DE8502477U1

DE8502477U1 - Brennstoffbeheizte Wärmequelle

Info

Publication number: DE8502477U1
Application number: DE19858502477
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1985-07-11

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co %

GM 505

18. April 1985 (

Brennstoff beheizte Wärmequelle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine brennstoff behe izte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie aus der DEOS 2 554 755 bekanntgeworden ist. Hierbei, ist ein Wärmetauscher eingesetzt, der aus drei Elementen besteht, wobei jedes Element in ParalIeI durchströmung an den gleichen Vor- und Rücklaufanschluß angeschlossen ist. Jedes Element wird von einem Brenner beheizt, die gemeinsam von einer Gasarmatur gesteuert, werden. Mit diesem Gerät ist es nicht möglich, sowohl Heizungswasser im Umlauf wie Brauchwasser im Durchlauf zu erhitzen. Es sind weiterhin Kombinationsgeräte bekanntgeworden, die sowohl Wasser für Heizungszwecke als auch Brauchwasser separat voneinander aufheizen. Hierbei kann ein Wärmetauscher mit koaxial

- 2

liegenden Rohren verwendet werden, wobei der äußere Ring rohrraum das Heizungswasser, das innenliegende Rohr hingegen das Brauchwasser führt. Die konzentrische Rohrschlange durchsetzt den gesamten Wärmetauscher, so daß die Leistungen für Heizbetrieb und Brauchwasser

Es hat sich aber herausgestellt, daß es sinnvoll ist, die Leistungen für Heizungsbetrieb und für Brauchwasserbereitung unterschiedlich zu gestalten. Hochwärmegedämmte neuzeitliche Ein- oder Zweifamilienhäuser beziehungsweise Etagenwohnungen benötigen häufig nur Heizleistungen von 5 bis 10 kW, während zur Speisung von einer oder mehreren Warrnwasserzapfstellen häufig Leistungen von weit über 20 kW benötigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine brennstoffbeheizte Wärmequelle anzugeben, mit der stark unterschiedliche Leistungen für Heizbetrieb und Brauchwasser bequem dargeboten werden können.

Die Lösung der Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, wobei weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen beziehungsweise der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher

• · · · · tee it β t t

erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher und

Figur 2 den Aufbau der zugehörigen Brenner nebst der Steuerung.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

In der Figur 1 ist ein Wärmetauscher 1 dargestellt, der Teil eines UmI auf-Wasserheizers, also eines wandhängenden Gerätes ist, der in einer waagerechten Ebene geschnitten ist und dann von oben betrachtet wird. Der Wärmetauscher

1 weist zwei Sektionen 2 und 3 auf, die als unabhängig auszugestaltende und mit beliebig miteinander kombinierbaren Elementen ausgestaltet sind. So können die Sektionen

2 und 3 sowohl aus Edelstahl-, Aluminium- oder Kupfer-Wärmetauschern einheitlich oder in beliebiger Zusammenstellung bestehen. Der Wärmetauscher 1 könnte auch mehr als zwei Sektionen besitzen, und zwar von jeder der beiden Typen zwei oder drei. Wesentlich ist nur, daß die Sektion 2 eine kleinere Leistung aufweist als die Sektion 3. Jede Sektion besteht aus einem Lamellenblock mit einzelnen Lamellen 4 und Endlamellen 5, wobei die Endldmellen nach unten als Heizschacht weitergezogen sind, so daß

- 4

sich im Inneren jedes Heizschachtes 6 Innenräume / ergeben, in denen das von einem zugehörigen Brenner 8 erzeugte heiße Abgas aufsteigt und seine Wärme über die Lamellen an je eine Rohrschlange 9 beziehungsweise 10 abgibt. Während die Rohrschlange 9, die der Sektion 2 zugeordnet ist, als einfaches Kupfer-, Stahl- oder Aluminium-Rohr ausgebildet ist, das sich nach Art eines Mäanders durch den gesamten Block von Lamellen 4 hindurchzieht, ist die Rohrschlange 10 der Sektion 1 als koaxiales Doppelrohr ausgebildet: So setzt sich die Rohrschlange im Inneren der Rohrschlange 10 in geometrisch ähnlicher Form fort, während sie von einem Ringraum 11 im Bereich der Sektion 1 umgeben ist, so daß der Ringraum 11 einen Wärmetauscherraum für ein wärmeaufnehmendes Fluid darstellt, der von ei ner. Heizungsanlage gespeist ist. Der Ringraum 11 ist nämlich an eine Rück lauf leitung 12 und eine Vorlauf leitung 13 einer Zentralheizungsanlage angeschlossen, während die Rohrschlange 9 rücklaufseitig der Sektion 3 an ein Kaltwassernetz '4, vorlaufsei tig der Sektion 1 hingegen an eine Warmwasserzapfleitung 15 angeschlossen ist. Die Sektion 1 ist an den senkrecht stehenden Begrenzungswänden des Heizschachtes 6 mit einer Wärmeisolierung 16 versehen, auch auf der Seite, die der Sektion 3 zugewandt ist. Die Sektion 3 ist nicht isoliert, kann aber isoliert sein. Es ist möglich, im Be-

- 5

reich der Sektion 3, insbesondere wenn sie aus Kupfer |[

gefertigt ist, auf den Außenmantel des Heizschachtes auch eine Rohrleitung ähnlich der Rohrschlange 9 aufzubringen, die dann stromab des Anschlusses 14 und stromauf der Rohrleitung 9 angeordnet ist, so daß kaltes Wasser vom '\

Netz zunächst die um den Heizschacht gewickelte Rohr- :■■

leitung und dann anschließend erst den Lamellen-Wärme- f

tauscher der Sektion 3 durchfließt. Dem Vorlauf 13 ist |

ein nicht gezeichneter Temperaturfühler als Istwertgeber % zugeordnet, mit dem sowohl die Wassertemperatur der Vor- \

laufleitung als auch die Wassertemperatur des Brauchwas- | sers abgefühlt werden kann, das den Wärmetauscher 1 über r den Anschluß 15 verläßt. Da die Wärme auf das Brauchwas- j ser über das Heizungswasser übertragen wird, kann die Temperatur des aufgeheizten Brauchwassers von der des Heizungswassers nur nach einer festen Beziehung abweichen. Es reicht also ein Temperaturfühler zur Messung beider Temperatur-Istwerte.

Die Figur 2 zeigt die Anordnung der beiden Brenner 8, wobei der linke Brenner 8, der die größere Leistung aufweist, der Sektion 3, der kleinere rechte Brenner 8 \ hingegen der Sektion 2 zugeordnet ist. Beide Brenner werden von je einer Speiseleitung 20 beziehungsweise 21 gespeist, die von einer Verzweigungsstelle 22 abzweigen und in der gemeinsamen Gaszufuhrleitung 23 von einer Gasarma-

- 6

■ · f I I *

tür 24 gespeist sind. Die Gasarmatur 24 enthält sowohl Sicherungselemente wie eine thermoelektrische Zündsicherung oder eine Ionisationsüberwachung wie auch Stellglieder, zum Beispiel pneumatisch modulierende Gasventile oder digital arbeitende Gasventile.

Die Leitung 21 ist zusätzlich von einem Ventil 25 beherrscht, das von einem Wasserschalter 26 betätigbar ist. Dieser Wasserschalter ist im Zuge des Anschlusses 14 angeordnet, so daß das Ventil 25 nur dann geöffnet wird» wenn Zapfwasser angefordert wird. Zusätzlich wird mit dem Ventil 25 ein Arbeitskontakt 27 betätigt, der im Zuge einer Leitung 28 angeordnet ist, welche ihrerseits den Brauchwassertemperatur-So 11 wert umschaltet.

Beiden Brennern 8 ist ein gemeinsamer Zündbrenner 29 zugeordnet, der zwei Austrittsöffnungen zum Erzeugen von Zündflammen 30 und 31 aufweist, mit denen beide Hauptbrenner gezündet werden können. Zum Zünden des Zündbrenners ist eine Zündelektrode 32 vorgesehen. Von der Gasarmatur 24 zweigt eine Speiseleitung zum Zündbrenner führende Zündgasleitung 34 ab. Eine Ionisationsüberwachungs-Elektrode 35 ist einem der Brenner zugeordnet und weist eine Meldeleitung 36 auf, die zur Steuerung des Gerätes führt. Ebenso führt eine Leitung 33 zur Zündelektrode 32.

- 7

Die beiden Leitungen 12 und 13 sind mit einer Kurzschlußleitung versehen, wobei die Umwälzpumpe zwischen dem Einmünden der Kurzschlußleitung und dem Anschluß 12 liegt. Die Kurzschlußleitung ist an einer der Verbindungsstellen mit den Anschlüssen 12 oder 13 mit einem 3-Wege-Venti1 ausgestattet, das den Durchfluß durch die Kurzschlußleitung dann freigibt, wenn nur Brauchwasser angefordert wird. Das könnte durch Ausnutzen der Stellung des Wasserschalters 26 geschehen beziehungsweise elektromagnetisch über den Kontakt 27. Der Vorteil wäre, daß hierbei keine Wärme ins Heizungssystem bei Brauchwasserbereitung abgegeben .verden würde, daß es aber aufgrund des fehlenden Wasserstillstands im Ringraum 11 auch nicht zu übermäßigen Kalkablagerungen kommen würde.

Die in den beiden Figuren dargestellte Wärmequelle funktioniert wie folgt:

Fordert aufgrund einer zu großen Regelabweichung zwischen Heizungsvorlauftemperatur-Istwert und Heizungsvorlauftemperatur-Sollwert der Regler der Wärmequelle Wärme für die Heizung an, werden die entsprechenden Gasventile in Gasarmatur 24 geöffnet, so daß Gas am rechten Brenner 8 ansteht, dort austritt, von der Zündflamme 30 gezündet wird, so daß die Abgase des Brenners 8 die Sektion 2 beheizen.

- 8

-. « «11111

Da die Ventile 25 und das Zapfventil im Zuge der Leitung 15 geschlossen sind, wird lediglich im Rahmen der Sektion 2 des Wärmetauschers 1 das stehende Brauchwasser im Innenraum der Rohrleitung sowie das Heizungswasser im Ringraum 11 beheizt. Das Heizungswasser im Ringraum 11 durchströmt diesen Ringraum fortlaufend aufgrund des Inbetriebseins einer Umwälzpumpe, die genauso wie dia nicht dargestellten wärmeabnehmenden Heizkörper in Serie mit ihnen und in Serie mit den Anschlüssen 12 und 13 liegt. Somit wird nach Aufheizen des stehenden Brauchwassers im Zuge der Sektion 1 die Wärme von den Abgasen des Brenners nur auf das Heizungssystem der brennstoffbeheizten Wärmequelle übertragen. Wird nun zusätzlich eines der dem Anschluß 15 nachgeschalteten Zapfventile geöffnet, so resultiert, zusätzlich ein Brauchwasserdurchfluß durch die Rohrschlange 9, was ein Ansprechen des Wasserschalters 26 und ein öffnen des Ventils 25 bedingt. Damit geht der der Sektion 3 zugeordnete linke Hauptbrenner zusätzlich in Betrieb, wobei vorgesehen sein kann, daß für diesen Schritt in der Gasarmatur 24 ein zusätzliches Gasventil geöffnet wird, um den erhöhten Gasdurchsatz sicherzustellen oder ein vorhandenes Venti1'weiter geöffnet wird. Damit wird auch die Sektion 3 beheizt, das Brauchwasser erfährt eine zweistufige Beheizung in der Serienschaltung beider Sektionen für das Brauchwasser,

- 9

• «ι

• ■ *■ t ι

.11 * '

• · · «ff

während parallel hierzu das Heizungswasser weiter erwärmt wird. Die Auslegung der Wärmeübertragung in den Sektionen

2 und 3 ist so bemessen, daß austrittsseitig der Sektion

3 das Zapfwasser eine niedrigere Temperatur aufweist als das Heizungswasser austrittsseitig der Sektion 2. Somit wird eine fortlaufende Erwärmung des Brauchwassers sicher· gestel1t.

Wird während dieser Betriebsweise das Zapfventil wieder geschlossen, so geht die Sektion 3 außer Betrieb, der zugehörige Brenner erlischt. Ist zusätzlich die Regelabweichung für das HeiZungssystem zu Null gebracht, erlischt auch der der Sektion 2 zugeordnete Brenner.

Wird hingegen Zapfwasser angefordert, wenn gleichzeitig kein Bedarf für eine Erwärmung des Heizungswassers besteht, so werden beide Sektionen 2 und 3 des Wärmetauschers 1 in Betrieb genommen, beide Brenner gehen in Betrieb. Es wird aber keine Wärme in den Heizungsumlauf abgegeben.

Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmequelle liegt demgemäß darin, sehr unterschiedliche Leistungen bei in beiden Fällen hervorragendem Wirkungsgrad für Brauchwasser und Heizungsbetrieb und Gesamtbetrieb bereitzustellen. Der gute Wirkungsgrad rührt daher, daß alle Sektionen des Wärmetauschers für ihre Leistung speziell

- 10

angepaßt werden können. Weiterhin kann mit einem Istwertgeber sowohl die Temperatur des Brauchwassers als auch die des Heizungsvorlaufwassers geregelt werden. Auch ist die Speisung der einzelnen Sektionen über eine einzige Gasarmatur möglich. Die einzelnen Sektionen des Wärmetauschers können unterschiedlich sowohl im Material als auch in der Formgebung gestaltet werden, was erhebliche Freiheiten für die Konstruktion mit sich bringt.

Claims

iiöjiV'yaillant GmbH u. Co. Hk GM 505 S. Juni 1985 Ansprüche

1. Brennstoff eheizte Wärmequelle mit wenigstens zwei von je ainem Brenner beheizten Sektionen, die mit je einem Wärmetauscher versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sektion (2) mit einem Brauchwasser-Wärmetauscher und eine weitere Sektion (2) zusätzlich mit einem Zentralheizungsumlauf-Wärmetauscher versehen ist.

2. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherflächen •der Sektionen (2, 3) unterschiedlich ausgestaltet sind.

3. Brennstoffbeheizte Wärmequelle .nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher der beiden Sektionen (2, 3) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

4. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium in gemeinsamer oder unterschiedlicher Zusammenstellung bestehen.

5. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dc.ii jede der Sektionen (2, 3) mit einem gesonderten Brenner (8) versehen ist, wobei der der Brauchwasserwärmetauscher-Sektion (3) zugeordnete Brenner

einer am Ende mit einem von einem Wasserschalter (26) betätigbaren Gasventil (25) versehenen Gasleitung (14) angeordnet ist.

6. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektion (2) an ihrem Außenumfang mit einer Wärmeisolierung (16) versehen ist.