EP0609854B1 - Wärmeerzeuger für Warmwasserbereitung und Heizbetrieb - Google Patents

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EP0609854B1
EP0609854B1 EP94101511A EP94101511A EP0609854B1 EP 0609854 B1 EP0609854 B1 EP 0609854B1 EP 94101511 A EP94101511 A EP 94101511A EP 94101511 A EP94101511 A EP 94101511A EP 0609854 B1 EP0609854 B1 EP 0609854B1
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heating
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Helmut Prof. Dr.-Ing. Burger
Karl Heinz Schellberg
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Viessmann Generations Group GmbH and Co KG
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
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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
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/287—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged in line with the combustion chamber
    • 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
    • F24H1/50—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating domestic water tanks

Definitions

  • the invention relates to a heat generator for water heating and heating operation according to the preamble of the main claim.
  • Heat generators of this type are, for example, according to US-A-5022 352 known.
  • This heat generator is a double-shell and essentially cylindrical forced draft burner in one Storage container arranged.
  • the heating gases are over a helically coiled pipe, which acts as a heat exchanger surface serves to heat the storage water, led out of the container.
  • This heat generator serves exclusively for water heating.
  • a simultaneous Space heating operation for example in the form of a connection option for a heating circuit for space heaters, is not intended.
  • the invention is accordingly based on the object compact and small-volume heat generator create the primary function of water heating is able to meet and maintain, but it can on the other hand and therefore also the function of a secondary Boilers can do something with simple means through appropriate reorganization of conventional heat generators should be achievable, combined with the stipulation that the Heating gas flow with the largest possible heat transfer area equip.
  • the heat exchanger is wound in the form of a flat spiral Bag formed, the diameter of which is essentially that Inner diameter of the helix formed from the line corresponds.
  • the combustion chamber is made of a hemispherical cross section Part and from an adjoining, tapered part formed.
  • the heat generator consists of a in a known manner essential cylindrical, vertical container 1 with Cold and hot water connections 2, 3 and with one Heating device, formed from a fan burner equipped arranged in the container 1 Schugas Entry 5, the from one to the upper region 1 'of the container 1 vertically extending part I and from an thereon subsequent, in the lower region 1 "of the container 1 this brought out and one in relation to part I having much larger heat exchanger area a helically coiled line 9 existing Part II is formed, with essentially the lower half H of part I than with respect to line 9 extended combustion chamber 6 and formed in this Burner 7 arranged centrally and vertically upwards is.
  • a heat exchanger 8 carrying heat transfer medium is arranged above the two parts I, II, which is designed in the form of a pocket 8' wound in a plane spiral.
  • the diameter D 2 of the plane spiral essentially corresponds to the inside diameter D 1 of the helix formed from the line 9, the heating feed and return connections 4, 4 'of the wound pocket 8' being led out of the upper region 1 'of the container 1 and the the lower part 6 'of the expanded combustion chamber 6 is arranged below the part II of the line 9 and has a size diameter D which also essentially corresponds to the inside diameter D 1 of the heating gas coil formed from the line 9.
  • the heat exchanger 8, which is part of the heating circuit 11 equipped with a pump 12, seen in projection covers the entire heating gas duct 5, the exhaust gas connection located in the lower region 1 ′′ of the container 1 in FIG. 1 being withdrawn from view.
  • the lower part 6 'of the expanded combustion chamber 6 is how shown, hemispherical in cross section. There is a tapering part 6 '' on these connected.

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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger für Warmwasserbereitung und Heizungsbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Wärmeerzeuger dieser Art sind bspw. nach der US-A-5022 352 bekannt. Bei diesem Wärmeerzeuger ist ein zweischaliger und im wesentlichen zylindrischer Gebläsebrenner in einem Speicherbehälter angeordnet. Die Heizgase werden über eine schraubenlinienförmig gewendelte Leitung, die als Wärmetauscherfläche zur Erhitzung des Speicherwassers dient, aus dem Behälter herausgeführt. Dieser Wärmeerzeuger dient ausschließlich der Warmwasserbereitung. Ein gleichzeitiger Raumheizungsbetrieb, bspw. in Form einer Anschlußmöglichkeit für einen Heizkreislauf für Raumheizkörper, ist nicht vorgesehen.
Diesbezüglich sei auf einen aus der DE-A-39 06 715 bekannten Brauchwasserkessel mit Durchlauferhitzer für Heizungswasser verwiesen. Dieser Brauchwasserkessel dient also einerseits der Warmwasserbereitung, andererseits ist aber auch der Anschluß eines Heizkreises vorgesehen. Dabei erfolgt die Wärmeeinbringung über ein zentrisch den Behälter durchgreifendes, mit einem Sturzbrenner bestücktes Rohr, aus dem unten die Heizgase unmittelbar abströmen, wobei die Wärme der Heizgase aufgrund der vergleichsweise kleine Wärmeübertragungsfläche des Rohres relativ schlecht genutzt werden.
Bei Wohnraumheizungen, und zwar insbesondere bei vollwärmegedämmten kleineren Eigenheimen, ist die Tendenz festzustellen, daß zwar einerseits Heizkessel mit immer kleinerer Leistung eingesetzt, aber andererseits immer höhere Ansprüche an die Warmwasserbereitung bzw. -be- reithaltung gestellt werden. Dieser sich im Prinzip wiedersprechenden Tendenz kann keiner der bisher bekannten Wärmeerzeuger gerecht werden.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen kompakten und möglichst kleinvolumigen Wärmeerzeuger zu schaffen, der primär die Funktion der Warmwasserbereitung und -bereithaltung zu erfüllen vermag, der aber andererseits und damit sekundär auch die Funktion eines Heizkessels übernehmen kann, was mit einfachen Mitteln durch entsprechende Umbildung herkömmlicher Wärmeerzeuger erreichbar sein soll, verbunden mit der Maßgabe, dabei die Heizgasführung mit einer möglichst großen Wärmeübertragungsfläche auszustatten.
Diese Aufgabe ist mit einem Wärmeerzeuger der gattungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst.
Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist nicht nur eine wesentliche Vergrößerung der übertragungswirksamen Wärmetauscherfläche erreicht, sondern diese ist auch im Behälter günstiger verteilt und ferner ist der Wärmetauscher, von dem aus die Heizung beschickt wird, dort angeordnet, wo dies am günstigsten ist. Durch die große Wärmetauscherfläche, die sich, wie gesagt, gut verteilt im Brauchwasser erstreckt, ist eine schnelle Aufwärmung des Brauchwassers erreichbar, zumal gemäß oben erwähnter Tendenz dieser damit besser entsprochen ist, die ja bis zu einem gewissen Grade bei der Nutzung im Vordergrund stehen soll.
Um dabei die ganze Fläche über einer solchen Heizgasführung zu erfassen und in vorteilhafter Anpassung an die in der Regel zylindrische Form derartiger Behälter, ist der Wärmetauscher in Form einer planspiralig gewickelten Tasche ausgebildet, deren Durchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der aus der Leitung gebildeten Wendel entspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere hinsichtlich der anzustrebenden Kompaktbauweise bestehen in Folgendem: Die Brennkammer ist aus einem im Querschnitt halbkugelförmigen Teil und aus einem sich daran anschließenden, sich nach oben verjüngenden Teil gebildet.
Der erfindungsgemäße Wärmeerzeuger wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 näher erläutert.
Der Wärmeerzeuger besteht in bekannter Weise aus einem im wesentlichen zylindrischen, vertikalen Behälter 1 mit Kalt- und Warmwasseranschlüssen 2, 3 und mit einer Heizeinrichtung, gebildet aus einer gebläsebrennerbestückten, im Behälter 1 angeordneten Heizgasführung 5, die aus einem bis in den oberen Bereich 1' des Behälters 1 vertikal erstreckten Teil I und aus einem sich daran anschließenden, im unteren Bereich 1" des Behälters 1 aus diesem herausgeführten und eine in bezug auf den Teil I wesentlich größere Wärmetauscherfläche aufweisenden, aus einer schraubenlinienförmig gewendelten Leitung 9 bestehenden Teil II gebildet ist, wobei im wesentlichen die untere Hälfte H des Teils I als in Bezug auf die Leitung 9 erweiterte Brennkammer 6 ausgebildet und in dieser der Brenner 7 mittig und vertikal nach oben orientiert angeordnet ist.
Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ersichtlich, ist im oberen Bereich 1' des Behälters 1 über den beiden Teilen I, II ein wärmeträgerführender Wärmetauscher 8 angeordnet, der in Form einer planspiralig gewickelten Tasche 8' ausgebildet ist. Der Durchmesser D2 der Planspirale entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser D1 der aus der Leitung 9 gebildeten Wendel, wobei die Heizungsvor- und -rücklaufanschlüsse 4, 4' der gewickelten Tasche 8' aus dem oberen Bereich 1' des Behälters 1 herausgeführt sind und der untere Teil 6' der erweiterten Brennkammer 6 unterhalb des Teiles II der Leitung 9 angeordnet ist und einen Größtdurchmesser D aufweist, der im wesentlichen ebenfalls dem Innendurchmesser D1 der aus der Leitung 9 gebildeten Heizgaswendel entspricht. Damit deckt der Wärmetauscher 8, der Teil des mit einer Pumpe 12 bestückten Heizkreises 11 ist, in Projektion gesehen, die ganze Heizgasführung 5 ab, deren im unteren Bereich 1" des Behälters 1 befindlicher Abgasanschluß in der Fig. 1 der Sicht entzogen ist.
Der untere Teil 6' der erweiterten Brennkammer 6 ist, wie dargestellt, im Querschnitt halbkugelförmig ausgebildet. An diesen ist ein sich nach oben verjüngender Teil 6'' angeschlossen.

Claims (2)

  1. Wärmeerzeuger für Warmwasserbereitung und Heizungsbetrieb, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen, vertikalen Behälter (1) mit Kalt- und Warmwasseranschlüssen (2, 3) und mit einer Heizeinrichtung, gebildet aus einer gebläsebrennerbestückten, im Behälter (1) angeordneten Heizgasführung (5), die aus einem bis in den oberen Bereich (1') des Behälters (1) vertikal erstreckten Teil (I) und aus einem sich daran anschließenden, im unteren Bereich (1'') des Behälters (1) aus diesem herausgeführten und eine in bezug auf den Teil (I) wesentlich größere Wärmetauschfläche aufweisenden, aus einer schraubenlinienförmig gewendelten Leitung (9) bestehenden Teil (II) gebildet ist, wobei im wesentlichen die untere Hälfte (H) des Teils (I) als in Bezug auf die Leitung (9) erweiterte Brennkammer (6) ausgebildet und in dieser der Brenner (7) mittig und vertikal nach oben orientiert angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im oberen Bereich (1') des Behälters (1) über den beiden Teilen (I, II) ein wärmeträgerführender Wärmetauscher (8) angeordnet und dieser in Form einer planspiralig gewickelten Tasche (8') ausgebildet ist, deren Durchmesser (D2) im wesentlichen dem Innendurchmesser (D1) der aus der Leitung (9) gebildeten Wendel entspricht, wobei die Heizungsvor- und -rücklaufanschlüsse (4, 4') der gewickelten Tasche (8') aus dem oberen Bereich (1') des Behälters (1) herausgeführt sind und der untere Teil (6') der erweiterten Brennkammer (6) unterhalb des Teiles (II) der Leitung (9) angeordnet ist und einen Größtdurchmesser (D) aufweist, der im wesentlichen ebenfalls dem Innendurchmesser (D1) der aus der Leitung (9) gebildeten Heizgaszugwendel entspricht.
  2. Wärmeerzeuger nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der untere Teil (6') der erweiterten Brennkammer (6) im Querschnitt halbkugelförmig ausgebildet und an diesen ein sich nach oben verjüngender Teil (6'') angeschlossen ist.
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