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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Heißwasserspeichers Bei
gasbeheizten Flüssigkeitserhitzern wird das Leitungswasser je nach Bauart des Gerätes
entweder im einmaligen Durchlauf durch das Gerät oder durch allmähliche Wärmespeicherung
auf die gewünschte Gebrauchstemperatur gebracht. Es sind zwar schon Bauarten bekannt,
bei denen ein Durchlauferhitzer mit einem Speicher vereinigt ist. Bei diesen bekannten
Bauarten kommen aber die Vorteile, die sich durch die Vereinigung erzielen lassen,
noch nicht voll zur Geltung.
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Die bekannten Vorteile eines Speichers bestehen darin, daß große Mengen
heißen Wassers in kurzer Zeit gezapft werden können, wobei der Aufwand für die Installation
des Gerätes gering ist, da nur kleine Gaszuleitung, ein kleiner Gasmesser und keine
Abgasleitungen notwendig sind. Ferner kann heißes Wasser auch noch bei geringem
Gasdruck und schlechtem oder sehr schwankendem Heizwert erzeugt werden. Schließlich
wird eine festgesetzte Gasabgabezeit voll ausgenutzt.
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Die bekannten Vorteile eines Durchlauferhitzers sind: Erzeugung heißen
Wassers mit geringstem Wärmeverlust, da das Gerät nur während der Zapfung in Betrieb
ist und dabei die Wärmeübertragung mit hohem Wirkungsgrad erfolgt, Zapfung von heißem
Wasser ohne Wartezeit, Erwärmung unter Wasserleitungsdruck und ohne Schwitzwasserbildung.
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Die Vereinigung dieser Vorteile in einem Gerät wird erfindungsgemäß
durch Anwendung eines Betriebsverfahrens erreicht, bei dem das Gerät je nach Schaltung
entweder als Durchlauferhitzer mit voller Nennbelastung oder als Speicher mit geringerer
Wärmebelastung, die den Umlaufkräften des Wassers bei der Speicherung angepaßt ist,
betrieben wird. Das Verfahren kennzeichnet sich
dadurch, daß bei
Nichtentnahme das im Speicher und Durchlauferhitzer umlaufende Wasser durch einen
Brenner, vorzugsweise Ringbrenner, erhitzt wird, dessen Gaszufuhr ein im Speicherunterteil
angeordneter Wärmefühler regelt, und beim Zapfen (zur raschen Aufwärmung des den
Durchlauferhitzer durchströmenden Speicherwassers) sich der Brenner für den Durchlauferhitzer
unter Wirkung einer Wassermangelsicherung auf volle Gaszufuhr einstellt. Hierbei
ist es vorteilhaft, wenn die Wassermangelsicherung ein den Rücklauf zum Speicher
sperrendes Steuerorgan und einen Schieber zurVergrößerung des freienAbgasquerschnittes
entsprechend der erhöhten Gaszufuhr betätigt.
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Bei Anwendung des Verfahrens ist es möglich, als Wärmeaustauschkörper
einen Durchlauferhitzer bekannter Bauart mit Rohrschlange und Lamellenblock am Kopf
der Brennkammer zu verwenden, der außerhalb eines Speicherbehälters angeordnet ist.
Der Betrieb mit zwei Wärmebelastungen hat den Vorteil, daß die Rohrschlange einen
kleinen Durchmesser erhalten kann und bei der Herstellung Material gespart wird
und daß ferner die Nennbelastung bei Betrieb als Durchlauferhitzer entsprechend
der besseren Wärmeübertragung durch die hohe Wassergeschwindigkeit gewählt werden
kann. Die Wärmeübertragung erfolgt auch bei Betrieb als Speicher unter Wasserleitungsdruck
und ohne Schwitzwasserbildung. Die Wärmeverluste sind bei Speicherbetrieb dadurch
gering, daß der Speicherbehälter als allseitig isolierter zylindrischer Behälter
ausgeführt ist, bei dem nach beendeter Aufheizung keine Abkühlung durch den Luftauftrieb
in einer im Speicher eingebauten Brennkammer, wie bei den bekanntenAusführungen
gasbeheizter Speicher, erfolgt.
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Eine weitere Verringerung der Wärmeverluste wird dadurch erreicht,
daß das gespeicherte heiße Wasser zur weiteren Erwärmung nochmals durch den Durchlauferhitzer
geleitet wird, der sich dabei selbsttätig auf volle Gaszufuhr einschaltet. Das Wasser
wird also erst beim Zapfen auf die gewünschte Gebrauchstemperatur gebracht und die
Speicherung kann mit geringerer Temperatur erfolgen, wobei die Wärmeverluste durch
Abkühlung entsprechend zurückgehen.
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Die Brennkammer wird zweckmäßig mit zwei Brennern verschiedener Größe
ausgerüstet, von denen bei Speicherbetrieb nur der kleinere eingeschaltet ist, während
bei " Durchlauferhitzerbetrieb beide in Tätigkeit treten. Dies hat den Vorteil,
daß die Brennerflammen nach beendeter Aufheizung, wenn nur die Wärmeverluste -durch
Abkühlung zu decken sind, nicht so klein gestellt werden, daß sie schon bei geringem
Luftzug erlöschen. Außerdem hat der Brenner bei großen Brennerflammen eine größere
Lebensdauer als bei kleinen am Brennerrohr haftenden Flammenkuppen, die den Brenner
in der Nähe der Austrittsöffnungen wesentlich mehr angreifen. Der Brenner für den
Speicherbetrieb wird vorteilhafterweise als Ringbrenner ausgeführt, der den-anderen
Brenner außen umgibt und mit ihm in gleicher Höhe angeordnet ist. Hierdurch wird
ein gutes überzünden von einer gemeinsamen Zündflamme aus erreicht. Ferner hat die
Ausführung des kleinen Brenners als Ringbrenner den Vorteil, daß bei der kleinen
Wärmebelastung der Brennkammer während der Speicherung eine bessere und gleichmäßigere
Wärmeübertragung an die Kammerwände stattfindet als bei Anordnung eines kleinen
Brenners in der Mitte der Brennkammer.
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Die Anordnung wird dadurch verbessert, daß in der Gaszuleitung zu
den Brennern ein gemeinsamer Druckregler angeordnet ist, wobei der Zugang zu dem
Ringbrenner durch ein Ventil gesteuert wird, das unter Wirkung eines Wärmefühlers
am Boden des Speichers steht, und der Zugang zu dem zweiten Brenner durch ein Ventil,
das mit einer beim Zapfen von Wasser in Tätigkeit tretenden Wassermangelsicherung
verbunden ist.
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Damit der Luftüberschuß bei der Verbrennung und dementsprechend der
Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung bei der kleinen Wärmebelastung während des
Speicherbetriebes ebenso hoch ist wie bei der Nennbelastung des Durchlauferhitzers,
muß der Abgasaustritt gedrosselt werden. Zu diesem Zweck ist mit der Wassermangelsicherung
ein Rostschieber im Abgasstutzen verbunden, der den Abgasaustritt beim Zapfen von
Wasser voll öffnet und bei Speicherbetrieb drosselt.
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Mit der Wassermangelsicherung ist gleichzeitig ein Steuerkolben verbunden,
der die Rücklaufleitung zwischen Speicherbehälter und Durchlauferhitzer beim Zapfen
von Wasser absperrt, wobei das heiße Wasser aus dem Speicher den Durchlauferhitzer
von oben nach unten durchströmt und dann zum; Zapfventil geleitet wird. Hierdurch
wird eine besondere von Hand vorzunehmende Umschaltung durch Ventile überflüssig.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Heißwasserspeichers nach Erfindung ist
in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der Speicherbehälter z, der außen allseitig
isoliert ist, ist durch die Leitungen :2 und 3 mit einem Durchlauferhitzer verbunden,
der aus der Brennkammer 4. mit dem Brenner 5, 5", der Rohrschlange 6 und dein Lamellenblock
7 besteht. Der Brenner setzt sich aus einem Ringbrenner 511 und einem Rechenbrenner
5 zusammen, die beide in gleicher Höhe angeordnet sind. Die Gaszufuhr zum Brenner
5 wird durch das Gasventil 8 einer Wassermangelsicherung gesteuert, während der
Gaszugang zum Brenner 5a durch das Ventil g eingestellt wird, das unter dem Einfluß
des Dehnungskörpers io eines am Boden des Behälters i angeordneten Wärmefühlers
i i steht. In der gemeinsamen Gaszuleitung 12" zu beiden Brennern ist ein Gasdruckregler
13 angeordnet. Iin Abgasstutzen 1q. befindet sich ein Rost 15, dessen Spalte
durch den Schieber 16 geöffnet oder gedrosselt werden kann. Der Schieber 16 ist
durch die Stange 17 der Gummimembran-r8 einer Wassermangelsicherung verbunden, die
unter der Wirkung des beim Zapfen von Wasser vor und hinter der Stauscheibe i9 auftretenden
Druckunterschiedes nach oben bewegt wird. Mit der Membran i$ ist
außerdem
der Steuerkolben 2o und das Gasventil 8 verbunden.
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Bei Speicherbetrieb ist nur der Ringbrenner 5a in Tätigkeit. Durch
den Auftrieb des in der Rohrschlange 6, 7 erwärmten Wassers kommt ein fortgesetzter
Wasserumlauf zwischen Speicher und Rohrschlange zustande, wobei das kältere Wasser
der Rohrschlange durch die Leitung 2 zufließt und das erwärmte durch die Leitung
3 wieder in den Speicher zurückläuft. Wenn der ganze Speicherinhalt auf die am Wärmefühler
io, i i eingestellte Temperatur erwärmt ist, wird die Gaszufuhr zum Brenner 5a durch
das Ventil 9 so weit gedrosselt, daß dem Gerät nur noch die zur Aufrechterhaltung
der Temperatur notwendige Wärme zugeführt wird.
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Beim Zapfen von heißem Wasser aus dem Ventil 21 wird durch die Wassermangelsicherung
das Gasventil 8 geöffnet und der Brenner 5 in Tätigkeit gesetzt. Gleichzeitig wird
durch den Steuerkolben2o der Wasserumlauf zwischen Speicher und Erhitzer unterbrochen
und das im Gerät unter Leitungsdruck stehende heiße Wasser fließt durch die Umleitung
22 zum Zapfventil 21. Das Leitungswasser, das bei A eintritt, gelangt durch die
Leitung 23 in den Behälter i und drückt das heiße Wasser heraus. Sobald das kalte
Wasser den Wärmefühler i i berührt, wird die Gaszufuhr zum Brenner 511 voll freigegeben.
Da jetzt beide Brenner voll in Betrieb sind, wird das aus dem Speicher kommende
durch die Leitung 3 zum Durchlauferhitzer fließende Wasser bei Nennbelastung des
Durchlauferhitzers nacherwärmt. Zur Abführung der größeren Abgasmenge wird der Rostschieber
15, 16 durch die Wassermangelsicherung gleichzeitig mit dem Üffnen des Ventils 8
auf vollen Durchgang eingestellt. Beim Schließen des Zapfventils setzt die Wassermangelsicherung
den Brenner 5 außer Betrieb. Gleichzeitig werden die Kolben 2o und der Rostschieber
15, 16 umgeschaltet, so daß das Gerät wieder als Speicher arbeitet, wobei nur der
Ringbrenner 5a in Tätigkeit ist.