EP1842011A1 - Kombiniertes heizungs-/brauchwassersystem für mobile anwendungen - Google Patents
Kombiniertes heizungs-/brauchwassersystem für mobile anwendungenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen mit einem Heizspeicher (12), mindestens einem integ- rierten Brauchwasserspeicher (14) und einer Heizeinheit. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Heizeinheit ein horizontal angeordneter Brenner (24) für die Verbrennung flüssiger Brennstoffe ist, wobei der Brenner in einem Brennerraum (16) angeordnet ist, und der Brennerraum (16) und der mindestens eine integrierte Brauchwasserspeicher (14) im Wesentlichen vollständig vom Heizspeicher (12) umschlossen sind und der Brenner (16) unterhalb des mindestens einen integrierten Brauchwasserspeichers (14) angeordnet ist.
Description
Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem für mobile Anwendungen
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem für mobile Anwendungen mit einem Heizspeicher, mindestens einem integrierten Brauchwasserspeicher und einer Heizeinheit.
Bei bekannten kombinierten Heizungs-/Brauchwassersystemen für mobile An- Wendungen, insbesondere für Fahrzeuge wie Wohnmobile, Wohnwagen oder Wasserfahrzeuge erfolgt die Erwärmung des Heizwassers häufig über einen Gasbrenner, der entweder direkt unter dem Behälter, der mit Heizungswasser gefüllt ist, angeordnet ist oder aber eine Heizspirale erhitzt, durch die dann Heizungswasser direkt zu den Radiatoren oder zu einem Zwischenspeicher strömt. Die für den Einsatz von Gasbrennern erforderlichen Gase müssen in speziellen Behältern in Kraftfahrzeugen mitgeführt werden, was häufig aus Platzgründen nicht wünschenswert ist
Eine zweite Möglichkeit ist die Erwärmung des Heizwassers mit Hilfe einer elektri- sehen Widerstandsheizung. Die Erhitzung des Heizsystems durch elektrischen Strom ist in mobilen Systemen jedoch in der Regel nur aus Fahrzeugbatterien möglich. Wegen der erforderlichen Heizleistung wird jedoch in diesem Fall die Batteriekapazität sehr schnell erschöpft.
Um diese Probleme zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinheit ein horizontal angeordneter Brenner für die Verbrennung flüssiger Brennstoffe ist, der in einem Brennerraum angeordnet ist, wobei der Brennerraum
und der mindestens eine integrierte Brauchwasserspeicher im Wesentlichen vollständig vom Heizspeicher umschlossen sind und der Brenner unterhalb des mindestens einen integrierten Brauchwasserspeichers angeordnet ist.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, dass ein bereits für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stehendes Energiemedium, also in der Regel Dieselkraftstoff oder Benzin, auch für die Erwärmung des Heizsystems und des Brauchwarmwassers eingesetzt wird, und so auf die Benutzung weiterer Medien wie Gas oder von Energiespeichern wie Fahrzeugbatterien für diesen Zweck verzichtet werden kann.
Dieses kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem greift nur auf die bereits in einem Kraftfahrzeug vorhandene Fahrzeugbatterie für die elektrische Energie für Antrieb und Steuerung sowie auf Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Nutzung als Brennstoff zurück. Weitere Energieressourcen werden nicht benötigt.
Da der Heizspeicher im Wesentlichen die äußere Hülle des gesamten kombinierten Heizungs-/Brauchwassersystems bildet, geht die Abwärme des Brenners und des integrierten Brauchwasserspeichers unmittelbar auf den Heizspeicher über und kann vom kombinierten Heizungs-/Brauchwassersystem genutzt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der mindestens eine Brauchwasserspeicher im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders mit einer Mittelachse, wobei die Mittelachse horizontal angeordnet ist. Die Wärmeenergie aus dem horizontal angeordneten Brennerraum kann so unmittelbar auf den über dem Brennerraum horizontal angeordneten Brauchwasserspeicher übertragen werden.
Vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Brauchwasserspeicher im Wesentlichen kugelförmig ist. Die Wärmeverluste des gesamten kombinierten Heizungs- /Brauchwassersystems werden dann noch weiter minimiert.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu- tert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird. Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1 das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem für mobile Anwendungen in einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
Figur 2 einen Längsschnitt durch das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem für mobile Anwendungen in der ersten Ausführungsform,
Figur 3 einen Querschnitt durch das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem für mobile Anwendungen in der ersten Ausführungsform in Richtung auf die Linie IH-III der Figur 2, und
Figur 4 einen Querschnitt durch das kombinierte Heizungs~/Brauchwassersystems für mobile Anwendungen in einer zweiten Ausführungsform.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem 10 für mobile Anwendungen in einer ersten Ausführungsform.
In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht des kombinierten Heizungs- /Brauch wassersystems 10 mit einem Heizspeicher 12, einem in den Heizspeicher integrierten Brauchwasserspeicher 14 und einem darunter angeordneten Brennerraum 16 dargestellt.
Der in Figur 1 schraffiert dargestellte Brauchwasserspeicher 14 ist im Wesentlichen kreiszylinderförmig mit einer horizontal angeordneten Mittelachse 18 und weist einen Einlaufstutzen 20 zur Zufuhr von kaltem Wasser und einen Auslaufstutzen 22 zum Entnehmen von Warmwasser auf.
Wie insbesondere in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ist der unterhalb des Brauchwasserspeichers 14 angeordnete Brennerraum 16 durch eine Wärmeübertragereinrichtung 42 vom Heizspeicher getrennt. In dem Brennerraum 16 ist ein Brenner 24 angeordnet. Der Brenner 24 hat einen Brennerkopf 26, eine Brennkammer 28 und einen Abgasaustrittsstutzen 30. Die Brennkammer 28 hat eine Brennkammerwand 40, die die Brennkammer 28 von einem äußeren Ringraum 29 trennt. Dem Brenner 24 wird Luft und über eine (nicht dargestellte) Brennstoffleitung flüssiger Brennstoff zugeführt und in der Brennkammer 28 in einer Flamme 32 verbrannt. Die verbrannten Abgase treten am Abgasstutzen 30 wieder aus.
Der Heizspeicher 12 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, wobei, wie insbesondere in Figur 3 gut zu sehen ist, der obere Teil des Heizspeichers 12 der Form des Brauchwasserspeichers 14 angepasst und die maximale Breite des Heizspeichers 12 nur geringfügig größer als der Durchmesser D1 des Brauchwas- serspeichers 14 ist. Nach unten hin nimmt die Breite des Heizspeichers 12 kontinuierlich ab und passt sich in etwa der Form des Brenners 24 bzw. des Brennerraums 16 an. Der Heizspeicher 12 ist so ausgebildet, dass der Brennerraum16 unmittelbar oberhalb einer tiefsten Stelle 33 des Heizspeichers 12 angeordnet ist. Die Form des Heizspeichers 12 bewirkt, dass nur ein vergleichsweise geringes Heizspeichervolumen erforderlich und der Heizspeicher im Wesentlichen die Funktion einer Wärmedämmvorrichtung sowohl für den Brenner 24 als auch für den Brauchwasserspeicher 14 hat. Der Heizspeicher 12 ist über einen Einlaufstutzen 34 und einen Auslaufstutzen 36 mit einer (nicht dargestellten) Heizungsanlage, z. B. mit Heizungsradiatoren, verbunden. Im Heizspeicher 12 befindet sich eine Wasser-Glykol-Mischung 38. Damit kann auf eine Entleerung des Heizspeichers 12 in den Wintermonaten verzichtet werden, was insbesondere bei Fahrzeugen, die im Freien abgestellt werden, sehr vorteilhaft ist.
Im Folgenden soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen kombinierten Hei- zungs-/Brauchwassersystems 10 detailliert beschrieben werden:
In dem Brenner 24 wird über die (nicht dargestellte) Brennstoffleitung flüssiger Brennstoff zugeführt und dieser in der Brennkammer 28 zur Brennerflamme 32 verbrannt. Die heißen Abgase werden dann, wie am besten in Figur 2 zu sehen ist, im Brennerraum 16 umgelenkt und strömen in Richtung des Pfeils A im Ring- räum 29 zwischen der Brennkammerwand 40 und der Wärmeübertragereinrichtung 42 dem Abgasstutzen 30 zu, von wo aus sie ins Freie gelangen. Über die Wärmeübertragereinrichtung 42 des Brennerraums 16 wird das Wasser-Glykol- Gemisch 38 zuerst im Heizspeicher 12 erwärmt und die Wärmeenergie dann weiter an dem Brauchwasserspeicher 14 abgegeben. Das Wasser-Glykol-Gemisch 38 im Heizspeicher 12 und das Brauchwasser im Brauchwasserspeicher 14 wird dann solange aufgeheizt, bis über ein (nicht dargestelltes) Regelungssystem der Brenner 24 wieder abgeschaltet wird.
Über den Auslaufstutzen 22 des Bauchwasserspeichers 14 kann warmes Brauch- wasser entnommen werden, während über den Auslaufstutzen 36 des Heizspeichers 12 Wärmeenergie an (nicht gezeigte) Radiatorsysteme zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums abgegeben werden kann.
Wird keine Heizenergie benötigt, so dient der Heizspeicher 12 allein als Wärme- dämmvorrichtung für den Brauchwasserspeicher 14 (Sommerbetrieb). Das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem 10 hat den Vorteil, dass bei Außerbe- triebnahme des Fahrzeugs im Winter nur der Brauchwasserspeicher 14 entleert werden muss, während das Wasser-Glykol-Gemisch 38 im Heizspeicher 12 verbleiben kann und das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem bei Bedarf sofort wieder betriebsbereit ist. Eine aufwendige Wiederinbetriebnahme des gesamten Systems ist hier nicht erforderlich.
In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Figur 4 dargestellt ist, weist das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem 10 einen zweiten Brauchwasserspei- eher 44 auf, der vorzugsweise die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie der erste Brauchwasserspeicher 14 hat. Die beiden Brauchwasserspeicher 14, 44 sind dabei dicht nebeneinander auf gleicher Höhe mit einem geringen Ab-
stand 46 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht einen kompakten Aufbau des gesamten kombinierten Heizungs-/Brauchwassersystems und damit eine Minimierung der Wärmeverluste.
Diese Ausführungsform ermöglicht eine sequentielle oder parallele Entladung von erstem und zweitem Brauchwasserspeicher 14, 44. Während einer der beiden Speicher 14, 44 geladen wird, kann der andere entladen werden. Nach Entladen von einem der Speicher kann dann ohne Leistungsverlust auf Entladen des zweiten Brauchwasserspeichers umgeschaltet werden. Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform möglich, durch paralleles Entladen der beiden Brauchwasserspeicher 14, 44 auch einen sehr hohen Brauchwasserbedarf zu decken.
Bezugszeichenliste
10 Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem
12 Heizspeicher 14 Brauchwasserspeicher
16 Brennerraum
18 Mittelachse des Brauchwasserspeichers
20 Einlaufstutzen des Brauchwasserspeichers
22 Auslaufstutzen des Brauchwasserspeichers 24 Brenner
26 Brennerkopf
28 Brennkammer
29 Ringraum
30 Abgasstutzen 32 Brennerflamme
33 tiefste Stelle des Heizspeichers
34 Einlaufstutzen des Heizspeichers 36 Auslaufstutzen des Heizspeichers 38 Wasser-Glykol-Mischung 40 Brennkammerwand
42 Wärmeübertragereinrichtung
44 zweiter Brauchwasserspeicher
Claims
1. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen mit einem Heizspeicher (12), mindestens einem integrierten Brauchwasserspeicher (14) und einer Heizeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit ein horizontal angeordneter Brenner (24) für die Verbrennung flüssiger Brennstoffe ist, der in einem Brennerraum (16) angeordnet ist, wobei der Brennerraum (16) und der mindestens eine integrierte
Brauchwasserspeicher (14) im Wesentlichen vollständig vom Heizspeicher (12) umschlossen sind und der Brennerraum (16) unterhalb des mindestens einen integrierten Brauchwasserspeichers (14) angeordnet ist.
2. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Brauchwasserspeicher (14) im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders mit einer Mittelachse (18) hat, wobei die Mittelachse (18) des Brauchwasserspeichers (14) horizontal angeordnet ist.
3. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Brauchwasserspeicher (14) im Wesentlichen kugelförmig ist.
4. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerraum (16) im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders hat.
5. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizspeicher (12) im Wesentlichen die Form eines horizontal angeordneten Zylinders hat.
6. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendun- gen nach einem der Ansprüche 2 bis 3 und einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Brauchwasserspeicher (14) einen Durchmesser D1 und der Brennerraum (16) einen Durchmesser D2 hat, wobei der Durchmesser D1 des mindestens einen Brauchwasserspeichers (14) größer ist als der Durchmesser D2 des Brennerraums (16).
7. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D1 des mindestens einen Brauchwasserspeichers (14) mindestens zweimal größer ist als der Durchmesser D2 des Brennerraums (16).
8. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerraum (16) unmittelbar oberhalb einer tiefsten Stelle (33) des Heizspeichers (12) angeordnet ist.
9. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Heizungs-/Brauchwassersystem (10) einen zweiten Brauchwasserspeicher (44) aufweist.
10. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Brauchwasserspeicher (14, 44) im Wesentlichen die gleiche Form und die gleichen Abmessungen aufweisen.
11. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizspeicher (12) im Bereich des mindestens einen Brauchwasserspeichers (14) bezüglich einer senkrechten Schnittebene seine größte Breite aufweist und die Breite des Heizspeichers (12) zum Brennerraum (16) hin abnimmt.
12. Kombiniertes Heizungs-/Brauchwassersystem (10) für mobile Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizspeicher (12) ein Gemisch aus Wasser und Glykol enthält
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