DE19519038B4 - Anlage zur Heiz- und Brauchwasserbereitung - Google Patents

Abstract

Anlage zur Heiz- und Brauchwasserbereitung mit einem modulierenden, gasbeheizten Brenner (1) und einem zweiteiligen Wärmetauscher (2), bei dem beide Teile (5, 8) von den Abgasen des Brenners (1) parallel durchströmbar sind, von dem ein Teil (5) an eine Kaltwasser- und eine Warmwasser-Zapfleitung angeschlossen ist und zur Brauchwasserbereitung dient und der andere Teil (8) zur Heizwasserbereitung dient, der an eine Vor- undRücklaufleitung einer mit einer Pumpe versehenen Heizungsanlage angeschlossen ist, einem mit einem Teil (5, 8) des Wärmetauschers (2) verbundenen Speicher (9) und mindestens einer Abdeckklappe (24) für einen Teil (5, 8) des Wärmetauschers (2).

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Heiz- und Brauchwasserbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Bei einer bekannten derartigen Anlage ist einer der beiden Teile des Wärmetauschers durch eine Rohrschlange gebildet, die im Bereich des zweiten Teiles des Wärmetauschers konzentrisch von einem weiteren Rohr umgeben ist, wobei der zwischen den beiden Rohren verbleibende Ringraum mit der Heizungsanlage verbunden ist. Der übrige Teil des Wärmetauschers ist durch die Rohrschlange gebildet und ist vom Brauchwasser durchströmt.
• Dabei ist im bekannten Fall auch der Brenner geteilt und jedem Wärmetauscherteil ein Teil des Brenners zugeordnet.
• Dabei ergibt sich der Nachteil eines relativ hohen Herstellungsaufwandes. Außerdem kommt es bei einer solchen Anlage zu relativ hohen Schaltzahlen der Brenner.
• Aus der Patentfamilie DE 30 14 180 C2 , DE 30 14 245 C2 und US 4 429 830 ist eine Anlage bekannt, bei der zwei Wärmetauscher abgasseitig strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind. Um eine Überhitzung des ersten Wärmetauschers zu vermeiden, muss der erste Kreislauf stets durchströmt werden und Wärme muss über einen Wärmeaustauscher von ersten auf den zweiten Kreislauf übertragen werden. Aufgrund der Abkühlung im ersten Wärmeaustauscher steht im zweiten Wärmeaustauscher nur noch relativ kaltes Abgas zur Verfügung.
• Die DE 195 10 991 A1 zeigt unter anderem Anlagen mit zweigeteiltem Wärmetauscher, die jeweils mit einem seperatem Brauchwasser- und Heizwasserspeicher verbunden sind.
• Aus der WO 92/12390 A1 ist ein Wärmetauscher einer Heizungsanlage bekannt, bei dem mittels einer Klappe die Durchströmung zweier Teilbereiche des Wärmetauscher gesteuert werden kann.
• Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Anlage der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und weniger Brennerstarts und -stopps erzeugt.
• Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anlage der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
• Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es möglich, die Schaltzahlen des Brenners erheblich zu vermindern, und es ergibt sich der Vorteil, dass ein hoher Brauchwasserkomfort sichergestellt ist und andererseits durch die Verwendung eines modulierend arbeitenden Brenners auch eine entsprechende Anpassung an den geringeren Leistungsbedarf der Heizungsanlage, der durch die verbesserte Wärmeisolierung moderner Gebäude bedingt ist, vorgenommen werden kann.
• Es ergibt sich der Vorteil, dass Brauchwasser stets bereitgehalten werden kann und nicht jede Zapfung zu einem Start des Brenners führt. Weiters ist es dadurch auch möglich, mit einer relativ kleinen Brennerleistung und einer relativ kleinen Leistung des entsprechenden Teiles des Wärmetauschers das Auslangen gefunden werden kann. Dadurch ergeben sich entsprechend längere Betriebszeiten für den Brenner, wodurch sich nur relativ kleine Schaltzahlen für diesen ergeben.
• Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich er Vorteil, dass den unterschiedlichen Leistungsbedürfnissen bei der Brauchwasser- und Heizwasserbereitung und/oder bei der Einbindung eines Speichers Rechnung getragen wird. So ist es gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 besonders vorteilhaft, wenn der Speicher mit dem kleineren Wärmetauscher verbunden wird, da die benötigte Wärme auch aus dem Speicher bezogen werden kann.
• Durch die Merkmale des Anspruches 4 ist es möglich, zu Zeiten fehlender Brauchwasseranforderung den Bedarf an Heizwasser durch den Speicher zu decken. Kommt es dann zu einer Brauchwasseranforderung, so kann durch eine entsprechende Verlängerung der Brenndauer des Brenners der Speicher wieder aufgeladen werden. Dadurch ergeben sich entsprechend längere Brennzeiten des Brenners und geringere Schaltzahlen, wodurch der Ausstoß an Schadstoffen reduziert und der Wirkungsgrad der Anlage erhöht wird.
• Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die 1 und 2 schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Anlagen.
• Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Fig. gleiche Einzelheiten.
• Bei der Ausführungsform nach der 1 ist ein von einem einzigen modulierend oder zweistufig arbeitenden Brenner 1 beaufschlagter Wärmetauscher 2 vorgesehen, wobei der Brenner 1 über eine Gasleitung 3 und ein proportional arbeitendes, oder zweistufiges Gasventil 4 mit Gas versorgt wird und für eine maximale Leistung entsprechend dem größeren Teil des Wärmetauschers ausgelegt ist.
• Ein Teil 5 des Wärmetauschers 2 ist mit einem Kaltwasseranschluß 6 und einer Warmwasser-Zapfleitung 7 verbunden und dient zur Brauchwasserbereitung im Durchlaufverfahren. Der zweite Teil 8 ist für eine kleinere Leistung zum Beispiel 1/3 als der Teil 5 ausgelegt und ist mit einem Speicher 9 verbunden. Das Abgas des Brenners 1 kann mit Hilfe einer Klappe 24 entweder auf den Teil 5 des Wärmetauschers 2 oder auf den Teil 8 des Wärmetauschers 2 gelenkt werden, wobei Zwischenstellungen möglich sind. Dabei ist der Speicher 9 über eine vom unteren Bereich 26 des Speichers 9 weg führende Leitung 10 mit einer Umwälzpumpe 11 und eine weitere Leitung 12 mit dem Einlaß des Teiles 8 des Wärmetauschers 2 verbunden. Der Auslaß des Teiles 8 ist über eine Vorlaufleitung 13 mit dem Speicher 9 verbunden, die in den oberen Bereich 27 des Speichers 9 führt.
• Der Speicher 9 ist weiter mit einer Heizungsanlage 14 verbunden. Dabei mündet eine Heizungsrücklaufleitung 15 in den unteren Bereich 26 des Speichers 9.
• Vom oberen Bereich 27 des Speichers 9 führt eine Anschlußleitung 16 zu einem Mischventil 17, an dem eine Verbindungsleitung 18 und eine Bypassleitung 19 angeschlossen sind. Die Verbindungsleitung 18 führt zu einer Heizungsumwälzpumpe 20, die über eine Heizungsvorlaufleitung 21 mit Heizkörpern 22 verbunden ist, die über die Heizungsrücklaufleitung 15 mit dem Speicher 9 verbunden sind.
• Kommt es zu einer Brauchwasserzapfung, so wird der Brenner 1 gestartet und mit der entsprechenden Nennleistung betrieben, um den gewünschten Durchsatz an Brauchwasser mit entsprechender Temperatur zur Verfügung zu stellen. Dabei lenkt die Klappe 24 des vom Brenner 1 kommenden Abgases ausschließlich über den Teil 5 des Primärwärmetauschers 2. Sinkt die Brauchwasserleistung, so kann die Brennerleistung zurückgenommen werden und auch die Klappe 24 verstellt werden, so daß der andere Teil 8 des Wärmetauschers 2 mit beheizt wird. Sinkt die angeforderte Gesamtleistung, so wirdd die Brennerleistung moduliert. Dabei kann über den Teil 8 des Primärwärmetauschers bei aktivierter Umwälzpumpe 11 der Speicher 9 aufgeheizt werden.
• Eine Stillsetzung des Brenners 1 erfolgt erst, wenn die Zapfung von Brauchwasser beendet ist und auch der Speicher 9 aufgeheizt ist. Dabei kann bei Beendigung der Zapfung die Leistung des Brenners 1 entsprechend reduziert werden.
• Die Heizungsanlage 14 wird bei Vorliegen einer Wärmeanforderung nur über den Speicher mit Heizwasser versorgt. Der Brenner 1 wird beim Heizbetrieb und fehlender Brauchwasserzapfung nur gestartet, wenn die Temperatur im Speicher 9 unter einen bestimmten Wert abgesunken ist, wobei die um eine Drehachse 47 schwenkbare Klappe 24 das vom Brenner 1 erzeugte Abgas ausschließlich über den Teil 8 des Wärmetauschers 2 leitet. Kommt es zu einem Start des Brenners 1, so bleibt dieser so lange in Betrieb, bis der Speicher eine festgelegte obere Temperatur wieder erreicht hat. Der Antrieb der Klappe 24 erfolgt über einen Hebel 37, der mittels eines Motors 38 bewegbar ist.
• Der Brenner 1 und der Primärwärmetauscher 2 sind von einem Gehäuse 46 umgeben, das an seinem oberen Ende einen Abgasauslaß 48 aufweist.
• Bei der Ausführungsform nach der 2 ist der Speicher 9 mit dem Kaltwasseranschluß 6 und der Zapfleitung 7 verbunden und der Teil 8 des Wärmetauschers 2 ist mit der Heizungsanlage 14 verbunden.
• Dabei sind die Heizkörper 22 über die Heizungsrücklaufleitung 15 mit der Heizungsumwälzpumpe 20 verbunden, die über eine Anschlußleitung 23 mit dem Einlaß des Teiles 8 des Primärwärmetauschers 2 verbunden ist. Die Teile 5 und 8 des Wärmetauschers sind für gleiche Leistung entsprechend der kleineren Leistung der Teile 8 in 1 festgelegt.
• Der Auslaß des Teiles 8 des Wärmetauschers 2 ist über eine Heizungsvorlaufleitung 21 mit den Heizkörpern 22 verbunden. Dabei zweigt eine Bypassleitung 19 von der Heizungsvorlaufleitung 21 zur Heizungsrücklaufleitung 15 ab, wobei in der Bypassleitung 19 ein Überströmventil 25 angeordnet ist.
• Bei dieser Lösung wird der Brauchwasserbedarf im wesentlichen durch den Speicher 9 gedeckt, wobei bei einer Zapfung der Start des für den kleineren Teil 8 des Wärmetauschers 2 ausgelegten Maximalleistung des Brenners 1 erst dann erfolgt, wenn die Temperatur des Wassers im Speicher 9 unter einen bestimmten Wert abgesunken ist.
• Die Ansteuerung der Klappe 24 erfolgt hier analog wie anhand der 1 beschreiben.
• Ein Start des Brenners erfolgt auch bei Vorliegen einer Wärmeanforderung durch die Heizungsanlage 14, wobei der Brenner modulierend oder stufig betrieben werden kann. Dabei kann auch der Speicher 9 entsprechend aufgeheizt werden.
• Die erfindungsgemäße Anlage weist eine Steuer- und Regeleinheit 28 auf, die über eine Leitung 30 mit einem Außentemperaturfühler 29, über eine Leitung 32 mit einem im unteren Bereich 26 des Speichers 9 angeordneten Temperaturfühler 31, über eine Leitung 34 mit einem im oberen Bereich 27 des Speichers 9 angeordneten Temperaturfühler 33 und über eine Leitung 41 mit einem in der Zapfleitung 7 angeordneten Temperaturfühler 40 eingangsseitig verbunden. Ausgangsseitig ist die Steuer- und Regeleinheit 28 über eine Leitung 36 mit einem Motor 35 der Umwälzpumpe 11, über eine Leitung 39 mit einem eine den Zustrom von Abgasen zu den beiden Teilen 5 und 8 des Primärwärmetauschers 2 steuernden um eine Drehachse 47 schwenkbare Klappe 24 über einen Hebel 37 antreibenden Motor 38, über eine Leitung 43 mit einem Antrieb 42 des Drei-Wege-Ventiles 17, über eine Leitung 45 mit einem Motor 44 der Heizungsumwälzpumpe 20 und über eine Leitung 50 mit einem Antrieb 49 des Gasventiles 4 verbunden.

Claims (4)

1. Anlage zur Heiz- und Brauchwasserbereitung mit einem modulierenden, gasbeheizten Brenner (1) und einem zweiteiligen Wärmetauscher (2), bei dem beide Teile (5, 8) von den Abgasen des Brenners (1) parallel durchströmbar sind, von dem ein Teil (5) an eine Kaltwasser- und eine Warmwasser-Zapfleitung angeschlossen ist und zur Brauchwasserbereitung dient und der andere Teil (8) zur Heizwasserbereitung dient, der an eine Vor- und Rücklaufleitung einer mit einer Pumpe versehenen Heizungsanlage angeschlossen ist, einem mit einem Teil (5, 8) des Wärmetauschers (2) verbundenen Speicher (9) und mindestens einer Abdeckklappe (24) für einen Teil (5, 8) des Wärmetauschers (2).
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (5, 8) des Wärmetauschers (2) für ungleich hohe Leistungen ausgelegt sind.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (9) mit dem für die kleinere Leistung ausgelegten Teil (5, 8) des Wärmetauschers (2) verbunden ist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (9) zusätzlich mit der Heizungsanlage (14) verbunden ist.