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Gasbeheizter Wassererhitzer für Etagenheizung und Warmwasserbereitung Die Erfindung bezieht sich auf einen gasbeheizten Wassererhitzer mit durch eine Umwälzpumpe betriebenem Heizwasserumlauf für Etagenheizung und W armwasserbereitung.
Bei bekannten Wassererhitzern obiger Art erfolgt die Warmwasserbereitung in zusätzlich in den Heiz- kreislauf eingebauten Wärmeaustauschern. Die Pumpe ist nicht allein nur zum Umwälzen des Heiz- wassers, sondern zugleich auch zum Betätigen des die Gaszufuhr zum Brenner steuernden Wasserschal- ters erforderlich.
Besondere Schwierigkeiten bereitet dabei die Anpassung der Förderleistung der Pumpe hinsichtlich Druck und Menge an den Durchlaufwassererhitzer, um den gewünschten Schalteffekt des Wasserschalters mit der notwendigen Betriebssicherheit zu erzielen, wobei es darauf ankommt, den Druckverlust des Wasserheizers bei einer Mindest- wassermenge zu überbrücken, ohne dass dabei durch den Sicherheitsvorlauf in Abhängigkeit von den Widerständen der übrigen Heizungsrohranlagen bereits in das Überlaufgefäss umgepumpt wird. Selbst bei überaus sorgfältiger fachmännischer Installation solcher Anlagen sind Betriebsstörungen kaum zu vermeiden.
So ist es beispielsweise bei geringer Dimen- sionierung der Rohrleitungen des Heizkreislaufes technisch ausserordentlich schwierig, nachträglich das Überpumpen von Wasser in das Ausdehnungsgefäss und dadurch verursachte Geräusche zu beseitigen.
Weiter ist es bei den bekannten Durchlaufwasser- erhitzern von Nachteil, dass man die mit säurehaltigem Wasserdampf angereicherten Abgase durch wasserdichte Schornsteine über den Dachfirst abführen muss und solche Geräte nur in Räumen installieren kann, die ein der Abgasmenge angepasstes Raumvolumen besitzen. Durch den ständig wechselnden, durch Wind- und bauliche Verhältnisse beeinflussten Schornsteinzug wird die Arbeitsweise der Geräte beeinträchtigt. Auch bei sogenannten Aussenwand-Wasserheizern, denen Frischluft direkt durch die Wand von aussen zugeführt wird und deren Abgase durch denselben Mauerdurchbruch nach aussen abströmen, bestehen Schwierigkeiten.
Die Mauerdurchbrüche müssen hier verhältnismässig gross sein, was zu Ver- unstaltungen der Fassaden führt. Wegen der geringen, auf natürliche thermische Zirkulation zurückzufüh- renden Abgasgeschwindigkeiten wird das Mauerwerk, insbesondere der etwa vorhandene Farbanstrich, durch die senkrecht aufsteigenden Abgase beeinträch- tigt.
Weiter ist es bei herkömmlich ausgebildeten Was- sererhitzern von Nachteil, dass sie auch bei mechanischer Absaugung der Abgase bei langanhaltenden niedrigen Aussentemperaturen einfrieren: können. Ausserdem sind für die mechanische Absaugung ein besonderer Elektromotor und zusätzliche Sicherheits- und Schaltanlagen erforderlich.
Der Elektromotor wird dabei so angeordnet, dass er ausserhalb des Ein- ,flussbereichs der heissen Abgase liegt, oder aber man ist auf die Verwendung von Spezialmotoren angewiesen, die in;
besonderem Masse gegen Temperaturen über 100 C unempfindlich sein müssen. Bei Anordnung des Elektromotors ausserhalb des Einflussbereichs der Heizgase ergeben sich bei den bekannten Wassererhitzern beträchtliche konstruktive Schwierigkeiten hinsichtlich der Kraftübertragung zum Abs,auggebläse, zumal dabei störende Geräuschbildung nicht zu vermeiden ist.
Auch -der Kostenaufwand ist bei exakter technischer Ausführung solcher Anlagen nicht unerheblich. Beispielsweise ist es nicht ohne weiteres möglich, die Motoren für die Absaugung so robust und stark zu wählen, dass man eine höhere Pressung erzielt, um auf diese Weise auf die Frisch-
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luftzufuhr von aussen verzichten zu können zu Gunsten eines wesentlich kleineren Mauerdurchbruchs und zur Vermeidung des Einfrierens der Anlage. Auch kann dabei nicht verhindert werden, dass im Winter der Wasserdampf der Abgase beim Austritt in die Aussenluft kondensiert und hier zu Nebel bildung führt.
Aus den vorgenannten Gründen sind daher die bekannten Anlagen für eine Raumheizung, die gleichzeitig die Warmwasserbereitung übernehmen soll, nicht oder nur bedingt geeignet.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie betrifft einen gasbeheizten Wassererhitzer, der mit durch eine Umwälzpumpe betriebenem Heizwasserumlauf versehen ist und bei einfachem und gedrängtem Aufbau eine vollautomatische Etagenheizung bei gleichzeitiger Warmwasserbereitung ermöglicht. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Warmwasserrohrsystem und der Heizwasserkreislauf räumlich getrennt angeordnet und unabhängig voneinander betreibbar sind.
Der Heizwasserkreislauf wird zweckmässig durch den am Verbrennungsschacht angeordneten bzw. ihn umgebenden, als Lamellenkörper ausgebildeten Wärmeaustauscher hindurchgeführt, so dass das Heizwasser hier unmittelbar durch die Abgase erwärmt wird, während das Warmwasserrohrsystem durch einen mit dem Verbrennungsschacht und dem Heizwasserkreislauf nur in mittelbarem Wärmeaustausch stehenden Rohrkorb hindurchgeführt werden kann. Der Rohrkorb des Warmwasserkreises ist dabei zweckmässig in einem den Lamellenkörper für den Heizwasserkreis um- schliessenden, wassergefüllten Hüllkörper angeordnet.
Zur Verringerung des Wasserdruckverlustes kann der Heizwasserkreislauf im Erhitzer in zwei parallel geschaltete Heizwasserströmungszweige gleicher Länge gegabelt sein, deren Wasser den den Verbrennungsschacht umgebenden Lamellenkörper im Gegenstrom durchfliesst. Dadurch wird nicht nur der Leitungswiderstand für das Heizwasser erniedrigt, sondern zugleich auch eine gleichmässige Wärmebelastung des den Verbrennungsschacht umgebenden Lamellenkörpers erzielt.
Von Vorteil ist es, wenn die beiden getrennt durch den Lamellenkörper des Verbrennungsschachtes hindurchgeführten Heizwasserströmungszweige hinter dem Lamellenkörper in den Hüllkörper ausmünden und die zu den Heizkörpern führende Heizwasserleitung an dem Hüllkörper angeschlossen ist. Auf diese Weise wird auch der Hüllkörper von dem den Lamellenkörper passierenden Heizwasser unmittelbar durchströmt, wodurch sich nicht nur ein besserer Wärmeaustausch ergibt, sondern zugleich auch ein geringeres Temperaturgefälle im Hüllkörper erreicht wird, das zur Vermeidung von Kondenswasserbildung im Verbrennungsschacht führt.
Wie die Praxis gezeigt hat, kann dadurch das Temperaturgefälle zwischen dem dem Lamellenkörper zulaufenden und dem aus dem Hüllkörper ablaufenden Heizungswasser unter 5 gehalten werden. Zweckmässig münden die beiden Heizwasserströmungszweige in den Hüllkörper gemeinsam aus, während der Lei- tungsanschluss für die zu den Heizkörpern führende Heizwasserleitung an einer von der gemeinsamen Ausmündung der genannten Strömungszweige möglichst weit entfernten, gegenüberliegenden Stelle im Hüllkörper angeordnet wird.
Auf diese Weise kann sich im Hüllkörper eine gleichmässige Heizwasser- strömung einstellen, die zu einer weiteren Vergleich- mässigung der Heizwassertemperaturen im Hüllkörper führt.
Zweckmässig ist der die Umwälzpumpe für den Helzwasserkreis antreibende Elektromotor in Höhe des oberen Teiles des Abgasschachtes angeordnet, wobei an das Ende der Motorwelle die Umwälz- pumpe und an das andere Motorwellenende ein Gebläse zum Absaugen der Abgase angeschlossen sein kann.
Auf diese Weise ergibt sich eine gedrängte Anordnung des Gebläses sowie der Umwälzpumpe und des sie antreibenden Elektromotors, der unmittelbar neben dem Abgasschacht angeordnet ist und hier ,durch das Heizwasser hinreichend gekühlt wird.
An das Gebläse kann die Abgasleitung angeschlossen sein, die zweckmässig mit Gefälle durch die den Wassererhitzer tragende Wand oder dergleichen ,unmittelbar nach aussen hindurchgeführt ist. Die Ab- gas-Austrittsöffnung ist im Gebläseraum vorteilhaft unten angeordnet,
so dass der mit warmen Abgasen angefüllte obere Gebläseraum das Eindringen von Kaltluft und damit das Abkühlen des Heizwassers über dem Lamellenkörper bzw. das Einfrieren bei ausser Betrieb befindlicher Anlage mit Sicherheit verhindert.
Der die Umwälzpumpe und das Gebläse antreibende Elektromotor kann über in Abhängigkeit von -der Raum- oder Heizwassertemperatur gesteuerte Verzögerungsrelais selbsttätig so ein- und ausschaltbar sein, dass er jeweils vor Einschalten des Brenners einschaltet und nach Ausschalten des Brenners ausschaltet. Auf diese Weise werden Nachheizeffekte und damit verbundene Dampf- und Geräuschbildung verhindert sowie eine einwandfreie Abführung der Abgase gewährleistet.
Schliesslich ist .es für den vorliegenden Wasserer- hitzer noch vorteilhaft, dass das Abgasgebläse, der Elektromotor, die Umwälzpumpe, der innerhalb des Wassererhitzers befindliche Teildes Heizwasserkreis- laufes mit Ausdehnungsgefäss, der innerhalb des Was- sererhitzers befindliche Teil des Warmwasserrohrsy- istems,
der Verbrennungsschacht mit Brenner und die Steuer- und Schaltmittel für den Brenner sowie den Elektromotor zu einem eine Baueinheit bildenden Wandgerät zusammengefasst werden kann, das in seiner baulichen Geschlossenheit nur verhältnismäs- sig geringe Abmessungen besitzt und an beliebigen Gebäudestellen, insbesondere auch in Wohn- und Küchenräumen, ohne weiteres montiert werden kann.
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäss ausgebildeten gasbeheizten Wassererhitzers für Etagen-
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heizeng und Warmwasserbereitung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 den neuen Wassererhitzer in teilweise geschnittener Vorderansicht bzw. Seitenansicht, Fig. 3 das zugehörige Schaltbild für den Heizwas- serkreislauf, das Gebrauchswasserrohrsysbem und die elektrische Installation, und Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform in schematischer Darstellung.
Der an der Wand W befestigte, gasbeheizte Wassererhitzer E beherbergt in seinem Oberteil 1 die der Strömungssicherung dienenden Mittel, die im wesentlichen aus dem Abgasgebläse 2, der Umwälzpumpe 3 und dem Elektromotor 4 bestehen, der durch Heiz- wasser zu kühlen ist. Der Elektromotor 4 treibt über das eine Ende seiner Motorwelle die Umwälzpumpe 3 und über das andere Wellenende die den Ventilator 2' tragende Gebläsewelle 2" unmittelbar an. Das Gebläse 2 ist im oberen Teil des Abgasschachtes 5 angeordnet.
Die Abgasleitung 6 ist mit Gefälle nach aussen durch die Wand W hindurchgeführt und so an den unteren Teil des Gebläseraumes 5' angeschlossen, dass der sich oben mit warmen Abgasen anfüllende Gebläseraum das Eindringen von Kaltluft über die Absaugleitung 6 verhindert, so dass das Heizwas- ser in dem den Verbrennungsschacht 7 umgebenden Lamellenkörper nicht auskühlen oder gar einfrieren kann. Mit 9 ist das im Oberteil 1 befindliche Ausdeh- nungsgefäss bezeichnet.
Der den Verbrennungsschacht 7 umgebende, als Wärmeaustauscher für den Heizwasserkreislauf dienende Lamellenkörper 8 ist, wie Fig. 1 und 2 zeigen, von einem Rohrkorb 10 umgeben, der zum Warmwasserrohrsystem gehört und in einem mit Wasser gefüllten Hüllkörper 10' untergebracht ist. Unter dem Verbrennungsschacht 7 sind der Brenner 11 mit Sicherheitszündanlage, Gasabsperr- und Regelarmaturen sowie der Wasserschalter 12 und das in die Gaszufuhrleitung 13 eingebaute Elektromagnetventil 14 vorgesehen.
Der Heizwasserkreislauf ist im Erhitzer in zwei Strömungszweige 15, 16 gegabelt, die sich um den Verbrennungsschacht winden und deren Wasser den Lamellenkörper 8 gegenläufig durchströmt, von wo aus es in den gemeinsamen Vorlaufanschluss 17 für die Heizung 18 gelangt. Das durch die Leitungen des Rohrkorbes 10 führende Warmwasserrohrsystem 19 ist in Bezug auf die Heizwasserströmungszweige 15, 16 räumlich getrennt angeordnet und unabhängig von letzteren betreibbar. Es steht im Gegensatz zum Heiz- wasserkreislauf nur in mittelbarem Wärmeaustausch mit dem Lamellenkörper B.
Bei Schliessen des in der Stromzuleitung zum Elektromotor 4 liegenden Hauptschalters 20 und bei geschlossenem Relaisschalter 21 wird durch den anlaufenden Elektromotor 4 sowohl die Umwälzpumpe 3 als auch das Gebläse 2 in Betrieb gesetzt. Die Umwälzpumpe 3 drückt über die Leitung 22 das Heiz- wasser durch die parallel geschalteten Strömungs- zweige 15, 16 und den Lamellenkörper 8 über den Vorlaufanschluss 17 in die Etagenheizkörper 18, von wo aus das Heizwasser über die Rücklaufleitung 23 wieder zur Pumpe 3 zurückfliesst.
Beim Schliessen des Hauptschalters 20 wird zugleich auch das Gasma- gnetventil 14 geöffnet, das über den die Heizwasser- temperatur abfühlenden Thermostaten 24 an die Stromzuleitung angeschlossen ist. Durch den bei Anlauf der Umwälzpumpe 3 in der Zuleitung 22 ansteigenden Wasserdruck wird mit kurzer Verzögerung der Wasserschalter 12 geöffnet, der die Gaszufuhr zum Brenner 11 freigibt. Das den Lamellenkörper 8 passierende Heizwasser wird dabei unmittelbar erhitzt, während das im Rohrkorb 10 befindliche Gebrauchswasser mittelbar erwärmt wird.
Die Aufheizung des Heizwassers dauert so lange, bis durch den in den Stromkreis des Verzögerungsrelais 21' über den Dreipolschalter 25 eingeschalteten Raumthermostaten 26 bei Erreichen der gewünschten Raumtemperatur die Stromzufuhr zum Verzögerungsrelais 21' und zum Magnetventil 14 unterbrochen wird. Die Gaszufuhr wird dadurch gesperrt, mithin der Heizeffekt ausgeschaltet. Die Pumpe 3 und der auf der gleichen Motorwelle angebrachte Ventilator 2' werden nach etwa 5 Sekunden durch das Verzögerungsrelais 21' bzw. den dadurch betätigten Schalter 21 ausser Betrieb gesetzt. Auf diese Weise wird eiirr Nachheizeffekt und damit verbundene Dampf- und Geräuschbildung verhindert sowie eine einwandfreie Abführung der Abgase gewährleistet.
Bei Unterschreiten der gewünschten Raumtemperatur werden durch den Thermostaten 26 das Verzögerungsrelais 21' und das Magnetventil 14 wieder erregt, wodurch zunächst der Motor 4 und mit ihm :die Umwälzpumpe 3 und das Gebläse 2 wieder anlaufen und alsdann über den Wasserschalter 12 die Gaszufuhr zum Brenner 11 freigegeben wird.
Wird die Heizwassertemperatur durch Voreinstel- lung, des Thermostaten 24 z. B. auf 70 C begrenzt, dann schaltet dieser bei Erreichen der Wahltempera- tur über das Magnetventil 14 das Gas ab. Die Pumpe 3 läuft darin so lange weiter, -bis der Raumthermostat 26 die eingestellte Temperatur fühlt und abschaltet. Kühlt das Heizwasser vor Erreichen der Räumtemperatur unterhalb des Einschaltbereichs des Thermostaten ab, so wird das Magnetventil 14 wieder geöffnet und denn Brenner Gas zugeführt.
Bei Entnahme warmen Gebrauchswassers an der Stelle 19' schaltet der Tauchthermostat 24 durch den Einfluss des über die Leitung 19 zufliessenden Kaltwassers fast unmittel- bar die Gaszufuhr über das Magnetventil 14 ein.
'Für den Sommerbetrieb wird durch Umschalten des Dreiwegeventils 27 der Zufluss von Heizwasser in den Heizwasserkreislauf 18 unterbunden. An seine Stelle tritt dann eine direkte Verbindung 28 zur Saugleitung 23 der Pumpe. Der dreipolige Wechselschalter 25 wird gleichfalls umgeschaltet, um den Raumthermostaten 26 unwirksam zu machen.
Einer der wesentlichen Vorteile der mittelbaren Warmwasserbereitung liegt darin, dass für den
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Lamellenkörper nicht mehr die Gefahr der Verkalkung und damit der Zerstörung durch Verstopfung besteht, weil das Heizwasser neutral ist. Bei geringen Zopfmengen von Warmwasser schaltet die Gaszufuhr nicht ein. Die im Heizwasser gespeicherte Wärme ist gross genug, um die erforderliche Schaltdifferenz des Thermostaten 24 zu überbrücken. Im Winterbetrieb können ausserdem auf Grund der nutzbaren Speicherwärme des Heizwassers ca. 3000 Kcal zusätzlich zu der Wärmeleistung des Gerätes für die Warmwasserbereitung nutzbar gemacht werden.
Auch beidem in Fig. 4 schematisch dargestellten Wassererhitzer sind der Heizwasserkreislauf und das Warmwasserrohrsystem 31 bzw. 32 räumlich getrennt angeordnet und unabhängig voneinander betreibbar. Der Verbrennungsschacht 33 ist an seinem oberen Ende mit dem Lamellenkörper 34 versehen und aussen durch den wasserdichten Hüllkörper 35 ummantelt. In letzterem ist der Rohrkorb 36 untergebracht, in den die Warmwasserleitung 32 einmündet. Über die am Auslass des Rohrkorbes 36 vorgesehene Leitung 32' kann das Warm- bzw. Gebrauchswasser entnommen werden.
Auch hier ist die Heizwasserlei- tung 31 vor ihrem Eintritt in den Hüllkörper 35 in zwei Strömungszweige 39, 40 gegabelt, die beide rohrschlangenartig um den Verbrennungsschacht 33 gewunden und getrennt durch den Lamellenkörper 34 hindurchgeführt sind, und zwar so, dass das Heiz- wasser in den beiden Strömungszweigen 39, 40 den Lamellenkörper sm Gegenstrom durchfliesst.
Von hier aus gelangt das erhitzte Heizwasser über die beiden Leitungen 39' 40' an der Stelle 41 gemeinsam in den Füllkörper 35, den es vergleichsweise gleichmäs- sig durchströmt, um dann schliesslich über den zu den Heizkörpern führenden Leitungsanschluss 42 aus dem Hüllkörper auszutreten. Der Heizwasserkreislauf 31 mit seinen Strömungszweigen 39, 40 ist von dem Warmwasserrohrsystem 32 bzw. 36 räumlich vollständig getrennt und unabhängig von letzterem betreibbar. Während also das Heizwasser über den Lamellenkörper 34 unmittelbar erhitzt wird, steht das Warmwasserrohrsystem nur in mittelbarem Wärmeaustausch mit dem Lamaellenkörper bzw. dem Verbrennungsschacht, da es seine Wärme nur über das im Hüllkörper 35 befindliche Heizwasser enhält.
Durch die beschriebene Heizwasserführung durch den den Verbrennungsschacht umgebenden Hüllkörper hindurch ergibt sich ein verbesserter thermischer Wirkungsgrad sowie eine Verringerung des Temperaturgefälles zwischen dem zuströmenden und abflies- senden Heizwasser, wodurch auch Kondenswasserbildung im Verbrennungsschacht vermieden werden kann.