Warmwasserzentralheizungsanlage. Bei Warmwasserzentralheizungsanlagen, besonders bei kleineren Anlagen, ist man be strebt, mit ein und demselben Kessel Wasser von zwei verschiedenen Temperaturen liefern zu können, und zwar teils heisses Wasser von zum Beispiel 60 bis 80 Grad Temperatur zur Bereitung von warmem Wasser für verschie dene häusliche Verbrauchszwecke, wie z. B. für das Badezimmer, die Geschirreinigung, die Wäsche usw., teils warmes Wasser von gemässigter Temperatur zur Heizung von in den verschiedenen Räumen angebrachten Ra diatoren oder andern Heizkörpern.
Das für Heizzwecke vorgesehene Wasser soll je nach dem Wetter eine Temperatur haben, die zwi schen zum Beispiel 8 und 50 Grad höher liegt als die Zimmertemperatur, wobei jedoch der letztgenannte Fall nur bei sehr kaltem Wet ter, also ziemlich selten vorkommen dürfte. Während des grösseren Teils der Heizungs saison soll diese Übertemperatur des Heiz- wassers ziemlich niedrig sein und sich also von der des Verbrauchswassers beträchtlich unterscheiden, welch letztere das ganze Jahr hindurch, unabhängig vom Wetter, konstant sein muss.
Es ist an sich bekannt, zu diesem Zwecke den genannten Kesselwasserraum bezw. den grössten Teil davon auf der höheren, für die Heisswassererzeugung vorgesehenen Tempera tur zu halten, und den Heisswassererzeuger unmittelbar durch -den Kessel zu speisen, während die Radiatoren mit Wasser gespeist werden, das durch Nischen des Rücklauf wassers der Radiatoren mit heissem Wasser aus dem Kessel seine richtige Temperatur er hält.
Es ist auch bekannt, zu diesem Zwecke das Rücklaufwasser durch eine zwischen den Steig- und Rückleitungen eingeschaltete Nebenleitung zu führen und mit aus dem Kessel durch einen besonders konstruierten Regulierungshahn in die Steigleitung einströ mendem Kesselwasser zu mischen.
Die Strömung des Rücklaufwassers durch die Nebenleitung wird hierbei mittels eines in der. Nebenleitung an ihrer Vereinigungs- stelle mit der Rückleitung angebrachten Drosselhahnes reguliert; die Strömung des Rücklaufwassers in der Nebenleitung wird durch die beim Eintreten des heissen Wassers in die Steigleitung entstehende Injektorwir- kung noch unterstützt. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die genannte Injektor- wirkung die Strömung ganz bestimmen zu lassen.
Da aber das in der Nebenleitung befindliche Wasser kälter und also schwerer als das heisse Wasser im Kessel ist, hat es die Neigung, stillzustehen, also an dem Wasserkreislauf nicht. teilzunehmen, wodurch die Nebenleitung wirkungslos wird. Dieser Übelstand ist bei niedrigen Temperaturen be sonders störend, zum Beispiel beim Anheizen oder bei einer vorübergehenden Herabset zung der Heizleistung. Hierzu kommt noch, dass das zum Kessel zurückströmende Rück laufwasser eine gewisse Injektorwirkung auf das Wasser in der Nebenleitung ausübt, und zwar in einer der erwähnten Injektorwirkung des heissen Kesselwassers entgegengesetzten Richtung.
Die vorbekannten Vorrichtungen sind also nicht völlig betriebsicher und er fordern ausserdem wegen der komplizierten Hahnkonstruktionen verhältnismässig hohe Anlagekosten.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die genannten Übelstände zu vermeiden, und besteht darin, dass die Heizwassersteigleitung vor der Mischstelle an eine Wärmequelle an geschlossen ist.
Die Erfindung soll jetzt an Hand der bei gefügten Zeichnung, die einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes darstellt, näher beschrieben werden.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Heizungsanlage mit einem Schnitt durch den Heizkessel. Fig. 2, 3 und 4 zeigen drei ver schiedene Modifikationen davon. Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine abgeänderte Anlage und Fig. 6 eine Modifikation davon. Fig. 7 bis 9 zeigen drei verschiedene Modifikationen eines Kessels in horizontalem Schnitt. Fig. 10 und 11 zeigen verschiedene Ausführungs formen eines Gliederheizkessels in vertikalem Schnitt. Fig. 12 und 13 sind abgeänderte Einzelheiten der Vorrichtung nach Fig. 2 in horizontalem Schnitt.
In Fig. 14 und 15 sind Detailvarianten in Seitenansicht dargestellt.
Fig. 16 zeigt eine abgeänderte Einrich tung in Seitenansicht und teilweise in ver tikalem Schnitt, Fig. 17 eine abgeänderte Einzelheit in vertikalem Schnitt und Fig. 18 eine weitere Ausführungsform in vertikalem Schnitt bezw. Seitenansicht.
Bei der Anlage nach Fig. 1 besteht die Verbrauchswasserabteilung aus dem Wasser raum 1 des Kessels, dem Kesselvorlauf 2, einem Heisswassererzeuger 3 und einer Rück leitung 4 in den untern Teil des Wasser raumes 1. Die Heizwasserabteilung enthält eine Steigleitung 5, 6, ein Expansionsgefäss 7, eine Anzahl Radiatoren 8 oder dergleichen und eine Rückleitung 9. Der Teil 5 der Steig leitung verläuft in vertikaler Richtung durch den Wasserraum des Kessels. Dieser Teil ist röhrenförmig und weist denselben Quer schnitt wie der Steigleitungsteil 6 auf.
Er ist an seinem untern Teil mit einem an die Riickleitung 9 des Heizwassersystems ange schlossenen Zuflussstutzen 10 und an seinem obern Teil mit einem an den Teil 6 ange schlossenen Abflussstutzen 11 versehen.
Der stets offene Verbindungsweg 12 zu dem Wasserraum 1 des Kessels bietet unter an derem den Vorteil, dass nur ein dem Heiz- wassersystem 5 bis 9 und dem Verbrauchs wassersystem 1 bis 4 gemeinsames Expan sionsgefäss 7 erforderlich ist, weil ein zum Beispiel im Kessel entstandener Überdruck unmittelbar durch die Öffnung 12 auf das Heizwassersystem übertragen wird, und um gekehrt.
Vom Kesselvorlauf 2 ist eine Zweig leitung zum Teil 6 der Steigleitung des Heizwassersystems gezogen, welche von einem Drosselventil 13 becinflusst wird. Bei der in Fig. 2 gezeigten Modifikation wird der Teil 5a der Heizwassersteigleitung von einem besonderen Warmwassermantel 15 erwärmt, der an seinem obern Teil durch eine mit einem Ventil 16 versehene Leitung und an seinem untern Teil durch den Stut- zen 17 mit dem Wasserraum la des Kessels in Verbindung steht.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Modifikation steht der Teil 5b der Heizwassersteigleitung in wärmeleitender Berührung mit der Aussen wand des Wasserraumes 1b, während nach Fig. 4 der Teil 5c der Heizwassersteigleitung innerhalb der Feuerung 18 angeordnet ist. Im übrigen stimmen diese Vorrichtungen mit den oben beschriebenen überein. Der Teil 5c kann auch über oder unter der Feuerung bezw. im Rauchkanal angeordnet sein.
Das Mischungsventil 13 kann gegebenen falls im obern, durch den Wasserraum des Kessels verlaufenden Teil der Steigleitung angebracht sein, wie es in Fig. 1 und 4 durch die Ziffern 14 und 14a angedeutet ist, wobei das Ventil 13 selbst ganz innerhalb des Kes sels liegen würde.
Der Teil 5 bis 5c der Steigleitung kann auch in der Form einer Schlange ausgeführt werden, die innerhalb oder ausserhalb des Kessels angeordnet sein. kann und gegebenen falls einen Teil des Kessels selbst bildet.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1, 3 und 4 ist die Wärmeübergangsfläche des Teils 5 bezw. 5b bezw. 5c der Steigleitung derart bemessen, dass das diesen Teil durch strömende Wasser nicht über die niedrigste in den Radiatoren verlangte Temperatur hinaus erwärmt wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann dagegen. die an die Wassersäule der Leitung 5a abzugebende Wärmemenge durch den Hahn 16 reguliert werden, wodurch eine Regulierung in besonders weiten Grenzen er möglicht wird.
Es ist aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, dass die durch die Steigleitung passierende Wassermenge in keiner Weise gedrosselt wird. Ganz gleich, ob heisses Wasser durch das Ventil 13 einfliesst oder nicht, erfolgt der Kreislauf also unbehindert durch den untern Teil 5 bis 5c der Steigleitung auf Grund der durch die besondere Erwärmung hervorgerufenen Thermosiphonwirkung. Da, wie früher erwähnt, die Erwärmung im Teil 5 bis 5c verhältnismässig gering ist, muss in den meisten Fällen heisses Wasser durch das Ventil 13 zugeführt werden.
Die Heizkörpertemperatur zum Beispiel eines Wohnhauses kann also ziemlich genau dem jeweiligen Heizungsbedarf angepasst werden.
Da die Vorrichtung nach Fig. 2 von der Konstruktion des Kessels selbst ziemlich unabhängig ist, kann diese an einer andern geeigneten Stelle in dem Gebäude aufgestellt werden unter der Voraussetzung, dass die er forderlichen Steig- lind Rückleitungen zu gänglich sind. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise dann besonders zweckmässig, wenn es sich um eine besondere Gruppe von Radiatoren oder einen einzelnen Radiator handelt, deren bezw. dessen Temperatur ge regelt werden soll.
Es ist auch möglich, den untersten Teil der Heizwassersteigleitung unmittelbar durch Injizieren von heissem Wasser zu erwärmen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist demgemäss der Teil 5d der Steigleitung zwi schen den Anschlussstutzen 12d (für das Rücklaufwasser) und 12d' mit einem zusätz lichen, mit dem Kesselwasserraum 1d in Ver bindung stehenden Zulaufstutzen 19 versehen. Dieser verbindet den untern Teil der Steig leitung mit dem Kesselwasserraum 1d auf ungefähr gleichem Niveau.
Die Anschlüsse der beiden Stützen 12d und 19 an dem Kes sel weisen einen Niveauunterschied auf, der einen Bruchteil der vertikalen Ausdehnung des Kesselwasserraumes beträgt. Der Zulauf 19 ist auch mit einem Regulierungsventil 21 versehen. Die Wassertemperatur bei 20 ist meistens wesentlich niedriger als im obern Teil des Kessels.
Jedenfalls kann das durch das Rohr 19 strömende Heisswasser durch das Ventil 21 derart reguliert werden, dass es allein den Minimalwärmebedarf der Radia toren gerade zu decken vermag und doch zu gleich eine Thermosiphonwirkung im Heiz- wassersystem 5d, 6, 8, 9 entsteht. Es ist auch möglich, das zu injizierende Wasser einer höher liegenden Stelle des Kessels, bezw. z. B. bei 22 einer Heisswasserleitung des Kessels zu entnehmen, wodurch die Temperatur des durch den Zulauf 19 injizierten Wassers der Temperatur des gegebenenfalls durch das Ventil 13 strömenden Wassers gleich wird.
Bei wärmeleitender Verbindung der Steig leitung mit dem Kessel ist es möglich, dass die hierdurch erzielte Wärmeiibertragung un genügend ist. In diesem Falle ist zweck mässig ein zusätzlicher Heisswasserzulauf vor gesehen.
Gemäss Fig. 6 steht die Steigleitung -5e in wärmeleitender Berührung mit der ?@,ussenwand des Kesselwasserraumes 1e. Eia besonderer, vom Ventil 21e kontrollierter Heisswasserzulauf 19e verbindet, den untern Teil der Leitung 5e mit dem Kesselwasser- raum 1e auf ungefähr gleichem Niveau. Es ist auch denkbar, dass der Anschlusspunkt der Leitung 19e an das Kesselwasser sich auf einem andern Niveau, z. B. bei 22e, befindet, wobei das Ventil an der durch 23e bezeich neten Stelle angebracht wäre.
Es ist klar, dass man durch entsprechende Einstellung des Ventils 21e bezw. 23e erzielen kann, dass bei Beschlossenem Ventil 13 die der Leitung 5e durch Injizieren zugeführte Wärmemenge, zuziiglich der durch die Leitungswand un mittelbar zugeführten Wärme, die dem mini malen Wärmebedarf der Radiatoren entspre chende Wärmemenge nicht überschreitet, aber gleichzeitig genügt, um die erforderliche Thermosiphonwirkung im Heizwassersvstem sicherzustellen.
Bei Busseisernen Heizkesseln besteht im allgemeinen der Wasserraum aus einem die FeuerunB umgebenden, aus einem oder meh reren Gliedern bestehenden Wassermantel, vergl. Fig. 7 bis 11. Hierbei kann der Steig leitungsteil 5f bis 5k1, 5k= einen mit den Wänden des Wassermantels bezw. dem be treffenden Glied aus einem Gussstiick beste henden vertikalen Kanal bilden.
Bei solchen Gusskesseln können die Kanalwände 24, 25 als quer zum Wasserraum 26, Fig. 7, des Man tels verlaufende, vertikale Scheidewände an geordnet sein, in welchem Falle also der im Querschnitt viereckige Steigleitungsteil 5f mit zwei einander geäeniiberliegenden längs gerichteten Wandteilen 24, 25 mit dem Was ser im Wasserraum des Kessels in Berührung steht, auf einem den erstgenannten Wand teilen entlang verlaufenden Wandteil 27 an die Feuerung und auf dem verbleibenden längsgerichteten Wandteil 28 an die äussere Umgebung grenzt.
Der Kanal kann auch als eine. Wulst 5g, 5h, Fig. 8, 9, auf der Aussen- bezw. Innenseite der Aussenwand 29 bezw. Innenwand 30 des Wassermantels angeordnet sein, wobei der zum Beispiel im Querschnitt halbkreisförmige Steigleitungsteil im ersteren Falle, Fig. 8, nach aussen an die Umgebung und nach innen an den Wasserraum und im letzteren Falle, Fig. 9, nach aussen an den Wasserraum und nach innen an die Feue rung 31 grenzt.
Bei den Gliederheizkesseln kann dagegen der betreffende Steigleitungs- teil in der Form eines Kanals 5i, Fig: 10, bezw. mehrerer paralleler Kanäle 5k1, 5k" Fig. 11, in einem der Kesselglieder vor gesehen sein. Hierbei sollte beobachtet wer den, dass der Wasserrauminhalt derjenigen Kanäle, die von der Steigleitung beansprucht werden, nur einen Bruchteil des Kessel wasserrauminhaltes ausmacht.
Man kann auch sagen, dass die Wärmeübergangs fläche zwischen den betreffenden Kanälen und deren Wärmequelle nur einen Bruchteil der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Kesselwasserraum und der Feuerung aus macht.
In ähnlicher Weise kann der Steig leitungsteil<I>5m, 5n,</I> Fig. 12, 13 aus einem Stück mit dem Wassermantel 15m, 15n, vergl. Fig. 2, ausgeführt sein, der mit dem Wasser raum des Kessels kommunizieren soll. Hierbei können also die Wände des Steigleitungsteils entlang längsgerichteten Teilen mit dem Wasserraum des Rohres 15m, 15n und ent lang einem oder mehreren Teilen mit der äussern Umgebung in Berührung stehen.
Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungs form ist die Steigleitung 50 innerhalb des Rauehgaskanals 32 angeordnet.
Die in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform ist besonders für solche Heizungsanlagen ge eignet, die sich ausschliesslich durch eine ein zige Etage erstrecken, und bei welchen der Kessel in gleicher Höhe mit den Radiatoren oder dergleichen steht. In diesem I'a11e sind die Radiatoren vorteilhaft unter den Fen stern angeordnet. Die Steigleitung ist zu die sem Zweck mit einer nach unten gerichteten Verlängerung versehen, deren Zufluss 10p auf einem niedrigeren Niveau als der Kessel angeordnet ist, um die Rückleitungen im bezw. unter dem Fussboden zur Steigleitung ziehen zu können.
Die Steigleitung 5p mit ihrer nach unten -gerichteten Verlängerung stellt dadurch in thermischer Verbindung mit dem Kessel, dass sie von einem Wassermantel 15p erwärmt wird, der durch ein Ventil 33 mit dem Kessel und durch Öffnungen 34 mit dem untern Teil der Steigleitung 5p in Ver bindung steht. Der untere Verbindungsweg zum Kessel besteht hier aus der Röhre 12p. Auch bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Vorrichtung kann eine solche nach unten ge richtete Verlängerung mit Öffnungen an geordnet werden.
In Fig. 2 ist angenommen worden, dass zwei Regulierventile (13 und 16) erforder lich seien, man braucht aber nach- Fig. 16 nur ein einziges Ventil 13 vorzusehen, um das Verhältnis zwischen den durch die Öff nungen 46 und 48b strömenden Wasser mengen im voraus zu bestimmen.
Bei der in Fig. 16 veranschaulichten Ausführungsform wird der Teil 5s der Steigleitung 6 von einem Wassermantel 47 erwärmt, der oben über das Heisswasserventil <B>13</B> mit dem Kesselraum und durch die Öffnung 46 mit dem Steig leitungsteil 6 und unten durch die Öffnung 48b mit der Rückleitung 9 und durch die Öffnung 48a mit dem untern Teil 5s der Steigleitung kommuniziert. Wenn das Ventil 13 ganz geschlossen ist, wird das in der Steig leitung 5s, 6 befindliche Wasser stillstehen.
Wenn das Ventil 13 geöffnet wird, strömt ein Teil des Wassers hinunter durch den Wassermantel 47 unter Abgabe von Wärme an den Steigleitungsteil 5s und durch die Öffnung 48b an die durch das Heisswasser system zirkulierende Wassermasse. Ausser dem tritt ein Teil des Heisswassers direkt in den Steigleitungsteil 6 durch die Öffnung 46 ein. Je mehr das Ventil 13 geöffnet wird, um so kräftiger wird die Erwärmung des Wassers in der Steigleitung 5s, 6, teils wegen Wärmeleitung durch die Wände des Lei tungsteils 5s, teils wegen direkter Injektion durch die Öffnung 46.
Der Wassermantel 47 kann durch eine andere Erwärmungsvorrichtung, beispiels weise die in anderem Zusammenhang be schriebene Kontaktvorrichtung nach Fig. 3, ersetzt werden.
Die in Fig. 17 schematisch veranschau lichte Ventilkonstruktion (13a) besteht aus einem Hahn mit einem Segment 49, das in der "völligen" Schliesslage des Ventils 13a den Einlass sowohl zu dem Steigleitungsteil 6 als auch zum Wassermantel 47 abschliesst. Wenn das Ventil sich zu öffnen anfängt und die in Fig. 17 veranschaulichte Lage einnimmt, wird nur die Verbindung zum Wassermantel 47 geöffnet, wodurch dieser heisses Wasser erhält und das Wasser in dem Steigleitungs- teil 5s im Gegenstrom erwärmt.
Sollte nun eine weitere Erhitzung erwünscht- sein, so ist das Segment 49 weiter zu drehen, wodurch auch die direkte Öffnung 52 zum Steig leitungsteil 6 freigelegt wird und Heisswasser direkt in dieselbe einströmen kann.
Eine Wärmeaustauschvorrichtung nach Fig. 2 kann auch an einem andern geeigneten Platz in einigem Abstand vom Kessel ange ordnet sein. Dies kann zum Beispiel zweck mässig sein, wenn es sich um eine besondere Gruppe von Radiatoren oder einen einzelnen Radiator, der zu regulieren ist, handelt.
Bei der in Fig. 18 veranschaulichten Anlage die ser Art ist das Ventil 13a mit einem Segment 49 gemäss der in Fig. 17 gezeigten Konstruk tion versehen, das in der "völligen" Schliess lage den Heisswasserzufluss von der Vorlauf leitung 6a sowohl zu dem Steigleitungsteil <B>51</B> als auch zu der Wärmeaustauschvorrichtung 5t, <I>47a</I> absperrt. In diesem Falle erfolgt eine Erwärmung des Wassers weder in dem Steigleitungsteil 5t noch im Radiator B.
Wenn dagegen der Zufluss 51 zum Wasser mantel 47a freigelegt wird, kann das Wasser vom Wasserraum 1 des Kessels durch die Vorlaufleitung 6a, den Wassermantel 47a und die Rückleitung 9a zurück zum Kessel zirkulieren. Hierbei wird der Steigleitungsteil 5t in gewissem Grade erwärmt.Wegen der im Verhältnis zum Wärmekessel kleinen Wärme- übergangsfläehe des Steigleitungsteils 5t wird indessen diese Erwärmung sehr gering.
Sollte eine kräftigere Erwärmung erwünscht sein, dreht man das Ventil 18a weiter, so dass das Heisswasser anfängt, direkt in den Radiator durch den Zufluss 52 und das Rohr 6 zu strömen.
Da diese Vorrichtung an sich eine voll ständige Regelung der verschiedenen Radia toren oder Radiatorgruppen ermöglicht, ist es nicht notwendig, auch den Kessel selbst mit einer "besonderen" erwähnten Steigleitung zu versehen, sondern die Anlage kann von der üblichen Bauart mit gleichmässiger Tem peratur in dem Kessel und sämtlichen Vor laufleitungen sein.