DE2653973B2 - Rauchgasbeheizter Wassererhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen rauchgasbeheizten Wassererhitzer, bestehend aus einem Wärmetauscher, der mit einem Abgasrohr in Wärmekontakt steht und mit der Rücklaufleitung der Heizkörper einer Sammelheizung verbunden ist

Wassererhitzer dieser Gattung sind bekannt, um die Wärmeenergie der Abgase von Heizungsfeucrungen zumindest teilweise auszunutzen.

Aus dem DE-GM 73 05 392 ist ein solcher Wassererhitzer bekannt dessen Wärmetauscher schalenförmig um das Abgasrohr angeordnet ist. Aus der DE-OS 35 563 ist ein solcher Wassererhitzer bekannt dessen Wärmelauscher als Rohrschlange ausgebildet und in dem Abgasrohr angeordnet ist. Aus der DE-OS 48 673 ist ein solcher Wassererhitzer bekannt dessen Wärmetauscher als das Abgasrohr umgebende Rohrschlange ausgebildet ist.

Allen diesen bekannten Wassererhitzern ist gemeinsam, daß der Wärmetauscher vor den Heizungskessel der Sammelheizung geschaltet ist und somit das Rücklaufwasser vor dem Eintritt in den Heizungskessel vorwärmt. Dadurch kann Heizenergie eingespart werden, um das vorgewärmte Rücklaufwasser auf die erforderliche Vorlauftemperatur zu erhitzen.

Die bekannten Wassererhitzer können nur in Verbindung mit einer Sammelheizung eingesetzt werden, es kann daher mit diesen bekannten Wassererhitzern nur die Abgaswärme der Kesselbefeuerung einer solchen Sammelheizung ausgenützt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wassererhitzer der eingangs genannter. Gattung zu schaffen, der vielseitiger zu verwenden isi und die

ίο Abgaswärme einer beliebigen Feuerung ausnützen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Wärmetauscher über einen Ausgleichsbehälter mit der Vorlaufleitung der Heizkörper verbunden ist

is Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Wassererhitzer ist in seiner Anwendung nicht auf eine Warmwassersammelheizung und die Ausnutzung der Abgaswärme der Kesselfeuerung einer solchen Sammelheizung beschränkt Der Wärmetauscher bildet vielmehr mit dem Ausgleichsbehälter und den damit verbundenen Heizkörpern ein selbständiges geschlossenes System, das die Abgaswärme einer beliebigen Feuerung zu Heizungszwecken ausnützen kann. Diese Feuerung muß nicht einmal zu Heizungszwecken dienen. Insbesondere kann aber auch die Abgaswärme ejner Einzelheizung ausgenützt werden, um z. B. weitere Räume einer Etage oder eines Gebäudes, die von dieser Einzelheizung nicht beheizt werden, mittels der durch den Wassererhitzer gespeisten Heizkörper £U beheizen.

Der Ausgleichsbehälter dient als Wärmespeicher und Warmwasserreservoir für das abgeschlossene Heizungssystem. In dem Ausgleichsbehälter wird die relativ geringe Menge des Wassers hoher Temperatur, die von dem Wärmetauscher kommt, in eine große Menge Wasser einer für die Heizkörperspeisung geeigneten mittleren Temperatur umgewandelt Der Umlauf des in dem Ausgleichsbehälter gespeicherten warmen Wassers zu den Heizkörpern kann in herkömmlicher Weise durch Schwerkraft oder mittels einer Pumpe erfolgen.

Für die Anordnung und Ausbildung des Wärmetauschers sind baulich-konstruktive und wärmetechnischc Gesichtspunkte bestimmend. Der Wärmetauscher kann in an sich bekannter Weise aus einer Kupferrohrschlange bestehen und in den Verbrennungsraum der Feuerung oder in das Abgasrohr hineinragen, so daß er allseitig mit den heißen Verbrennungsgasen in Berührung kommt Dadurch ergibt sich zwar eine gute

so Wärmeübertragung, diese Anordnung eignet sich aber weniger für eine nachträgliche Installation und der Wärmetauscher kann den Querschnitt des Abgasrohres i,achteilig verkleinern.

Wird der Wärmetauscher auf den Außenumfang des

Abgasrohres angebracht vorzugsweise als schraubenlinienförmig auf das Abgasrohr gewickelte Kupferrohrschlange, so wird der Strömungsquerschnitt des Abgasrohres nicht verkleinert und eine nachträgliche Anbringung bei einer bereits vorhandenen Hcizungsanlage ist ohne weiteres möglich. Wird das Kupferrohr zusätzlich noch mit dem Abgasrohr verlötet, so ergib! sich außerdem auch ein sehr guter Wärmeübergang von dem Abgasrohr zu dem Wärmetauscher.

Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, daß der

Wassererhitzer bereits vollständig vorgefertigt vom Hersteller geliefert werden kann. Dazu wird der Wärmetauscher und ggf. auch der Ausgleichsbehälter bereits fest auf einem Rohrabschnitt angebracht

geliefert und zur Montage ist es nur erforderlich, ein entsprechendes Stück des Abgasrohres durch den mit dem Wärmetauscher versehenen Rohrabschnitt zu ersetzen.

Der Ausgleichsbehälter liegt vorzugsweise ebenfalls an dem Abgasrohr an, so daß dieses auch an den Ausgleichsbehälter noch Wärme übertragen kann, um ein Absinken der Temparatur des Wassers zu verhindern. Durch eine den Wärmetauscher überbrükkende Leitung kann das abgekühlte Rücklaufwasser auch direkt, mittels eines Ventils dosiert, in den Ausgleichsbehälter geleitet werden. Dadurch kann der Ausgleichsbehälter auch als Mischbehälter zur Einstellung der Temperatur des Vorlaufwassers für die Heizkörper verwendet werden.

Wird der Wassererhitzer an dem Abgasrohr der Kesselfeuerung einer Sammelheizung angebracht, so können zusätzlich zwei bis drei Heizkörper durchschnittlicher Größe versorgt werden. Versuche haben gezeigt, daß auf diese Weise eine Wohnraumfläche von 40—45 m² bei normaler Raumhöhe gut beheizt werden kann. Wird der Wassererhitzer bereits bei der Installation des herkömmlichen Heizsystems eingeplant, so kann dieses dementsprechend kleiner dimensioniert werden. Wird der Wassererhitzer dagegen erst nachträglich installiert, so kann dementsprechend die Heizleistung des herkömmlichen Systems reduziert werden. In jedem Falle ist eine Einsparung von ca. 15—30% der Heizkosten möglich, wie Versuche zeigten.

Auch die nachträgliche Montage ist äußerst einfach. Es wird in der oben beschriebenen Weise ein Teil des Abgasrohres des vorhandenen Heizungssystems herausgenommen und der entsprechende mit dem Wärmetauscher und dem Ausgleichsbehälter versehene Rohrabschnitt eingesetzt Die Zulauf- und Rücklaufrohre der zwei bis drei durch den Wassererhitzer zu versorgenden Heizkörper werden von dem vorhandenen Heizungskreislauf abgetrennt und an den Wassererhitzer angeschlossen.

Der Wassererhitzer kann auch in äußerst vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer Einzelheizung zur Beheizung einer Etagenwohnung verwendet werden. Dazu wird ein Kohle-, OeI- oder Gasofen so angeordnet, daß er gleichzeitig zwei oder drei aneinander angrenzende Räume direk! beheizt. Der dh Abgaswärme des Ofens ausnutzende Wassererhitzer versorgt Heizkörper, die in den nicht an den Ofen angrenzenden Räumen vorgesehen sind. Es können neben den zwei bis drei von dem Ofen direkt beheizen Räumen noch weitere drei bis vier Räume mit einer Größe von jeweils etwa 15 bis 18 m² beheizt werden. Auf diese Weise ist die Beheizung einer gesamten Etagenwohnung von einer einzigen Feuerstelle aus möglich.

Die Montage einer solchen Etagenheizung ist wesentlich einfacher und billiger als die einer herkömmlichen Warmwasser-Etagenheizung. Neben der optimalen Ausnutzung der Abgaswärme und der Reduzierung der Heizkosten können auf diese Weise die Vorteile einer Warmwasserheizung mit denen einer Ofenhei- eo zung vereinigt werden. Insbesondere in den Übergangszeiten genügt es nämlich häufig, den Ofen nur kurzzeitig zu befeuern, was zu einem schnellen Aufheizen der durch diesen Ofen beheizten Räume durch Strahlungswärme führt, wie es mit den herkömmlichen Warmwas- es seretagenheizungen »licht möglich ist.

Die Bezeichnung Wassererhitzer in den Patentansprüchen und der Beschreibung soll die Erfindung nicht auf die Verwendung von Wasser als Wärmeträgermedium einschränken. Anstelle von Wasser kann selbstverständlich auch jedes andere flüssige Wärmeträgermedium, wie z. B.Öl, verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Wassererhitzer, der an der Feuerung einer Sammelheizung angebracht ist,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Wassererhitzers, der an der Feuerung einer Einzelheizung angebracht ist,

F i g. 3 schematisch die Beheizung einer Etagenwohnung mit Wassererhitzern.

In Fig. 1 ist schematisch die Verwendung eines Wassererhitzers in Verbindung mit der Kesselfeuerung einer Sammelheizung dargestellt.

Die Brennkammer 10 des Heizkessels einer herkömmlichen Sammelheizung wird beispielsweise durch einen ölbrenner 12 befeuert. Die heißen Abgase der Feuerung ziehen durch ein Abgairohr 14 ab. Der Wärmeträgerkessel sowie die Rohraniage dieser herkömmlichen Sammelheizung sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

An dem Abgasrohr 14 ist ein zusätzlicher Wassererhitzer angebracht. Dieser besteht aus einem Wärmetauscher 16 in Form eines schraubenlinienförmig um das Abgasrohr 14 gewickelten Kupferrohres und einem Ausgleichsbehälter 18. Das Kupferrohr ist mit der Oberfläche des Abgasrohres 14 verlötet, um einen guten Wärmekontakt herzustellen. Vorzugsweise ist das Kupferrohr auf einem gesonderten Abschnitt des Abgasrohres 14 angebracht, so daß der Wassererhitzer auch nachträglich in einfacher Weise in eine bestehende Heizanlage eingesetzt wercien kann.

Der Ausgleichsbehälter 18 legt sich als Halbschale in Form eines in Axialrichtung halbierten Zylindermantels an das Abgasrohr 14 an.

Der Wärmetauscher 16 und der Ausgleichsbehälter 18 sind in Reihe in eine geschlossene Rohrleitung einer Sammelheizung eingesetzt. Diese Rohrleitung besteht aus einer von dem Ausgleichsbehälter 18 ausgehenden Vorlaufleitung 20, in welche im Bedarfsfälle eine Umwälzpumpe 22 eingesetzt sein kann. Durch die Vorlaufleitung 20 werden zwei Warmwasser-Heizkörper 24 gespeist. Eine Rücklaufleitung 26 führt zu dem Wärmetauscher 16. Weiter ist die Warmwasser-Rohrleitung in übliche Weise mit einem Ausdehnungsgefäß 28, einem Manometer 30, einem Sicherheitsventil 32 und einem AblaOhahn 34 ausgestattet.

Über einen zusätzlichen Einlaßsiutzen 36 kann das Riicklaufwasser aus der Rücklaufleitung 26 direkt unter Umgehung des Wärmetauschers 16 in den Ausgleichsbehälter 18 eingeleitet werden. Ein nicht dargestelltes Mischventil ermöglicht die Dosierung des direkt über den Einlaßstutzen 36 in den Ausgleichsbehälter 18 eingeleiteten kalten Rücklaufwassers.

Schließlich ist an dem Ausgleichsbehälter 18 noch ein nicht dargestellter Einlaß vorgesehen, der ein Nachfüllen von Frischwasser in die Rohrleitung erlaubt.

Die Arbeitsweise des Wassererhitzers ist folgende:

Die heißen Abgase der Brennkammer 10, die durch das Abgasrohr 14 in den Kamin geleitet werden, erhitzen das Wasser in dem Wärmetauscher 16. Das erhitzte Wasser gel ,ngt in den Ausgleichsbehälter 18, der als Speicherbehälter für die Rohrleitung dient. Durch den Kontakt des Ausgleichsbehälters 18 mit dem Abgasrohr 14 wird ein Abkühlen des Wassers in dem

Ausgleichsbehälter 18 verhindert. Vom Ausgleichsbehälter 18 werden die Heizkörper 24 über die Vorlaufleitung 20 gespeist. Das in den Heizkörpern 24 abgekühlte Wasser gelangt über die Rücklaufleitung zurück zum Wärmetauscher 16, wo es wieder aufgeheizt wird. Ein Teil des abgekühlten Rücklaufwassers kann dosiert über den Einlaßstulzen 36 direkt dem Ausgleichsbehälter 18 zugeführt werden, um die Temperatur des Vorlaufwassers einzustellen. Das Umwälzen des Wassers in der Rohrleitung kann durch Schwerkraft oder durch die Umwälzpumpe 22 erfolgen.

F i g. 2 zeigt ein anderes Anwendungsbeispiel des Wassererhitzers. Soweit die Einzelteile der in Fig. 2 dargestellten Anlage mit denen der in F i g. I dargestellten Anlage übereinstimmen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf die Beschreibung der F i g. I wird verwiesen.

Der wesentliche Unterschied der in F i g. 2 dargesirlllen Anlage gegenüber der Anlage in Fig. I besteht darin, daß der Wassererhitzer nicht an der Feuerung einer herkömmlichen Sammelheizung angebracht ist. sondern an einer Einzelheizungsfeuerung. Die Einzelheizung besteht aus einer Brennkammer 38, die mit einem öl- oder Gasbrenner 40 befeuert wird. Selbstverständlich ist auch eine Kohlebefeuerung der Brennkammer 38 möglich. Der Wärmetauscher 16 ist direkt in der Brennkammer 38 eingesetzt. Der Wärmetauscher 16 kommt daher unmittelbar mit den heißen Verbrennungsgasen in der Brennkammer in Berührung.

Die Brennkammer 38 wird zur direkten Beheizung von Räumen überwiegend durch Strahlungswärme benutzt. Die Brennkammer 38 kann bis auf den eingesetzten Wärmetauscher 16 weitgehend mit herkömmlichen Einzelöfen übereinstimmen. Vorzugsweise ist die Brennkammer mit einer Verkleidung versehen, die beispielsweise gitterförmig ausgebildet sein kann, um ein möglichst ungehindertes Durchtreten der Strahlungswärme zu ermöglichen und ein Berühren der heißen Brennkammeroberfläche zu verhindern. Anstelle eines gitterförmigen Stahlbleches kann auch eine Verkleidung aus Schmiedeeisenstäben gewählt werden.

Schließlich kann die Brennkammer auch mit einer wärmespeichernden Verkleidung beispielsweise aus Kacheln oder dergleichen versehen werden.

Selbstverständlich muß der Wärmetauscher 16 nicht direkt in einer solchen Brennkammer 38 angebracht sein. Der Wärmetauscher 16 kann ebenso auch in der in Fig. I dargestellten Weise das Abgasrohr 14 der Brennkammer 38 umschließen.

Da die Brennkammer 38 den umgebenen Raum überwiegend durch die seitlich abgestrahlte Wärme beheizt, ist es außerdem auch möglich, den Wärmetauscher unmittelbar auf der oberen Oberfläche der Brennkammer 38 anzubringen.

In Fig. 3 ist ein Beispiel dargestellt, wie eine Etagenwohnung in optimaler Weise unter Verwendung des Wassererhitzers beheizt werden kann. Es wird eine Brennkammer 38 verwendet, welche vom Flur 42 der Wohnung aus befeuert wird. Diese Brennkammer ragt in zwei Räume, beispielsweise das Wohnzimmer 44 und ein Kinderzimmer 46. Diese zwei Räume 44 und 46 sowie der Flur 42 werden somit durch die Brennkammer 38 direkt durch Strahlungswärme beheizt. Die übrigen Räume der Wohnung werden durch Warmwasserheizung beheizt, die von Wassererhitzern gespeist werden. Im Beispiel der F i g. 3 sind zwei solcher Wassererhitzer vorgesehen. Der Wärmetauscher 16 des einen WassererHtzers kann beispielsweise im Inneren der Brennkammer 38 angebracht sein, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Dieser Wassererhitzer versorgt beispielsweise die Heizkörper 24 von zwei weiteren Kinderzimmern 48. Der Wärmetauscher 16 des zweiten Wasserer hitzers kann beispielsweise das Abgasrohr 14 umschließen, wie dies in F i g. I dargestellt ist, oder an der oberen Oberfläche der Brennkammer 38 angebracht sein. Durch diesen zweiten Wassererhitzer werden die Heizkörper 24 der restlichen Räume beheizt, beispielsweise von Schlafzimmer 50, Eßzimmer 52 und Küche 54.

Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte in F i g. 3 dargestellte Etagenwohnung mit einer einzigen Einzelheizung zu beheizen, die außerdem vom Flur aus befeuert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Rauchgasbeheizter Wassererhitzer, bestehend aus einem Wärmetauscher, der mit einem Abgasrohr in Wärmekontakt steht und mit der Rücklaufleitung der Heizkörper einer Sammelheizung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) über einen Ausgleichsbehälter (18) mit der Vorlaufleitung (20) der Heizkörper (24) verbunden ist

   Z Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) aus einer Rohrschlange vorzugsweise aus Kupfer besteht

   3. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) in der Brennkammer oder dem Abgasrohr eines Heizungskessels angeordnet ist

   4. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) um el as Abgasrohr (14) angeordnet ist

   5. Wassererhitzer nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Wärmetauscher (16) als das Abgasrohr (14) umgehende Rohrschlange ausgebildet ist

   6. Wassererhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Rohrschlange mit der Außenwand eines in das Abgasrohr (14) einsetzbaren Rohrabschnittes verbunden, z. B. verlötet ist.

   7. Wassererhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (18) mit dem in da- Abgasrohr (14) einsetzbaren Rohrabschnitt verbunden, ζ B. verl^'et ist.

   8. Wassererhitzer nach Anspruch I —7, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgleichsbehälter (18) halbschalenförmig um das Abgasrohr (14) angeordnet ist

   9. Wassererhitzer nach Anspruch 1 —8, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgleichsbehälter (18) mit einem Einlaßstutzen (36) der Rücklaufleitung (26) verbunden ist