EP0190572A2 - Brennstoffbeheizte Wärmequelle - Google Patents

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EP0190572A2
EP0190572A2 EP86100450A EP86100450A EP0190572A2 EP 0190572 A2 EP0190572 A2 EP 0190572A2 EP 86100450 A EP86100450 A EP 86100450A EP 86100450 A EP86100450 A EP 86100450A EP 0190572 A2 EP0190572 A2 EP 0190572A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
heat source
fuel
heating
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86100450A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0190572A3 (de
Inventor
Manfred Bartelt
Peter Friedrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Joh Vaillant GmbH and Co
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE19858530665 external-priority patent/DE8530665U1/de
Application filed by Joh Vaillant GmbH and Co filed Critical Joh Vaillant GmbH and Co
Publication of EP0190572A2 publication Critical patent/EP0190572A2/de
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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
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
    • F24H1/526—Pipes in pipe heat exchangers for sanitary water
    • 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
    • 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
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F24H1/41—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes in serpentine form
    • 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
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/14—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the present invention relates to a fuel-heated heat source according to the preamble of the main claim, as it has become known from DE OS 2 554 755.
  • a heat exchanger is used, which consists of three elements, each element being connected in parallel flow to the same flow and return connection. Each element is heated by a burner, which is controlled jointly by a gas valve. With this device it is not possible to heat both heating water in circulation and process water in circulation. Combination devices have also become known which heat up both water for heating purposes and process water separately from one another.
  • a heat exchanger with coaxial horizontal pipes are used, whereby the outer ring pipe space carries the heating water, while the inner pipe carries the process water. The concentric coil coils through the entire heat exchanger so that the heating and process water outputs are the same.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a fuel-heated heat source with which widely differing outputs for heating operation and domestic water can be conveniently presented.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 1 which is part of a circulation water heater, that is to say a wall-mounted device, which is cut in a horizontal plane and is then viewed from above.
  • the heat exchanger 1 has two sections 2 and 3, which are designed as elements which can be designed independently and can be combined with one another as desired. Sections 2 and 3 can consist of stainless steel, aluminum or copper heat exchangers, or in any combination.
  • the heat exchanger 1 could also have more than two sections, two or three of each of the two types. It is only important that section 2 has a smaller output than section 3.
  • Each section consists of a slat block with a individual fins 4 and end fins 5, the end fins being drawn downward as a heating shaft, so that there are 6 interiors 7 inside each heating shaft in which the hot exhaust gas generated by an associated burner 8 rises and its heat via the fins to one each Pipe coil 9 or 10 emits.
  • the pipe coil 9 which is assigned to section 2 is designed as a simple copper, steel or aluminum pipe, which runs like a meander through the entire block of fins 4, the pipe coil 10 of section 1 is coaxial Double tube formed: So the pipe coil 9 continues inside the pipe coil 10 in a geometrically similar shape, while it is surrounded by an annular space 11 in the area of section 1, so that the annular space 11 is a heat exchanger space for a heat-absorbing fluid, which is from a Heating system is fed.
  • the annular space 11 is namely connected to a return line 12 and a flow line 13 of a central heating system, while the pipe coil 9 on the return side of section 3 is connected to a cold water network 14, on the flow side of section 1, on the other hand, is connected to a hot water supply line 15.
  • Section 1 is provided on the vertical walls of the heating shaft 6 with thermal insulation 16, also on the side facing the Section 3 is facing.
  • Section 3 is not isolated, but can be isolated. It is possible, in the area of section 3, in particular if it is made of copper, to apply a pipe similar to the coil 9 to the outer jacket of the heating shaft, which pipe is then arranged downstream of the connection 14 and upstream of the pipe 9, so that cold water from the network first flows through the pipeline wrapped around the heating shaft and only then through the finned heat exchanger of section 3.
  • the flow 13 is assigned a temperature sensor, not shown, as an actual value transmitter, with which both the water temperature of the flow line and the water temperature of the process water can be sensed, which leaves the heat exchanger 1 via the connection 15. Since the heat is transferred to the domestic water via the heating water, the temperature of the heated domestic water can only differ from that of the heating water according to a fixed relationship. A temperature sensor is therefore sufficient to measure both actual temperature values.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the two burners 8, the left burner 8, which has the greater output, being assigned to section 3, the smaller right burner 8 being assigned to section 2.
  • Both burners are from a feed line 20 or 21 ge feeds that branch off from a branch point 22 and are fed in the common gas supply line 23 from a gas fitting 24.
  • the gas fitting 24 contains both security elements such as a thermoelectric ignition fuse or an ionization monitor as well as actuators, for example pneumatically modulating gas valves or digitally operating gas valves.
  • the line 21 is additionally controlled by a valve 25 which can be actuated by a water switch 26.
  • This water switch is arranged in the course of the connection 14, so that the valve 25 is only opened when tap water is requested.
  • an operating contact 27 is actuated with the valve 25, which is arranged in the course of a line 28, which in turn switches the setpoint of the hot water temperature.
  • a common pilot burner 29 is assigned to both burners 8 and has two outlet openings for generating pilot lights 30 and 31, by means of which both main burners can be ignited.
  • An ignition electrode 32 is provided to ignite the pilot burner.
  • a feed line branches off from the gas fitting 24 to the pilot gas line 34 leading to the pilot burner 29.
  • An ionization monitoring electrode 35 is assigned to one of the burners and has an alarm line 36 which is used to control the Device leads.
  • a line 33 also leads to the ignition electrode 32.
  • the two lines 12 and 13 are provided with a short-circuit line, the circulating pump being located between the confluence of the short-circuit line and the connection 12.
  • the short-circuit line is equipped with a 3-way valve at one of the connection points with the connections 12 or 13, which releases the flow through the short-circuit line when only hot water is requested. This could be done by taking advantage of the position of the water switch 26 or electromagnetically via the contact 27. The advantage would be that no heat would be given off into the heating system during hot water preparation, but that there would not be excessive limescale deposits due to the lack of water stoppage in the annular space 11 .
  • the left main burner assigned to section 3 also goes into operation, whereby it can be provided that an additional gas valve is opened in the gas fitting 24 for this step in order to ensure the increased gas throughput or an existing valve is opened further.
  • This also heats section 3, the Domestic water is heated in two stages in the series connection of both sections for the domestic water, while at the same time the heating water is heated further.
  • the design of the heat transfer in sections 2 and 3 is dimensioned such that the tap water on the outlet side of section 3 is at a lower temperature than the heating water on the outlet side of section 2. This ensures continuous heating of the domestic water.
  • section 3 goes out of operation, the associated burner goes out. If the control deviation for the heating system is also set to zero, the burner assigned to section 2 also goes out.
  • the great advantage of the heat source according to the invention is accordingly to provide very different outputs with excellent efficiency for service water and heating operation and overall operation in both cases len.
  • the good efficiency stems from the fact that all sections of the heat exchanger can be specially adapted for their performance. Furthermore, both the temperature of the hot water and that of the heating flow water can be controlled with an actual value transmitter. It is also possible to feed the individual sections using a single gas fitting.
  • the individual sections of the heat exchanger can be designed differently in terms of both material and shape, which gives considerable freedom for the design.
  • the power levels of 18 and 24 kW have developed on the market for circulating water heaters, which are used both for process water heating and for heating. While the devices only have a single heat exchanger or work with a secondary heat exchanger to convert the heat from the heating water to the hot water at full power for hot water operation, however, they work with a power of 11 kW for heating. The choice of the power of 11 kW is based on the fact that if this power is maintained or fallen below, the devices in heating mode are no longer subject to monitoring by chimney sweeps and can therefore be operated more cheaply. On the other hand, in order to be able to comply with this power limit, but on the other hand to comply with the usual power levels of 18 and 24 kW, are the characterizing features of the independent claim particularly advantageous for the invention.
  • the two-thirds power value is preferably designed for 13 kW, the one-third power value for 5.5 kW. It is particularly advantageous to have the heat source consist of two combination heat exchangers and a domestic water heat exchanger.
  • FIG. 3 shows a heat exchanger 1 which is part of a circulation water heater, that is to say a wall-mounted device, which is cut in a horizontal plane and is then viewed from above.
  • the heat exchanger 1 has three sections 2, 2 1 and 3, which are designed as elements which can be designed independently and can be combined with one another as desired. Sections 2, 2 'and 3 can consist of stainless steel, aluminum or copper heat exchangers, either uniformly or in any combination.
  • the heat exchanger 1 could also have more than two sections, two or three of each of the two types. It is only important that section 2 has a smaller output than section 3.
  • Each section consists of a lamella block with individual lamellae 4 and end lamellae 5, the end lamellae being drawn downwards as a heating shaft, so that 6 interior spaces are located inside each heating shaft 7 result, in which he from an associated burner 8 witnessed hot exhaust gas rises and emits its heat via the fins to a coil 9 or 10 respectively.
  • the pipe coil 9 which is assigned to section 2
  • the pipe coil 10 is section 2 and 2 formed as a coaxial double pipe: the pipe coil 9 continues inside the pipe coil 10 in a geometrically similar shape, while it is surrounded by an annular space 11 in the area of the section 2, so that the annular space 11 represents a heat exchanger space for a heat-absorbing fluid, which is fed by a heating system.
  • the annular space 11 is namely connected to a return line 12 and a flow line 13 of a central heating system, while the pipe coil 9 on the return side of section 3 is connected to a cold water network 14, on the flow side of section 1, on the other hand, is connected to a hot water supply line 15.
  • the section 1 is provided on the vertical boundary walls of the heating shaft 6 with thermal insulation 16, also on the side facing section 3. Section 3 is not isolated, but can be isolated.
  • section 3 It is also possible in the area of section 3, especially if it is made of copper, on the outer jacket of the heating shaft to apply a pipeline similar to the coil 9, which is then arranged downstream of the connection 14 and upstream of the pipeline 9, so that cold water from the network first flows through the pipeline wound around the heating shaft and then only then through the finned heat exchanger of section 3.
  • the flow 13 is assigned a temperature sensor, not shown, as an actual value transmitter, with which both the water temperature of the flow line and the water temperature of the process water can be sensed, which leaves the heat exchanger 1 via the connection 15. Since the heat is transferred to the domestic water via the heating water, the temperature of the heated domestic water can only differ from that of the heating water according to a fixed relationship. A temperature sensor is therefore sufficient to measure both actual temperature values.

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Abstract

Umlaufwasserheizer, einerseits für eine Heizungsanlage, andererseits zur Bereitung warmen Gebrauchswassers, der zwei von je einem separaten Brenner beheizte Wärmetauschersektionen aufweist, bei dem eine Sektion mit einem das Brauchwasser im Durchlauf aufheizenden Wärmetauscher und die andere zusätzlich mit einem an den Zentratheizungsumlauf angeschlossenen Wärmetauscher versehen ist, wobei die letztere Sektion den Brauchwasserwärmetauscher innerhalb der Rohre des Heizungswasserwärmetauschers besitzt. Bevorzugt ist die Leistung des Brauchwasser-/Heizungswasserwärmetauschers für 5,5 kW Leistung ausgelegt, gleichgültig ob sie im Heizkreis oder im Brauchwasserzweig 'bewirkt wird. Der reine Brauchwasserwärmetauscher ist als 13 kW Wärmetauscher ausgelegt. Durch Vervielfachung dieser Wärmetauscher ist es möglich, die gängigen Leistungsgrößen von 18 und 24 kW beizubehalten, nierbei jedoch isolierte Heizleistungen von 5,5 bzw. 11 kW anzubieten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine brennstoffbeheizte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie aus der DE OS 2 554 755 bekanntgeworden ist. Hierbei ist ein Wärmetauscher eingesetzt, der aus drei Elementen besteht, wobei jedes Element in Paralleldurchströmung an den gleichen Vor- und Rücklaufanschluß angeschlossen ist. Jedes Element wird von einem Brenner beheizt, die gemeinsam von einer Gasarmatur gesteuert werden. Mit diesem Gerät ist es nicht möglich, sowohl Heizungswasser im Umlauf wie Brauchwasser im Durchlauf zu erhitzen. Es sind weiterhin Kombinationsgeräte bekanntgeworden, die sowohl Wasser für Heizungszwecke als auch Brauchwasser separat voneinander aufheizen. Hierbei kann ein Wärmetauscher mit koaxial liegenden Rohren verwendet werden, wobei der äußere Ringrohrraum das Heizungswasser, das innenliegende Rohr hingegen das Brauchwasser führt. Die konzentrische Rohrschlange durchsetzt den gesamten Wärmetauscher, so daß die Leistungen für Heizbetrieb und Brauchwasser gleich groß sind.
  • Es hat sich aber herausgestellt, daß es sinnvoll ist, die Leistungen für Heizungsbetrieb und für Brauchwasserbereitung unterschiedlich zu gestalten. Hochwärmegedämmte neuzeitliche Ein- oder Zweifami lienhäuser beziehungsweise Etagenwohnungen benötigen häufig nur Heizleistungen von 5 bis 10 kW, während zur Speisung von einer oder mehreren Warmwasserzapfstellen häufig Leistungen von weit über 20 kW benötigt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine brennstoffbeheizte Wärmequelle anzugeben, mit der stark unterschiedliche Leistungen für Heizbetrieb und Brauchwasser bequem dargeboten werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, wobei weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen beziehungsweise der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher,
    • Figur 2 den Aufbau der zugehörigen Brenner nebst der Steuerung und
    • Figur 3 eine Variante zur Figur 1.
  • In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
  • In der Figur 1 ist ein Wärmetauscher 1 dargestellt, der Teil eines Umlauf-Wasserheizers, also eines wandhängenden Gerätes ist, der in einer waagerechten Ebene geschnitten ist und dann von oben betrachtet wird. Der Wärmetauscher 1 weist zwei Sektionen 2 und 3 auf, die als unabhängig auszugestaltende und mit beliebig miteinander kombinierbaren Elementen ausgestaltet sind. So können die Sektionen 2 und 3 sowohl aus Edelstahl-, Aluminium- oder Kupfer-Wärmetauschern einheitlich oder in beliebiger Zusammenstellung bestehen. Der Wärmetauscher 1 könnte auch mehr als zwei Sektionen besitzen, und zwar von jeder der beiden Typen zwei oder drei. Wesentlich ist nur, daß die Sektion 2 eine kleinere Leistung aufweist als die Sektion 3. Jede Sektion besteht aus einem Lamellenblock mit einzelnen Lamellen 4 und Endlamellen 5, wobei die Endlamellen nach unten als Heizschacht weitergezogen sind, so daß sich im Inneren jedes Heizschachtes 6 Innenräume 7 ergeben, in denen das von einem zugehörigen Brenner 8 erzeugte heiße Abgas aufsteigt und seine Wärme über die Lamellen an je eine Rohrschlange 9 beziehungsweise 10 abgibt. Während die Rohrschlange 9, die der Sektion 2 zugeordnet ist, als einfaches Kupfer-, Stahl- oder Aluminium-Rohr ausgebildet ist, das sich nach Art eines Mäanders durch den gesamten Block von Lamellen 4 hindurchzieht, ist die Rohrschlange 10 der Sektion 1 als koaxiales Doppelrohr ausgebildet: So setzt sich die Rohrschlange 9 im Inneren der Rohrschlange 10 in geometrisch ähnlicher Form fort, während sie von einem Ringraum 11 im Bereich der Sektion 1 umgeben ist, so daß der Ringraum 11 einen Wärmetauscherraum für ein wärmeaufnehmendes Fluid darstellt, der von einer Heizungsanlage gespeist ist. Der Ringraum 11 ist nämlich an eine Rücklaufleitung 12 und eine Vorlaufleitung 13 einer Zentralheizungsanlage angeschlossen, während die Rohrschlange 9 rücklaufseitig der Sektion 3 an ein Kaltwassernetz 14, vorlaufseitig der Sektion 1 hingegen an eine Warmwasserzapfleitung 15 angeschlossen ist. Die Sektion 1 ist an Jen senkrecht stehenden Begrenzungswänden des Heizschachtes 6 mit einer Wärmeisolierung 16 versehen, auch auf der Seite, die der Sektion 3 zugewandt ist. Die Sektion 3 ist nicht isoliert, kann aber isoliert sein. Es ist möglich, im Bereich der Sektion 3, insbesondere wenn sie aus Kupfer gefertigt ist, auf den Außenmantel des Heizschachtes auch eine Rohrleitung ähnlich der Rohrschlange 9 aufzubringen, die dann stromab des Anschlusses 14 und stromauf der Rohrleitung 9 angeordnet ist, so daß kaltes Wasser vom Netz zunächst die um den Heizschacht gewickelte Rohrleitung und dann anschließend erst den Lamellen-Wärmetauscher der Sektion 3 durchfließt. Dem Vorlauf 13 ist ein nicht gezeichneter Temperaturfühler als Istwertgeber zugeordnet, mit dem sowohl die Wassertemperatur der Vorlaufleitung als auch die Wassertemperatur des Brauchwassers abgefühlt werden kann, das den Wärmetauscher 1 über den Anschluß 15 verläßt. Da die Wärme auf das Brauchwasser über das Heizungswasser übertragen wird, kann die Temperatur des aufgeheizten Brauchwassers von der des Heizungswassers nur nach einer festen Beziehung abweichen. Es reicht also ein Temperaturfühler zur Messung beider Temperatur-Istwerte.
  • Die Figur 2 zeigt die Anordnung der beiden Brenner 8, wobei der linke Brenner 8, der die größere Leistung aufweist, der Sektion 3, der kleinere rechte Brenner 8 hingegen der Sektion 2 zugeordnet ist. Beide Brenner werden von je einer Speiseleitung 20 beziehungsweise 21 gespeist, die von einer Verzweigungsstelle 22 abzweigen und in der gemeinsamen Gaszufuhrleitung 23 von einer Gasarmatur 24 gespeist sind. Die Gasarmatur 24 enthält sowohl Sicherungselemente wie eine thermoelektrische Zündsicherung oder eine Ionisationsüberwachung wie auch Stellglieder, zum Beispiel pneumatisch modulierende Gasventile oder digital arbeitende Gasventile.
  • Die Leitung 21 ist zusätzlich von einem Ventil 25 beherrscht, das von einem Wasserschalter 26 betätigbar ist. Dieser Wasserschalter ist im Zuge des Anschlusses 14 angeordnet, so daß das Ventil 25 nur dann geöffnet wird, wenn Zapfwasser angefordert wird. Zusätzlich wird mit dem Ventil 25 ein Arbeitskontakt 27 betätigt, der im Zuge einer Leitung 28 angeordnet ist, welche ihrerseits den Brauchwassertemperatur-Sollwert umschaltet.
  • Beiden Brennern 8 ist ein gemeinsamer Zündbrenner 29 zugeordnet, der zwei Austrittsöffnungen zum Erzeugen von Zündflammen 30 und 31 aufweist, mit denen beide Hauptbrenner gezündet werden können. Zum Zünden des Zündbrenners ist eine Zündelektrode 32 vorgesehen. Von der Gasarmatur 24 zweigt eine Speiseleitung zum Zündbrenner 29 führende Zündgasleitung 34 ab. Eine Ionisationsüberwachungs-Elektrode 35 ist einem der Brenner zugeordnet und weist eine Meldeleitung 36 auf, die zur Steuerung des Gerätes führt. Ebenso führt eine Leitung 33 zur Zündelektrode 32.
  • Die beiden Leitungen 12 und 13 sind mit einer Kurzschlußleitung versehen, wobei die Umwälzpumpe zwischen dem Einmünden der Kurzschlußleitung und dem Anschluß 12 liegt. Die Kurzschlußleitung ist an einer der Verbindungsstellen mit den Anschlüssen 12 oder 13 mit einem 3-Wege-Ventil ausgestattet, das den Durchfluß durch die Kurzschlußleitung dann freigibt, wenn nur Brauchwasser angefordert wird. Das könnte durch Ausnutzen der Stellung des Wasserschalters 26 geschehen beziehungsweise elektromagnetisch über den Kontakt 27. Der Vorteil wäre, daß hierbei keine Wärme ins Heizungssystem bei Brauchwasserbereitung abgegeben werden würde, daß es aber aufgrund des fehlenden Wasserstillstands im Ringraum 11 auch nicht zu übermäßigen Kalkablagerungen kommen würde.
  • Die in den beiden Figuren dargestellte Wärmequelle funktioniert wie folgt:
    • Fordert aufgrund einer zu großen Regelabweichung zwischen Heizungsvorlauftemperatur-Istwert und Heizungsvorlauftemperatur-Sollwert der Regler der Wärmequelle Wärme für die Heizung an, werden die entsprechenden Gasventile in Gasarmatur 24 geöffnet, so daß Gas am rechten Brenner 8 ansteht, dort austritt, von der Zündflamme 30 gezündet wird, so daß die Abgase des Brenners 8 die Sektion 2 beheizen.
  • Da die Ventile 25 und das Zapfventil im Zuge der Leitung 15 geschlossen sind, wird lediglich im Rahmen der Sektion 2 des Wärmetauschers 1 das stehende Brauchwasser im Innenraum der Rohrleitung sowie das Heizungswasser im Ringraum 11 beheizt. Das Heizungswasser im Ringraum 11 durchströmt diesen Ringraum fortlaufend aufgrund des Inbetriebseins einer Umwälzpumpe, die genauso wie die nicht dargestellten wärmeabnehmenden Heizkörper in Serie mit ihnen und in Serie mit den Anschlüssen 12 und 13 liegt. Somit wird nach Aufheizen des stehenden Brauchwassers im Zuge der Sektion 1 die Wärme von den Abgasen des Brenners nur auf das Heizungssystem der brennstoffbeheizten Wärmequelle übertragen. Wird nun zusätzlich eines der dem Anschluß 15 nachgeschalteten Zapfventile geöffnet, so resultiert zusätzlich ein Brauchwasserdurchfluß durch die Rohrschlange 9, was ein Ansprechen des Wasserschalters 26 und ein öffnen des Ventils 25 bedingt. Damit geht der der Sektion 3 zugeordrete linke Hauptbrenner zusätzlich in Betrieb, wobei vorgesehen sein kann, daß für diesen Schritt in der Gasarmatur 24 ein zusätzliches Gasventil geöffnet wird, um den erhöhten Gasdurchsatz sicherzustellen oder ein vorhandenes Ventil weiter geöffnet wird. Damit wird auch die Sektion 3 beheizt, das Brauchwasser erfährt eine zweistufige Beheizung in der Serienschaltung beider Sektionen für das Brauchwasser, während parallel hierzu das Heizungswasser weiter erwärmt wird. Die Auslegung der Wärmeübertragung in den Sektionen 2 und 3 ist so bemessen, daß austrittsseitig der Sektion 3 das Zapfwasser eine niedrigere Temperatur aufweist als das Heizungswasser austrittsseitig der Sektion 2. Somit wird eine fortlaufende Erwärmung des Brauchwassers sichergestellt.
  • Wird während dieser Betriebsweise das Zapfventil wieder geschlossen, so geht die Sektion 3 außer Betrieb, der zugehörige Brenner erlischt. Ist zusätzlich die Regelabweichung für das Heizungssystem zu Null gebracht, erlischt auch der der Sektion 2 zugeordnete Brenner.
  • Wird hingegen Zapfwasser angefordert, wenn gleichzeitig kein Bedarf für eine Erwärmung des Heizungswassers besteht, so werden beide Sektionen 2 und 3 des Wärmetauschers 1 in Betrieb genommen, beide Brenner gehen in Betrieb. Es wird aber keine Wärme in den Heizungsumlauf abgegeben.
  • Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmequelle liegt demgemäß darin, sehr unterschiedliche Leistungen bei in beiden Fällen hervorragendem Wirkungsgrad für Brauchwasser und Heizungsbetrieb und Gesamtbetrieb bereitzustellen. Der gute Wirkungsgrad rührt daher, daß alle Sektionen des Wärmetauschers für ihre Leistung speziell angepaßt werden können. Weiterhin kann mit einem Istwertgeber sowohl die Temperatur des Brauchwassers als auch die des Heizungsvorlaufwassers geregelt werden. Auch ist die Speisung der einzelnen Sektionen über eine einzige Gasarmatur möglich. Die einzelnen Sektionen des Wärmetauschers können unterschiedlich sowohl im Material als auch in der Formgebung gestaltet werden, was erhebliche Freiheiten für die Konstruktion mit sich bringt.
  • Auf dem Markt haben sich die Leistungsstufen von 18 und 24 kW für Umlaufwasserheizer herausgebildet, die sowohl zur Brauchwasserbereitung als auch für die Heizung dienen. Während die Geräte nur einen einzigen Wärmetauscher aufweisen oder mit einem Sekundärwärmetauscher zur Umsetzung der Wärme vom Heizungswasser auf das Brauchwasser mit voller Leistung für Brauchwasserbetrieb arbeiten, hingegen jedoch mit einer Leistung von 11 kW für Heizung arbeiten. Die Wahl der Leistung von 11 kW beruht darauf, daß bei Einhalten oder Unterschreiten dieser Leistung die Geräte im Heizbetrieb nicht mehr der Überwachungspflicht durch Schornsteinfeger unterliegen und damit preiswerter betrieben werden können. Um andererseits diese Leistungsgrenze einhalten zu können, andererseits aber die gängigen Leistungsstufen von 18 und 24 kW einzuhalten, sind die kennzeichnenden Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs besonders vorteilhaft für die Erfindung. Bevorzugt ist der Zweidrittel -Lei stungswert für 13 kW ausgelegt, der Eindrittel-Leistungswert für 5,5 kW. Es ist besonders vorteilhaft, die Wärmequelle aus zwei Kombinationswärmetauschern und einem Brauchwasser-Wärmetauscher bestehen zu lassen.
  • In der Figur 3 ist ein Wärmetauscher l dargestellt, der Teil eines Umlauf-Wasserheizers, also eines wandhängenden Gerätes ist, der in einer waagerechten Ebene geschnitten ist und dann von oben betrachtet wird. Der Wärmetauscher 1 weist drei Sektionen 2, 21 und 3 auf, die als unabhängig auszugestaltende und mit beliebig miteinander kombinierbare Elemente ausgestaltet sind. So können die Sektionen 2, 2' und 3 sowohl aus Edelstahl-, Aluminium- oder Kupfer-Wärmetauschern einheitlich oder in beliebiger Zusammenstellung bestehen. Der Wärmetauscher 1 könnte auch mehr als zwei Sektionen besitzen, und zwar von jeder der beiden Typen zwei oder drei. Wesentlich ist nur, daß die Sektion 2 eine kleinere Leistung aufweist als die Sektion 3. Jede Sektion besteht aus einem Lamellenblock mit einzelnen Lamellen 4 und Endlamellen 5, wobei die Endlamellen nach unten als Heizschacht weitergezogen sind, so daß sich im Inneren jedes Heizschachtes 6 Innenräume 7 ergeben, in denen das von einem zugehörigen Brenner 8 erzeugte heiße Abgas aufsteigt und seine Wärme über die Lamellen an je eine Rohrschlange 9 beziehungsweise 10 abgibt. Während die Rohrschlange 9, die der Sektion 2 zugeordnet ist, als einfaches Kupfer-, Stahl- oder Aluminium-Rohr ausgebildet ist, das sich nach Art eines Mäanders durch den gesamten Block von Lamellen 4 hindurchzieht, ist die Rohrschlange 10 der Sektion 2 und 2' als koaxiales Doppelrohr ausgebildet: So setzt sich die Rohrschlange 9 im Inneren der Rohrschlange 10 in geometrisch ähnlicher Form fort, während sie von einem Ringraum 11 im Bereich der Sektion 2 umgeben ist, so daß der Ringraum 11 einen Wärmetauscherraum für ein wärmeaufnehmendes Fluid darstellt, der von einer Heizungsanlage gespeist ist. Der Ringraum 11 ist nämlich an eine Rücklaufleitung 12 und eine Vorlaufleitung 13 einer Zentralheizungsanlage angeschlossen, während die Rohrschlange 9 rücklaufseitig der Sektion 3 an ein Kaltwassernetz 14, vorlaufseitig der Sektion 1 hingegen an eine Warmwasserzapfleitung 15 angeschlossen ist. Die Sektion 1 ist an den senkrecht stehenden Begrenzungswänden des Heizschachtes 6 mit einer Wärmeisolierung 16 versehen, auch auf der Seite, die der Sektion 3 zugewandt ist. Die Sektion 3 ist nicht isoliert, kann aber isoliert sein. Es ist möglich, im Bereich der Sektion 3, insbesondere wenn sie aus Kupfer gefertigt ist, auf den Außenmantel des Heizschachtes auch eine Rohrleitung ähnlich der Rohrschlange 9 aufzubringen, die dann stromab des Anschlusses 14 und stromauf der Rohrleitung 9 angeordnet ist, so daß kaltes Wasser vom Netz zunächst die um den Heizschacht gewickelte Rohrleitung und dann anschließend erst den Lamellen-Wärmetauscher der Sektion 3 durchfließt. Dem Vorlauf 13 ist ein nicht gezeichneter Temperaturfühler als Istwertgeber zugeordnet, mit dem sowohl die Wassertemperatur der Vorlaufleitung als auch die Wassertemperatur des Brauchwassers abgefühlt werden kann, das den Wärmetauscher 1 über den Anschluß 15 verläßt. Da die Wärme auf das Brauchwasser über das Heizungswasser übertragen wird, kann die Temperatur des aufgeheizten Brauchwassers von der des Heizungswassers nur nach einer festen Beziehung abweichen. Es reicht also ein Temperaturfühler zur Messung beider Temperatur-Istwerte.
  • Die Sektion 2 ist als Kombinationswärmetauscher sowohl für Brauchwasser wie auch für Heizbetrieb für eine Leistung von 5,5 kW ausgelegt, gleichgültig ob sie im Heizkreis oder im Brauchwasserzweig bewirkt wird. Durch das Nacheinanderschalten zweier solcher Sektionen ergibt sich mithin eine Heizleistung von 2 x 5,5 = 11 kW. Brauchwasserseitig ergibt sich gleichfalls eine Brauchwasserleistung von 11 kW. Wird bei Brauchwasserbetrieb die Sektion 3 dazugeschaltet, so ergibt sich eine Gesamtbrauchwasserleistung von 24 kW (5,5 + 5,5 + 13 kW), da der reine Brauchwasser-Wärmetauscher auf 13 kW ausgelegt ist. Wird jedoch nur ein aus zwei Sektionen 2 oder 3 bestehender Gesamtwärmetauscher 1 eingesetzt, so wird gleichermaßen die Sektion 2 für 5,5 kW, die Sektion 3 hingegen für 13 kW ausgelegt. Somit ergibt sich eine Heizungsleistung von 5,5 kW und eine Brauchwasserteilleistung von gleichermaßen 5,5 kW. Wird jedoch die Sektion 3 bei Brauchwasserbetrieb zugeschaltet, ergibt sich eine reine Brauchwasserleistung von 13 kW zuzüglich der bereits vorhandenen 5,5 kW, so daß sich also die Gesamtleistung zu 18 1/2 kW darstellt. Somit werden die alten gängigen Leistungsgrößen von 18 und 24 kW beibehalten, dagegen werden jedoch isolierte Heizleistungen von 5,5 beziehungsweise 11 kW dargeboten.

Claims (13)

1. Brennstoffbeheizte Wärmequelle mit wenigstens zwei von je einem Brenner beheizten Sektionen, die mit je einem Wärmetauscher versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sektion (3) mit einem Brauchwasser im Durchlauf aufheizenden Wärmetauscher und eine weitere Sektion (2) zusätzlich mit einem an einen Zentralheizungsumlauf (12, 13) angeschlossenen Wärmetauscher versehen ist.
2. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionen 2, 3 unterschiedlich gestaltet sind.
3. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher der beiden Sektionen (2, 3) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
4. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium in gemeinsamer oder unterschiedlicher Zusammenstellung bestehen.
5. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungen der Wärmetauscher der Sektionen (2, 3) unterschiedlich bemessen sind.
6. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Sektionen (2, 3) ein gesonderter Brenner (8) zugeordnet ist, wobei der der einen Sektion (3) zugeordnete Brenner über eine mit einem von einem Wasserschalter (26) betätigbaren Gasventil (25) versehen ist.
7. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die eine Sektion (2) beheizende Brenner über eine Gaszuleitung (20) unmittelbar mit einer Verzweigungsstelle (22), der andere hingegen über das Gasventil (25) an dieselbe Verzweigungsstelle angeschlossen ist und daß im Zuge der gemeinsamen Gaszuleitung (23) zu der Verzweigungsstelle (22) eine Gasarmatur (24) vorgesehen ist, die für alle Brenner (8) gemeinsame Steuer- und Regelelemente aufweist.
8. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektion (2) mit der kleineren Leistung einen Wärmetauscher mit einem konzentrischen Rohr (10) aufweist, wobei der Ringraum (11) des konzentrischen Rohres an einen Heizungskreislauf, der Innenraum des Innenrohres (9) an einen Anschluß (15) für ein oder mehrere Zapfventile führt.
9. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zum Heizungsumlaufsystem führenden Anschlüsse (12, 13) mit einer Kurzschlußleitung verbunden sind, die ein 3-Wege-Ventil aufweist, und daß bei Ansprechen des Wasserschalters (26) das 3-Wege-Ventil auf die Kurzschlußleitung geschaltet wird.
10. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektion 2 an ihrem Außenumfang mit einer Wärmeisolierung (16) versehen ist.
11. Brennstoffbeheizte Wärmequelle mit wenigstens zwei von je einem Brenner beheizten Sektionen, die mit je einem Wärmetauscher versehen sind, wobei einer im Durchlaufbetrieb zur Bereitung warmen Brauchwassers, der andere sowohl diesem Zweck als auch zusätzlich der Speisung einer Umlaufsammelheizung dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher für eine Zweidrittelleistung, der Kombinationswärmetauscher hingegen für eine Leistung von einem Drittel der Gesamtleistung der Wärmequelle ausgelegt ist.
12. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch elf, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweidrittelleistung etwa 13 kW, die Eindrittelleistung hingegen 5,5 kW beträgt.
13. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch elf, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle aus zwei Kombinationswärmetauschern (2, 2') und einem Brauchwasser-Wärmetauscher (3) besteht.
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