EP0408788B1 - Vorrichtung, bestehend aus Wärmetauscher mit integriertem Wärmespeicher zur Brauchwasserentnahme - Google Patents

Vorrichtung, bestehend aus Wärmetauscher mit integriertem Wärmespeicher zur Brauchwasserentnahme Download PDF

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EP0408788B1
EP0408788B1 EP89113303A EP89113303A EP0408788B1 EP 0408788 B1 EP0408788 B1 EP 0408788B1 EP 89113303 A EP89113303 A EP 89113303A EP 89113303 A EP89113303 A EP 89113303A EP 0408788 B1 EP0408788 B1 EP 0408788B1
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heat exchanger
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Karl-Hermann Müschenborn
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MUESCHENBORN, KARL-HERMANN
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/06—Casings, cover lids or ornamental panels, for radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply

Definitions

  • the present invention relates to a device with a heat exchanger from a plurality of plate radiators through which heating water flows, in a closed housing, which has a hand controller in a heating flow, a cold water inlet and a hot water outlet in a service water line.
  • Such a device is known from DE-A-3211 376.
  • This device has the disadvantage that a precise and rapid control of the heating water inflow is not possible in connection with the amount of used water withdrawn.
  • Another disadvantage of the device mentioned is the lack of mechanical strength and stability.
  • a control device for central heating systems with a hot water supply is proposed.
  • the control device relates to a thermostat, which causes the distribution of the heating water in the flow, causing part of the heating water through a heat exchanger is conducted, which is arranged in the pipe system for heating domestic water.
  • the heat exchanger for domestic water heating is arranged separately. This is complex and therefore expensive.
  • this type of apparatus arrangement and control is disadvantageous because the heating flow is conducted in quantities into the heat exchanger, which is not integrated in the space heater.
  • the utilization of the energy contained in the heat storage for space heating if no hot water is drawn is not intended. It also takes a long time to heat the process water to 60 degrees Celsius, for example, if the tap line is between 2 and 12 meters long, the waiting time is between 10 and 50 seconds. It takes a long time to heat the process water to 60 degrees Celsius.
  • a pipe system for hot water heating according to GB-A-20 133 13 is known, where it is proposed to arrange the pipe system within a space heater.
  • the pipe system is arranged in the heat exchange chamber, which is filled with a liquid medium. This results in poor heat transfer because the heat must be conducted through this liquid, still medium and also through the wall of the pipe system for the domestic water.
  • there are pressure losses in this pipe system which also leads to a deterioration in the heat transfer.
  • the arrangement of a pipe system for hot water heating is structurally complex and therefore expensive, especially since the material of this pipe system must be corrosion-resistant, in accordance with the legal provisions, e.g. a food regulation.
  • the invention has for its object to improve the device known from DE-A-3211 376 so that a precise and rapid control of the heating water supply is possible.
  • the housing 2 encloses the pressure-resistant process water space in which the process water flowing through is heated.
  • the heating takes place by heat exchange from the plate radiators 1, through which heating water flows.
  • two plate radiators 1 are arranged within the housing 2.
  • the number of these panel radiators can be of any size.
  • the plate radiators are connected to one another by the stiffening plates 3, specifically at the welding points 3.1, for example by spot welding. These stiffening plates 3 are interconnected by means of a connecting rod 4. This arrangement increases stability.
  • the stiffening plates 3 absorb the compressive forces caused by the line pressure of the process water can be exerted on the housing 2.
  • the housing 2 is formed from the panel 2.1.
  • the plate radiators have a corrugated surface formed by the vertical heating water flow channels.
  • Insulation 2.2 is attached to the outside of the cladding 2.1, for example in the form of insulating mats.
  • the body formed in this way is provided with an outer cladding 8, which is attached to the side surfaces, on the outside of the insulation 2.2 and which, for example, consists of slats 8.1. can exist, which are used in the direction of arrow 8.2.
  • a vent slide 10 is provided in the upper part thereof, which permits the exit of the covection heat flow rising between the outer wall of the plate heating element 1 and the insulation 2.2 to be regulated. In this way it is possible, in times when no space heating is required, by closing the ventilation slide 10, to only need heating water energy to use the domestic water.
  • the control device consists of the remote sensor 13, which is arranged in the cold water inflow 5, the gas-filled capillary tube 16 which is connected to the remote sensor 13, the capillary tube 13 being laid outside the housing 2.
  • the remote sensor 13 is designed as a temperature sensor. When the temperature of the water in the housing 2 rises, the gas in the capillary tube 16 expands and acts on a passage element arranged in the hand controller 9, which then closes the heating flow 14. The response time for this is a maximum of 7 seconds. Conversely, the heating flow 14 is opened within 7 seconds when hot water is withdrawn from the hot water line 6, since cold water thereby enters the cold water supply 5 and thus cools the remote sensor 13.
  • the hand control 9 with the passage element mentioned is known.
  • the hand controller 9 is arranged in the heating flow 14.
  • a manually adjustable thermostatic valve for setting the room temperature and the passage element mentioned are arranged in its housing and open or close the heating water inflow independently of the thermostatic valve.
  • the cold water inflow 5 is always open.
  • the hot water drain 6 is attached to the top of the housing 2.
  • the connections on the service water side are arranged at the top and bottom and the heating side on the side of the housing 2.
  • the heating flow 14 is arranged on the plate radiators 1 at the upper, front end of the housing 2 in the area in which the hot water drain 6 is also attached.
  • the heating return 15 is arranged below the heating flow 14.
  • the hot water to be heated flows in the direction of arrows 7 through the heat exchange chamber in the housing 2 according to the counterflow principle.
  • the device is always ready for operation.
  • the outer cladding 8 and the insulation 2.2 are provided, a manually operable ventilation slide 10 being arranged in the upper part of the outer cladding in order to be able to regulate the room temperature individually.
  • the hand controller 9 For room heating, the hand controller 9 is set to a desired room temperature and the ventilation slide 10 is opened. The domestic water in the housing 2 is heated in accordance with the heating water temperature. The thermostatic valve in the hand controller 9 opens and closes the heating flow 14 in order to keep the room temperature constant.
  • the hot water supply is still secured by the desired hot water temperature being set using the hand controller 9.
  • the average warm-up time of the one in the housing 2 Process water is a maximum of 10 minutes after commissioning the device.
  • the temperature of the process water in the housing 2 is about 40 to 60 degrees higher than the room temperature.
  • the fully assembled housing 2 can be placed on brackets 12 and fastened with frame 11. After the insulation 2.2 and the slats 8.1 have been introduced, the front parts and the upper part with the ventilation slide 10 are inserted.
  • the device is of particular importance due to the use of small-volume radiators, which are fed by central heating or district heating plants, and when they are used, domestic water can be drawn off.
  • FIGS. 3 and 4 the device is designed according to the countercurrent principle with regard to the arrangement of the stiffening plates 3, while FIGS. 5 and 6 show an alternative arrangement and design of the stiffening plates 3 for forced circulation.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Wärmetauscher aus mehreren, von Heizwasser durchflossenen Plattenheizkörpern in einem geschlossenen Gehäuse, das einen Handregler in einem Heizungsvorlauf, einen Kaltwasserzulauf und einen Warmwasserablauf in einer Brauchwasserleitung aufweist.
  • Eine derartige Vorrichtung ist nach der DE-A-3211 376 bekannt. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß eine genaue und schnelle Regelung des Heizwasserzuflusses in Zusammenhang mit der entnommenen Brauchwassermenge nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil der genannten Vorrichtung ist die fehlende mechanische Festigkeit und Stabilität.
  • Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Durchlauferhitzers besteht darin, daß bei gewünschter Erhöhung der Raumtemperatur der betreffende Heizwasserkanal erst aufgeheizt werden muß, wodurch zeitweilig ein Absinken der Temperatur im Brauchwasserkanal erfolgt.
  • In der DE-A- 35 412 57 ist eine Regelvorrichtung für Zentralheizungsanlagen mit Warmwasservorrat vorgeschlagen. Die Regelvorrichtung bezieht sich auf einen Thermostaten, der die Verteilung des Heizwassers im Vorlauf bewirkt, wodurch ein Teil des Heizwassers durch einen Wärmetauscher geleitet wird, der im Rohrsystem für die Erwärmung von Brauchwasser angeordnet ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Wärmtauscher für die Brauchwassererwärmung separat angeordnet. Dies ist aufwendig und damit teuer. Außerdem ist diese Art der apparativen Anordnung und Regelung nachteilig, weil der Heizungsvorlauf mengenmäßig in den Wärmetauscher geleitet wird, der nicht in den Raumheizkörper integriert ist. Die Verwertung der im Wärmespeicher enthaltenen Ernergie zur Raumheizung, wenn kein Brauchwasser entnommen wird, ist nicht vorgesehen. Auch wird eine lange Zeit benötigt, um das Brauchwasser auf 60 Grad Celsius zu erwärmen, z.B. ergibt sich bei einer Länge der Zapfleitung zwischen 2 und 12 Metern eine Wartezeit zwischen 10 und 50 Sekunden. So wird eine lange Zeit benötigt, um das Brauchwasser auf 60 Grad Celsius zu erwärmen.
  • Bekannt ist ein Rohrsystem für die Brauchwassererwärmung gemäß GB-A- 20 133 13, wo vorgeschlagen wird, das Rohrsystem innerhalb eines Raumheizkörpers anzuordnen. Das Rohrsystem ist im Wärmetauschraum angeordnet, der mit einem flüssigen Medium gefüllt ist. Dadurch ergibt sich ein schlechter Wärmeübergang, weil die Wärme durch dieses flüssige, ruhende Medium und zusätzlich durch die Wandung des Rohrsystems für das Brauchwasser geleitet werden muß. Außerdem ergeben sich in diesem Rohrsystem Druckverluste, welcher Umstand ebenfalls zu einer Verschlechterung des Wärmeübergangs führt. Außerdem ist die Anordnung eines Rohrsystems für die Brauchwassererwärmung konstruktiv aufwendig und dsehalb teuer, zumal das Material dieses Rohrsystems korrosionsbeständig sein muß, entsprechend den gesetzlichen Bestimmungen, z.B. einer Lebenmittelverordnung.
  • Wie sich in der Praxis gezeigt hat, sind Rohrsysteme zur Brauchwassererwärmung im Wärmetauschraum insgesamt nachteilig. Deshalb haben sie in der Praxis keinen Eingang gefunden. Diese bekannte Vorrichtung ist abgestimmt auf zwei parallel zueinander angeordnete Heizplatten in einem Wärmetauschraum, der offenbar nicht zur Aufnahme von Überdruck geeignet ist. Außerdem ist vorgesehen, daß ein zusätzlicher Heizköper im Wärmetauschraum angeordnet werden kann. Dies macht deutlich, daß nicht damit gerechnet werden kann, daß die Heizwasserenergie zur Brauchwassererwärmung ausreicht. Als Regeleinrichtung wird hierbei ein Thermostat innerhalb des Wasserraums vorgeschlagen, der auf das Ventil für den Heizwasserzulauf wirkt, um im Wasserraum stets gleiche Temperatur zu erzielen. Diese Regeleinrichtung weist Nachteile auf. So ist keine Verkleidung der Plattenheizköper zur Raumseite hin vorgesehen, wodurch bei hohen Außentemperaturen, bei denen keine Raumheizung gewünscht wird, die Plattenheizkörper den Raum aufheizen, denn das erwähnte Ventil für den Heizungsvorlauf bleibt solange geöffnet, bis die gewünschte Brauchwassertemperatur erreicht ist. Dies ist in hohem Maße unkomfortabel und unwirtschaftlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nach der DE-A-3211 376 bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß eine genaue und schnelle Regelung des Heizwasserzulaufes möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer mit der neuen Vorrichtung ausgestatteten Hausanlage,
    Fig. 2
    eine Darstellung einer mit der neuen Vorrichtung versehenen Naßzelle,
    Fig. 3
    eine schematische, perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 4
    einen Querschnitt der Vorrichtung,
    Fig. 5
    zwei Ansichten von Versteifungsblechen
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung des Durchflusses des zu erwärmenden Brauchwassers durch die Vorrichtung
    Fig. 7
    eine perspektivische Darstellung der Außenverkleidung,
    Fig. 8
    eine perspektivische Darstellung des Gehäuses,
    Fig. 9
    eine Seitenansicht der Darstellung gemäß Fig.8,
    Fig.10
    eine Frontansicht der Vorrichtung ohne Außenverkleidung,
    Fig.11
    einen Teilquerschnitt I-I eines Plattenheizkörpers gemäß Fig.10,
    Fig.12
    eine perspektivische Darstellung einer Anordnung der Vorrichtung auf Konsolen,
    Fig.13
    eine perspektivische Darstellung einer auf Rahmen und Konsolen angebrachten Vorrichtung,
    Fig.14
    eine perspektivische Darstellung der Isolierung,
    Fig.15
    eine Seitenansicht der Vorrichtting
    Fig.16
    eine Darstellung des Vorganges des Einbringens der Lamellen,
    Fig.17
    eine ergänzende Darstellung der Montage der Vorrichtung,
    Fig.18
    eine Darstellung der seitlichen Verkleidung der Vorrichtung und
    Fig.19
    eine Seitenansicht der Vorrichtung.
  • Das Gehäuse 2 umschließt den druckfesten Brauchwasserraum, in dem durchfließendes Brauchwasser erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt durch Wärmetausch von den Plattenheizkörpern 1, die von Heizwasser durchströmt werden. In der Regel sind zwei Plattenheizkörper 1 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Die Anzahl dieser Plattenheizkörper kann beliebig groß sein. Die Plattenheizkörper sind miteinander durch die Versteifungsbleche 3 verbunden und zwar an den Schweißstellen 3.1, z.B. durch Punktschweißen. Diese Versteifungsbleche 3 sind untereinander mittels einer Verbindungsstange 4 verbunden. Diese Anordnung erhöht die Stabilität. Die Versteifungsbleche 3 nehmen die Druckkräfte auf, die durch den Leitungsdruck des Brauchwassers auf das Gehäuse 2 ausgeübt werden. Das Gehäuse 2 wird gebildet aus der Verkleidung 2.1. Die Plattenheizkörper weisen eine, durch die Vertikalen Heizwasser-Durchflußkanäle gebildete, gewellte Oberfläche auf.
  • Außen an der Verkleidung 2.1 ist eine Isolierung 2.2 angebracht, z.B. in Form von Isoliermatten. Der auf diese Weise gebildete Körper ist mit einer Außenverkleidung 8 versehen, die an den Seitenflächen, außen auf der Isolierung 2.2 angebracht ist und die z.B. aus Lamellen 8.1. bestehen kann, die in Richtung des Pfeiles 8.2 eingesetzt werden. Auf der Oberseitr der Außenverkleidung 8 ist in deren Oberteil ein Lütungsschieber 10 vorgesehen, der es gestattet, den Austritt der zwischen der Außenwand der Plattenheizkörper 1 und der Isolierung 2.2 aufsteigenden Kovektionswärmestrom zu regulieren. Auf diese Weise ist es möglich, in Zeiten, in denen keine Raumheizung erforderlich ist, durch Schließen des Lüftungsschiebers 10, Heizwasserenergie lediglich zur Nutzung des Brauchwassers zu benötigen. Die Regeleinrichtung besteht aus dem Fernfühler 13, der im Kaltwasserzufluß 5 angeordnet ist, dem gasgefüllten Kapillarrohr 16 das mit dem Fernfühler 13 verbunden ist, wobei das Kapillarrohr 13 außerhalb des Gehäuses 2 verlegt ist. Der Fernfühler 13 ist als Temperaturfühler ausgebildet. Bei Temperaturerhöhung des Wassers im Gehäuse 2 dehnt sich das im Kapillarrohr 16 befindliche Gas aus und wirkt auf ein, im Handregler 9 angeordnetes Durchlasselement, das sodann den Heizungsvorlauf 14 schließt. Die Ansprechzeit hierfür beträgt maximal 7 Sekunden. Umgekehrt wird der Heizungsvorlauf 14 innerhalb von 7 Sekunden geöffnet, wenn aus der Brauchwasserleitung 6 Warmwasser entnommen wird, da dadurch kaltes Wasser in die Kaltwasserzufuhr 5 eintritt und somit den Fernfühler 13 abkühlt. Der Handregler 9 mit dem
    erwähnten Durchlaßelement ist bekannt. Der Handregler 9 ist im Heizungsvorlauf 14 angeordnet. In seinem Gehäuse ist ein von Hand verstellbares Thermostatventil zur Einstellung der Raumtemperatur und das erwähnte Durchlaßelement angeordnet, das unabhängig vom Thermostatventil den Heizwasserzufluß öffnet bzw. schließt.
  • Der Kaltwasserzufluß 5 ist immer geöffnet. Der Warmwasserabfluß 6 ist oben am Gehäuse 2 angebracht. Die brauchwasserseitigen Anschlüsse sind oben und unten und die heizungsseitigen seitlich am Gehäuse 2 angeordnet.
  • Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist der Heizungsvorlauf 14 an den Plattenheizkörpern 1 am oberen, stirnseitigen Ende des Gehäuses 2 in dem Bereich angeordnet, in dem auch der Warmwasserabfluß 6 angebracht ist. Der Heizungsrücklauf 15 ist unterhalb des Heizungsvorlaufs 14 angeordnet. Somit durchströmt das zu erwärmende Brauchwasser in Richtung der Pfeile 7 den Wärmetauschraum im Gehäuse 2 nach dem Gegenstromprinzip.
  • Ist die Heizungsanlage eingeschaltet, ist die Vorrichtung immer betriebsbereit. Zur Vermeidung unerwünschter Raumheizung sind die Außenverkleidung 8 und die Isolierung 2.2 vorgesehen, wobei im Oberteil der Außenverkleidung ein von Hand betätigbarer Lüftungsschieber 10 angeordnet ist, um die Raumtemperatur individuell regeln zu können.
  • Es sind zwei Betriebsarten möglich, nämlich mit oder ohne Raumheizung, wobei in jedem Fall erwärmtes Brauchwasser entnommen werden kann.
  • Zur Raumheizung wird der Handregler 9 auf eine gewünschte Raumtemperatur eingestellt und der Lüftungsschieber 10 geöffnet. Das Brauchwasser im Gehäuse 2 ist entsprechend der Heizwassertemperatur erwärmt. Das Thermostatventil im Handregler 9 öffnet und schließt den Heizungsvorlauf 14, um die Raumtemperatur konstant zu halten.
  • Wird keine Raumheizung benötigt, ist die Brauchwasserversorgung trotzdem gesichert, indem die gewünschte Brauchwassertemperatur mittels des Handreglers 9 eingestellt werden kann.
  • Die durchschnittliche Aufwärmezeit des im Gehäuse 2 befindlichen Brauchwassers beträgt nach Inbetriebnahme der Vorrichtung maximal 10 Minuten. Die Temperatur des Brauchwassers im Gehäuse 2 ist um etwa 40 bis 60 Grad höher als die Raumtemperatur.
  • Das fertig montierte Gehäuse 2 kann auf Konsolen 12 aufgestellt und mit Rahmen 11 befestigt werden. Nach dem Einbringen der Isolierung 2.2 und er Lamellen 8.1 werden die Frontteile und das Oberteil mit dem Lüftungsschieber 10 eingesetzt.
  • Die Vorrichtung hat besondere Bedeutung durch Anwendung kleinvolumiger Heizkörper, die von Zentralheizungen oder Fernkraftheizwerken gespeist werden und bei deren Einsatz Brauchwasser entnommen werden kann.
  • In Fig.3 und Fig.4 ist die Vorrichtung bezuglich der Anordnung der Versteifungsbleche 3 nach dem Gegenstromprinzip ausgebildet, während Fig.5 und Fig.6 eine alternative Anordnung und Ausführung der Versteifungsbleche 3 für Zwangsumlauf zeigen.

Claims (1)

  1. Vorrichtung mit einem Wärmetauscher aus mehreren, von Heizwasser durchflossenen Plattenheizkörpern (1) in einem geschlossenen Gehäuse (2), das einen Handregler (9) in einem Heizungsvorlauf (14), einen Kaltwasserzulauf (5) und einen Warmwasserablauf in einer Brauchwasserleitung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaltwasserzulauf (5) ein Fernfühler (13) angeordnet ist, der über ein außerhalb des Gehäuses (2) angeordnetes gasgefülltes Kapillarrohr (16) mit dem Handregler (9) verbunden ist, der den Heizungsvorlauf (14) in Abhängigkeit von der Temperatur im Kaltwasserzulauf (5) innerhalb von 7 Sekunden öffnet, bzw. schließt.
    daß die brauchwasserseitigen Anschlüsse oben und unten am Gehäuse (2) angeordnet sind,
    daß mehrere Versteifungsbleche (3) mit dem Gehäuse (2) und untereinander durch eine Verbindungsstange (4) fest verbunden sind,
    daß das Gehäuse (2) aus einer Verkleidung (2.1) besteht, auf der eine Isolierung (2.2) angebracht ist und
    daß im Oberteil der Verkleidung (2.1) ein Lüftungsschieber (10) angeordnet ist, der zur Regelung der Raumtemperatur geöffnet und zur Regelung der Brauchwassertemperatur geschlossen ist.
EP89113303A 1989-07-20 1989-07-20 Vorrichtung, bestehend aus Wärmetauscher mit integriertem Wärmespeicher zur Brauchwasserentnahme Expired - Lifetime EP0408788B1 (de)

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