DE9116438U1 - Heat generators for hot water preparation and heating - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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Description
(16 819)(16 819)
Die Neuerung betrifft einen Wärmeerzeuger für Warmwasserbereitung und Heizbetriebgemäß Oberbegriff des Anspruv ches 1.The innovation relates to a heat generator for hot water preparation and heating operation according to the generic term of claim 1.
Wärmeerzeuger dieser Art sind bspw. nach der DE-OS 39 06 715 bekannt. Ganz allgemein£?Wärmeerzeuger der gattungsgemäßen Art (werden), sofern diese nicht mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen sind, in der Regel mit Rohrschlangen ausgestattet, die mit dem Vor- und Rücklaufanschluß eines Heizkessels verbunden und in der Nähe des Heizkessels aufgestellt oder unmittelbar mit diesem kombiniert sind.Heat generators of this type are known, for example, from DE-OS 39 06 715. In general, heat generators of the generic type (are), unless they are equipped with an electric heating device, usually equipped with pipe coils that are connected to the flow and return connections of a heating boiler and are installed near the heating boiler or are directly combined with it.
Für Wohnraumheizungen, und zwar insbesondere für vollwärmegedämmte. · kleine Eigenheime weist die Tendenz einerseits in Richtung auf Heizkessel mit kleiner Leistung, andererseits wird man in bezug auf Warmwasserbereitung bzw. Bereithaltung von warmem Brauchwasser immer anspruchsvoller, d.h., es liegen zwei im Grunde entgegengesetzte Tendenzen vor, denen nur mit einem relativ großem apparativen Aufwand Rechnung getragen werden kann, wie dies der Heißwasser-Heizkessel nach der DE-OS 39 06 715 zeigt, bei dem, abgesehen von seiner Großvolumigkeit, das Heizungswasser eine entsprechend groß dimensionierte Rohrwendel als Durchlauferhitzer durchströmt. Im übrigen soll mit diesem Heißwasser-Heizkessel nichtFor residential heating systems, particularly for fully insulated ones. · small private homes, the trend is on the one hand towards boilers with low output, on the other hand, people are becoming more and more demanding with regard to hot water preparation or the provision of hot domestic water, i.e., there are two basically opposing trends that can only be taken into account with a relatively large amount of equipment, as is shown by the hot water boiler according to DE-OS 39 06 715, in which, apart from its large volume, the heating water flows through a correspondingly large-sized pipe coil as a continuous flow heater. Furthermore, this hot water boiler is not intended to
der erwähnten Tendenz Rechnung getragen werden, sondern es soll die Verkalkung von Brauchwasserdurchlaufschlangen verhindert werden, was einfach dadurch erreicht werden soll, daß nunmehr das Heizungswasser durch eine Rohrschlange geleitet wird.The aim is not only to take account of the above-mentioned tendency, but also to prevent the calcification of domestic water flow coils, which can be achieved simply by directing the heating water through a pipe coil.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den oben erwähnten an sich entgegengesetzten Tendenzen Rechnung zu tragen und einen kompakten und möglichst 'klein volumigen Wärmeerzeuger zu schaffen, der primär die Funktion der Warmwasserbereitung und -bereithaltung zu erfüllen vermag, der aber andererseits und damit sekundär auch die Funktion eines Heizkessels übernehmen kann, was mit einfachen Mitteln durch entsprechende Umbildung herkömmlicher Wärmeerzeuger erreichbar sein soll und zwar verbunden mit der Maßgabe, daß die Wärme an den Wärmeträger für den Heizkreis direkt und nicht via Brauchwasser übertragen werden soll.The innovation is based on the task of taking into account the essentially opposing tendencies mentioned above and of creating a compact and as small-volume as possible heat generator that is primarily able to fulfil the function of preparing and maintaining hot water, but which can also, on the other hand and thus secondarily, take on the function of a heating boiler, which should be achievable with simple means by appropriately modifying conventional heat generators, with the proviso that the heat should be transferred to the heat carrier for the heating circuit directly and not via domestic water.
Diese Aufgabe ist mit einem Wärmeerzeuger der gattungsgemäßen Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen. This task is solved with a heat generator of the generic type according to the innovation by the features listed in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments arise from the subclaims.
Bei dieser neuartigen Lösung ist also gewissermaßen ein Kleinheizkessel (Leistungsgröße bspw. im Bereich von ca. 12 KW) in Form eines doppelwandigen Rohres in einem sonstThis new solution is a small boiler (output size in the range of approx. 12 KW) in the form of a double-walled pipe in an otherwise
üblichen Behälter mit nur 100 - 120 ltr. Inhalt für die Warmwasserbereitung integriert, dessen Volumen wesentlich größer ist als der vom doppelwandigen Rohr beanspruchte Raum.A conventional container with a capacity of only 100 - 120 litres is integrated for hot water preparation, the volume of which is considerably larger than the space required by the double-walled pipe.
Abgesehen von der noch näher zu erläuternden einfachen Bauweise hat dieser neuartige Wärmeerzeuger folgende Vorteile: Apart from the simple design, which will be explained in more detail later, this new type of heat generator has the following advantages:
Separate Installationserfordernisse und Leitungsverbindungen zwischen Kleinheizkessel und Brauchwasserbereiter bzw. -speicher entfallen.Separate installation requirements and pipe connections between small heating boilers and domestic water heaters or storage tanks are no longer necessary.
Der integrierte, einfach rohrförmig ausgebildete Kleinheizkesselteil bedarf keiner Wärmeisolation, da er sich direkt im Brauchwasservolumen erstreckt und seine Wärme direkt an das Brauchwasser abgibt.The integrated, simple tubular small boiler part does not require any thermal insulation, as it extends directly into the domestic water volume and transfers its heat directly to the domestic water.
Da der rohrförmige Kleinheizkessel als Einbauteil den Warmwasserbehälter vertikal durchgreift, die Brennkammer in der oberen Hälfte und die Nachschaltheizflachen darunter angeordnet sind, kann der Kessel mit optimaler Ausnutzung der zugeführten Primärenergie ohne weiteres als Brennwertkessel betrieben werden.Since the tubular small heating boiler extends vertically through the hot water tank as a built-in component, the combustion chamber is in the upper half and the secondary heating surfaces are arranged below it, the boiler can easily be operated as a condensing boiler with optimal utilization of the primary energy supplied.
Aufgrund der unmittelbaren Integration des Heizkessels in den Brauchwasserbehälter wird kein zusätzlicher Raum für die Aufstellung des Kesselteiles benötigt. Lediglich dieDue to the direct integration of the boiler into the domestic water tank, no additional space is required for the installation of the boiler part. Only the
sogenannten Klöpperböden herkömmlicher Brauchwasserbehälter sind insofern zu ändern, als diese mit entsprechend bemessenen Öffnungen versehen werdenmüssen, um den ganzen rohrförmigen Kleinheizkessel vorteilhaft als Baueinheit in den Behälter einsetzen zu können.The so-called dished ends of conventional domestic water tanks must be modified in that they must be provided with appropriately sized openings in order to be able to advantageously install the entire tubular small heating boiler as a structural unit in the tank.
Der neuartige Wärmeerzeuger und Vorteile, die sich aus den Merkmalen der Unteransprüche ergeben, werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The novel heat generator and advantages resulting from the features of the subclaims are explained in more detail below using drawings of exemplary embodiments.
Es zeigt schematischIt shows schematically
Fig. 1 im Schnitt eine Ausführungsform des Wärmeerzeugers verbunden mit einem Heizungskreis undFig. 1 shows in section an embodiment of the heat generator connected to a heating circuit and
Fig. 2 im Schnitt eine weitere Ausführungsform des Wärmeerzeugers .Fig. 2 shows a further embodiment of the heat generator in section.
Der Wärmeerzeuger besteht in bekannter Weise aus einem im wesentlichen zylindrischen, vertikalen Behälter 1 mit Kalt- und Warmwasseranschlüssen 2, 3 und einer im Behälter angeordneten Heizeinrichtung 4 und ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in eine Heizungsanlage mit Umschaltventil 18, Umwälzpumpe 19, Sperrventilen 20 und Heizkörpern 21 eingebunden.The heat generator consists in a known manner of an essentially cylindrical, vertical container 1 with cold and hot water connections 2, 3 and a heating device 4 arranged in the container and is, as can be seen from Fig. 1, integrated into a heating system with changeover valve 18, circulation pump 19, shut-off valves 20 and radiators 21.
Für diesen Wärmeerzeuger ist nun wesentlich, daß sich mittig im Behälter 1 ein doppelwandiges Rohr 5 mit oben angeordnetem Vorlaufanschluß 6 über seine ganze Länge LFor this heat generator, it is now essential that a double-walled pipe 5 with a flow connection 6 arranged at the top is located in the middle of the tank 1 over its entire length L
erstreckt, wobei im oberen Teil des Rohres 5 die Brennkammer 7 mit der darin angeordneten Heizeinrichtung 4, vorzugsweise in Form eines sich im wesentlichen über deren ganze Länge L1 erstreckenden Gasbrennzylinders 4' an-r geordnet ist und der untere Teil des Rohres 5 die mit dem Rücklaufanschluß 8 versehene Nachschaltheizflache 9 bildet. extends, wherein in the upper part of the tube 5 the combustion chamber 7 with the heating device 4 arranged therein is arranged, preferably in the form of a gas combustion cylinder 4' extending essentially over its entire length L 1, and the lower part of the tube 5 forms the secondary heating surface 9 provided with the return connection 8.
Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen die Brennkammer 7 und die Nachschaltheizflache 9 jeweils die Hälfte oder angenähert die halbe Länge des doppelwandigen Rohres 5 ein, wobei die Länge L des Behälters 1 im wesentlichen dem doppelten Durchmesser D entspricht und der Innendurchmesser D1 des Rohres 5 zwei- bis dreimal kleiner ist als der Durchmesser D des Behälters 1. Bei einem Brauchwasservolumen von ca. 100 bis 120 Ltr. ist dieser Wärmeerzeuger für eine Leistungsgröße von ca. 12 KW ausgelegt und stellt sich trotz des integrierten Kleinheizkessels, wie ersichtlich, als ein Gerät mit hohem Schlankheitsgrad dar. Um die Wärme der nach unten abströmenden Abgase im Bereich der Nachschaltheizflache 9 besser auszunutzen, ist im doppelwandigen Rohr 5 unterhalb der Brennkammer 7 ein Verdrängerkörper angeordnet, der vorteilhaft in Weiterbildung als zusätzliche und durchströmbare Nachschaltheizflache 9' ausgebildet ist, die am unteren Ende den Rücklaufanschluß 8 aufweist und die abströmseitig mit dem doppelwandigen Rohr 5 in Verbindung steht.In the embodiment shown in Fig. 1, the combustion chamber 7 and the secondary heating surface 9 each take up half or approximately half the length of the double-walled pipe 5, the length L of the container 1 being essentially twice the diameter D and the inner diameter D 1 of the pipe 5 being two to three times smaller than the diameter D of the container 1. With a domestic water volume of approx. 100 to 120 liters, this heat generator is designed for an output of approx. 12 KW and, despite the integrated small boiler, is, as can be seen, a device with a high degree of slenderness. In order to better utilize the heat of the exhaust gases flowing downwards in the area of the secondary heating surface 9, a displacement body is arranged in the double-walled pipe 5 below the combustion chamber 7, which is advantageously designed as an additional and flow-through secondary heating surface 9' , which has the return connection 8 at the lower end and which is connected to the downstream side with the double-walled pipe 5.
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Die Verbindung zwischen dieser Nachschaltheizflache 9' und dem doppelwandigen Rohr 5 ist dabei durch einen Überströmsteg 9" hergestellt, der sich über die ganze Länge der Nachschaltheizflache 9' erstrecken kann.The connection between this secondary heating surface 9' and the double-walled pipe 5 is made by an overflow web 9", which can extend over the entire length of the secondary heating surface 9'.
Gemäß Fig. 2 kann die Nachschaltheizf lache 9' aber auch in Form eines schraubenlinienförmig gewendelten Rohres 9'' ' ausgebildet sein, wobei der Durchströmquerschnitt des Rohres 9''' nur 1 bis 2 cm2 beträgt, um möglichst hohe Durchströmgeschwindigkeiten zu erreichen. Soweit dies die Raumverhältnisse und der Durchmesser des Rohres 9''' zulassen, können auch zwei Rohrschlangen vorgesehen werden, die gemeinsam am Rücklaufanschluß 8 angeschlossen sind, aber beide oben, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Übergang 22 zum Rohr 5 haben, um im Rohr 9'1' etwaige DampfSammlung zu vermeiden, mit einer inneren und äußeren Wendel ausgebildet sein. Sowohl bei einer Ausbildung der Nachschaltheizflache 9' in Form eines durchströmbaren Verdrängerkörpers, als auch in Form eines gewendelten Rohres 9''' werden diese so geformt, daß sich der Durchströmspalt 22 für die Heizgase von oben nach unten verengt. According to Fig. 2, the downstream heating surface 9' can also be designed in the form of a helically coiled pipe 9''' , the flow cross-section of the pipe 9''' being only 1 to 2 cm2 in order to achieve the highest possible flow speeds. As far as the spatial conditions and the diameter of the pipe 9''' allow, two pipe coils can also be provided, which are connected together to the return connection 8, but both have a transition 22 to the pipe 5 at the top, as shown in Fig. 2, in order to avoid any accumulation of steam in the pipe 9' 1 ' , and are designed with an inner and outer coil. Both when the downstream heating surface 9' is designed in the form of a flow-through displacer body and in the form of a coiled pipe 9''' , these are shaped in such a way that the flow gap 22 for the heating gases narrows from top to bottom.
Bei beiden Ausführungsformen sind die Außenwand 5" des Rohres 5 über ihre ganze Länge und die Innenwand 5' mindestens im Bereich der Nachschaltheizflache 9, 9' vorteilhaft als Wellrohre ausgebildet. Abströmseitig ragtIn both embodiments, the outer wall 5" of the pipe 5 over its entire length and the inner wall 5' at least in the area of the downstream heating surface 9, 9' are advantageously designed as corrugated pipes. On the downstream side,
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die Innenwand 5' des doppelwandigen Rohres 5 unten aus dem Boden 10 des Behälters 1 heraus, ist mit einem von der Nachschaltheizflache 9' durchgriffenen Schrägboden 11 versehen, und an dessen tiefster Stelle 12 ist der Abgafestutzen 13 mit Kondensatabfluß 14 angesetzt, wodurch der Wärmeerzeuger ohne großen zusätzlichen Aufwand mit Brennwert-Funktion betrieben werden kann.the inner wall 5' of the double-walled pipe 5, which protrudes from the bottom 10 of the container 1, is provided with a sloping bottom 11 through which the secondary heating surface 9' passes, and at its lowest point 12 the discharge nozzle 13 with condensate drain 14 is attached, whereby the heat generator can be operated with condensing function without great additional effort.
Wie ohne weiteres aus Fig. 1, 2 erkennbar, bilden vorteilhaft das doppelwandige Rohr 5 mit der Brennkammer 7, der Nachschaltheizflache 9, 9', dem Abgasstutzen 13 und den Vor- und Rücklauf anschlüssen 6, 8 eine in die Böden 10, 10' flüssigkeitsdicht einbindbare Baueinheit, die vorgefertigt in einfacher Weise in den Behälter 1 eingesetzt werden kann. Zweckmäßig ist dafür das doppelwandige Rohr 5 an seinen Enden mit Anschlußscheiben 15 versehen, die flüssigkeitsdicht an den Böden 10, 10' des Behälters 1 angeschlossen sind, was durch Einschweißen erfolgt, wofür aber ggf. sogar auch Flanschanschlüsse vorgesehen werden können.As can be seen from Fig. 1, 2, the double-walled pipe 5 with the combustion chamber 7, the secondary heating surface 9, 9', the exhaust gas nozzle 13 and the flow and return connections 6, 8 advantageously form a structural unit that can be integrated into the bases 10, 10' in a liquid-tight manner and that can be easily inserted into the container 1 in a prefabricated manner. For this purpose, the double-walled pipe 5 is expediently provided with connection disks 15 at its ends, which are connected to the bases 10, 10' of the container 1 in a liquid-tight manner, which is done by welding, but for which flange connections can also be provided if necessary.
Um die Wärmeabgabe an das Heizungswasser zu erhöhen, besteht gemäß Fig. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß oben im Behälter 1 ein Durchlauferhitzer 16 für das Brauchwasser angeordnet ist, der einerseits mit dem Vorlaufanschluß 6 und andererseits mit dem obersten Bereich des doppelwandigen Rohres 5 in Verbindung steht.In order to increase the heat transfer to the heating water, an advantageous further development according to Fig. 2 consists in that a continuous flow heater 16 for the domestic water is arranged at the top of the tank 1, which is connected on the one hand to the flow connection 6 and on the other hand to the uppermost area of the double-walled pipe 5.
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Die in Fig. 2 über dem Dreiwegeventil 18 dargestellten Schaltstellungen I-II lassen folgende Betriebsweisen zu:The switching positions I-II shown in Fig. 2 above the three-way valve 18 allow the following operating modes:
I nur die Heizung 21 wird beaufschlagt
- II nur Brauchwassererhitzung.I only the heater 21 is actuated
- II only domestic water heating.
Auch bei der Schaltstellung I steht warmes Brauchwasser zur Verfügung, das jedoch dabei nicht vorrangig erwärmt wird.Warm domestic water is also available in switch position I, but it is not heated as a priority.
Claims (13)
daß das Rohr (5) als doppelwandiges Rohr (5) mit oben angeordnetem Vorlaufanschluß (6) ausgebildet ist, wobei im oberen Teil des Rohres (5) die Brennkammer (7) mit der darin befindlichen Heizeinrichtung (4) angeordnet ist und der untere Teil des Rohres (5) als mit dem Rücklaufanschluß (8) versehene Nachschaltheizflache (9) ausgebildet ist.characterized,
that the pipe (5) is designed as a double-walled pipe (5) with a flow connection (6) arranged at the top, the combustion chamber (7) with the heating device (4) located therein being arranged in the upper part of the pipe (5) and the lower part of the pipe (5) being designed as a secondary heating surface (9) provided with the return connection (8).
dadurch gekennzeichnet,2. Heat generator according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Heat generator according to claim 1 or 2,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,4. Heat generator according to one of claims 1 to 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Heat generator according to one of claims 1 to 4,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,6. Heat generator according to claim 5,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,7. Heat generator according to claim 6,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,8. Heat generator according to claim 6,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,9. Heat generator according to one of claims 6 to 8,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,10. Heat generator according to one of claims 1 to 7,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,12. Heat generator according to claim 11,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,13. Heat generator according to one of claims 1 to 12,
characterized,
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Cited By (4)
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- 1991-05-31 DE DE9116438U patent/DE9116438U1/en not_active Expired - Lifetime
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