wasserraums (10) im einer im Wesentlichen horizontalen Stellung angeordnet ist.
Heizkessel nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassrohr für das warme Brauchwasser mit einer Umwälzpumpe (8) versehen ist, die jedes Mal einsetzt, wenn der Thermostat (9) des Kessels den Brenner (12) startet, wobei die Umwälzpumpe (8) dem spiralförmigen Wärmetauscher (18) das heiße Wasser von dem Wärmetauscher-Behälter (3) des Brennraums über ein Rücklaufrohr (22) zuführt.
Heizkessel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (11) für die Abgase mit einer Abgasleitung versehen ist, die einen ersten, unteren, horizontalen Abschnitt (40) aufweist, in dem ein entfernbares, spiralförmiges Bauteil untergebracht ist.
Heizkessel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung weiterhin ein zweiter horizontaler Abschnitt (42) vorgesehen ist, in dem ein auf die gleiche Weise entfernbares spiralförmiges Bauteil untergebracht ist, wobei der zweite horizontale Abschnitt (42) innerhalb des in dem oberen Bereich des Wasserraums befindlichen spiralförmigen Wärmetauschers (18) liegt.