DE102007048728A1

DE102007048728A1 - Heizkessel mit Funktion "Solare Heizungsunterstützung"

Info

Publication number: DE102007048728A1
Application number: DE102007048728A
Authority: DE
Inventors: Franz Aletsee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: DE102007048728B4

Abstract

Ein Heizkessel (11), der in einen Heizungskreislauf (17) und einen Ladekreislauf (18) eingebunden werden kann, umfasst einen über fossile Brennstoffe befeuerten Brennerraum (2), einen Auslaß für den Heizungsvorlauf (33) und einen Auslaß für den Ladevorlauf (34), über den der Brauchwasser-Wärmespeicher (5, 7) erwärmt wird, wobei die Auslässe auch als gemeinsamer Auslaß ausgeführt sein können, einem ersten Einlaß (36) für den Heizungsrücklauf und einem zweiten Einlaß (37) für den Laderücklauf. Im Heizkessel ist wenigstens eine Schaltung vorgesehen, welche in einem ersten Schaltzustand den Raumheizungsrücklauf (36) mit dem Laderücklauf (37) so verbindet, dass der Ladekreislauf (18) und der Heizkreislauf (17) miteinander gekoppelt sind, um Energie aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher (5, 7) über den Ladekreislauf in den Heizkreislauf zu transportieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel sowie eine Heizanlage und ein Verfahren zum Heizen eines Gebäudes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter dem Begriff „Heizkessel" ist nachfolgend ein Gerät zur Wärmeerzeugung für Raumheizung und Brauchwassererwärmung in einem eigenen Gehäuse bezeichnet. Neben dem Brennraum für fossile Brennstoffe sind in diesem Gehäuse typischerweise mindestens Umwälzpumpe, elektronische Heizungssteuerung, Steuerventil(e) und die Anschlüsse für die Anbindung an die Heizungs- und Elektroinstallation untergebracht.
Ein- oder Mehrfamilienhäuser werden üblicherweise mit vorgehend beschriebenen Heizkesseln beheizt. Über den Brenner wird einerseits die Raumheizung (insbesondere Heizkörper, aber auch Wandheizung oder Fußbodenheizung) betrieben. Weiterhin kann ein Brauchwasserwärmespeicher beheizt werden. In diesem Wärmespeicher kann das Brauchwasser selbst untergebracht sein, d. h. Frischwasser kann zufließen und erwärmtes Brauchwasser kann entnommen werden. Darüber hinaus gibt es aber auch Lösungen, bei denen im Wärmespeicher Flüssigkeit als Speichermedium untergebracht ist und das Brauchwasser über einen separaten Frischwasser-Wärmetauscher bei Bedarf erwärmt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf beide dieser Varianten.
Immer häufiger werden Heizungsanlagen auch mit Sonnenkollektoren gekoppelt, die über einen Solarwärmetauscher den Brauchwasser-Wärmespeicher zusätzlich aufheizen. Die Kollektorfläche ist üblicherweise so groß bemessen, dass in den Sommer- und den Übergangsmonaten die zur Aufheizung des Brauchwassers benötigte Energie weitgehend solar bereitgestellt werden kann. Aufgrund dieser Auslegung steht häufig mehr solar erzeugte Wärmeenergie zur Verfügung als zur Erwärmung des Brauchwassers erforderlich ist, d. h. das Brauchwasser wird über die mindestens erforderliche Brauchwassertemperatur aufgeheizt (Überschusswärme). Nur bei großen Kollektorflächen und teuren Heizungsanlagen wurde bislang die Solarwärme zur Unterstützung der Raumheizung genutzt. Ein Beispiel hierfür ist in der EP 1 748 258 A2 angegeben.
Bislang übliche Heizkessel zur Raumheizung und Brauchwassererwärmung verfügen typischerweise über ein Ventil zur Umschaltung zwischen Raumheizung und Brauchwassererwärmung, diese beiden Betriebszustände schließen sich gegenseitig aus. Sie weisen im Allgemeinen einen gemeinsamen, ventillosen Vorlauf und je einen Rücklauf für Raumheizkreis und Brauchwassererwärmungs-Ladekreislauf auf. Die Entnahme von (z. B. solar erzeugter) Überschusswärme aus dem Brauchwasserspeicher ist konstruktionsbedingt nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen und sehr betriebssicheren Heizkessel zu konzipieren, der insbesondere in den Übergangsmonaten einen geringeren fossilen Energieverbrauch aufweist.
Der erfindungsgemäße Heizkessel sollte einfach aufgebaut und in seinen Komponenten weitgehend identisch mit bislang üblichen Heizkesseln sein, damit Entwicklungs- und Produktionsmehrkosten minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Heizkessel nach Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Heizkessel sollte mit allen Brauchwasserspeichern mit Aufheiz- und Solar-Wärmetauscher einsetzbar sein, unabhängig davon, ob der Speicher mit Brauchwasser befüllt oder das Brauchwasser über einen separaten Frischwasser-Wärmetauscher im Wärmespeicher erwärmt wird.
Nicht zwingend, jedoch idealerweise könnte dieser Heizkessel auch in Bezug auf Anschlüsse und Funktion vollständig kompatibel mit bislang üblichen Heizkesseln sein. Die zusätzliche Funktionalität „solare Heizungsunterstützung" könnte vollständig in den Heizkessel integriert werden. Ein Austausch eines bestehenden durch einen erfindungsgemäßen Heizkessel ist daher problemlos möglich. Auch die Neuinstallation einer Heizungsanlage unter Verwendung eines solchen Heizkessels ist identisch (und somit genauso einfach) wie die einer herkömmlichen Heizanlage mit solarer Brauchwassererwärmung ohne solare Heizungsunterstützung. Des Weiteren könnte ein solcher Heizkessel auch in Anlagen mit Brauchwasserspeicher ohne solare Aufladung eingesetzt werden. Wird zu einem späteren Zeitpunkt der Brauchwasserspeicher durch einen Speicher mit solarer Aufladung ersetzt, so wird ab diesem Zeitpunkt die verfügbare Überschusswärme automatisch für die Raumheizung genutzt.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Heizkessels reduzieren sich die Energiekosten für die Raumheizung um den Betrag der entnommenen Überschusswärme. Darüber hinaus werden weitere positive Effekte erzielt: Das durchschnittliche Temperaturniveau im Brauchwasserspeicher wird näher an der Brauchwassersolltemperatur gehalten und ist somit im Durchschnitt niedriger. Dies reduziert die Verkalkungsneigung im Brauchwasserspeicher ebenso wie Stillstandwärmeverluste am Speicher und den Rohrleitungen. Die in der Folge niedrigere Temperatur im Solarkreislauf erhöht den solaren Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren und erhöht somit deren Energieausbeute. All diese Faktoren erhöhen zusätzlich die Energieeffizienz der Heizanlage.
Der erfindungsgemäße Heizkessel würde auch keinerlei Kopplung mit der Regelung der Solar-Anlage erfordern. Lediglich der Eintrag von zusätzlicher Wärmeenergie über den "Solar-Wärmetauscher" in den Brauchwasserspeicher ist relevant und wird von dem Heizkessel automatisch erkannt und soweit möglich genutzt.
Die integrierte und für Kunden sehr attraktive Zusatzfunktion „Solare Raumheizungsunterstützung" würde dem erfindungsgemäßen Heizkessel einen Wettbewerbsvorteil gegenüber bisher üblichen Heizkesseln verschaffen, dadurch könnte der Hersteller des Produktes eine Steigerung von Absatzzahlen und Wertschöpfung pro Gerät erzielen.
Folgende Gesichtspunkte sind bei der Beurteilung der Praxistauglichkeit des vorgestellten Konzepts von Bedeutung: Wärmeüberschuss wird an sonnigen Tagen vorwiegend in der Übergangszeit produziert und steht in der Regel frühestens mittags zur Verfügung, da zunächst das am Vortag bzw. am Morgen entnommene Brauchwasser nachgeheizt werden muss. Zu diesem Zeitpunkt ist die Aufheizung der Innenräume nach der Nachtabsenkung längst abgeschlossen, wegen der höheren Außentemperaturen liegt die dann erforderliche Heizungsvorlauftemperatur typischerweise bereits unter 45 Grad. Auch die Geschwindigkeit der Wärmeentnahme aus dem Wärmespeicher zur Heizungsunterstützung ist sekundär. Es ist weitgehend unerheblich, ob die Überschusswärme schnell oder langsam entnommen wird. Entscheidend ist lediglich, dass sie entnommen wird um fossil erzeugte Energie zu ersetzen. Sollte untertags keine Raumheizung mehr erforderlich sein, so ist in den Abendstunden häufig noch eine Temperierung der Innenräume erforderlich. Steht zum Beginn der Nachtabschaltung immer noch Überschusswärme zur Verfügung, so kann diese im Zeitraum vor Beginn der Heizzeit am nächsten Morgen zur Erwärmung der noch kalten Heizanlage genutzt werden. Im späten Frühling und frühen Herbst wird die gespeicherte Überschusswärme sogar häufig ausreichen, um den Wärmebedarf für die morgendliche Temperierung von Badezimmer etc. vollständig zu decken.
Nach Ende einer sonnigen Periode muss das Brauchwasser gegebenenfalls früher nachgeheizt werden, da Überschusswärme entnommen wurde und der Speicher daher möglicherweise weniger warmes Brauchwasser für eine Schlechtwetterperiode vorhalten kann. Hier gilt jedoch der Erhaltungssatz der Energie: Die zusätzlich erforderliche Wärmemenge zur Aufheizung des Brauchwassers ist nicht größer als die zuvor zur Raumheizung (nutzbringend) entnommene Wärmemenge. Die Vorteile der geringeren Stillstandsverluste und des besseren Solarwirkungsgrads der Kollektoren bleibt jedoch auch in diesem Falle bestehen.
Die Funktion „Solare Heizungsunterstützung" könnte über ein oder mehrere geeignet angeordnete Ventil(e) (Umschalt- oder Mischventil) oder eine zusätzliche Pumpe im Heizkessel realisiert werden. Durch geeignete Koppelung mit dem Ladekreislauf im Raumheizbetrieb könnte somit der Wärmeträger des Heizkreislaufs ganz oder teilweise durch den Aufheizwärmetauscher des Brauchwasser-Ladekreislaufs gefördert und die entnommene Wärme dem Heizkreislauf zugeführt/beigemischt werden. Beide Strömungsrichtungen des Wärmeträgers durch den Aufheizwärmetauscher sind hierbei denkbar und möglich. Sollte die aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher entnommene und in den Heizkreislauf transportierte Wärmeleistung zur Raumheizung nicht ausreichen so könnte der Brenner gleichzeitig mit betrieben werden (mit enstprechend reduzierter Heizleistung) um die erforderliche Heizungsvorlauftemperatur aufrechtzuerhalten.
Ferner betrifft die Erfindung eine Heizungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Heizkessel sowie ein Verfahren zum Beheizen eines Gebäudes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage mit solarer Brauchwasserbereitung und Heizkessel nach dem Stand der Technik
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizungsanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, und einen erfindungsgemäßen Heizkessel aufweist.
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizungsanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, und einen erfindungsgemäßen Heizkessel gemäß einer zweiten Ausführungsform aufweist.
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizungsanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, und einen erfindungsgemäßen Heizkessel gemäß einer dritten Ausführungsform aufweist
In 1 ist eine konventionelle Heizungsanlage schematisch dargestellt, die einen Wärmespeicher 5 für Brauchwasser aufweist. Im unteren Drittel des Wärmespeichers 5 ist ein Solarwärmetauscher 6 untergebracht, der in einen Solarkreislauf 12 eingebunden ist. Hier wird die aus dem Solarkreislauf mit Sonnenkollektoren gewonnene Wärmeenergie in den Brauchwasserspeicher eingetragen. Im oberen Drittel des Wärmespeichers 5 ist ein Aufheizwärmetauscher 7 untergebracht, der Teil des Brauchwasser-Ladekreislaufs 18 ist. Der Ladekreislauf 18 ist mit einem Heizungskreislauf 17 gekoppelt, und zwar über einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 30 und 31, in dem eine Umwälzpumpe 3 und eine Heizvorrichtung, üblicherweise in Form eines Brenners, liegt. Der Brenner 2 wird insbesondere mit fossilen Brennstoffen (Öl, Gas, Pellet, Hackschnitzel, Holz, Biogas etc.) betrieben.
Typischerweise sind drei Betriebszustände (BZ) vorgesehen:

0: – Standby
1: – Raumheizung
2: – Brauchwassererwärmung

BZ-0-Standby:
BZ-0 wird eingestellt, wenn die aktuelle Brauchwassertemperatur gemessen mit Sensor 8 auf oder über dem Sollwert für die Brauchwassertemperatur liegt und Raumheizung nicht erforderlich ist. Die Heizungssteuerung 10 schaltet Umwälzpumpe 3 und Brenner 2 ab, die Stellung des Umschaltventils 4 ist ohne Belang. Die Anlage befindet sich im Ruhezustand.
BZ-1-Raumheizung:
Die Heizungsteuerung 10 stellt das Dreiwege-Umschaltventil 4 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 4C → 4B möglich ist; 4A ist verschlossen. Die Pumpe 3 treibt den Wärmeträger über den Leitungsabschnitt 30 durch den Wärmetauscher des Brennraums 2 (in Pumpen-Pfeilrichtung) wo er auf das erforderliche Temperaturniveau für die Raumheizung aufgeheizt wird. Über Brenner-Vorlauf 31 und Abzweig 32 fließt der Wärmeträger über den Heizungsvorlauf 33 des Heizkessels 11 entlang Stromrichtung 17 zu den Raumheizflächen 1, gibt dort Wärme ab und strömt dann zurück zum Heizungsrücklauf 36 am Heizkessel 11. Von dort fließt er auf dem Weg 4C → 4B zurück zur Pumpe 3. Der Brauchwasser-Ladekreislauf 18 ist blockiert, da der Laderücklauf 37 (verbunden mit 4A) verschlossen ist. Daher kann kein Wärmeträger am Abzweig 32 zum Ladevorlauf 34 fließen.
Brauchwassererwärmung ist im BZ-1 daher über den Heizkessel 11 nicht möglich.
BZ-2-Brauchwassererwärmung:
Fällt die Brauchwassertemperatur gemessen mit Sensor 8 unter den Sollwert ab, so stellt die Heizungsteuerung 10 das Dreiwege-Umschaltventil 4 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 4A → 4B möglich ist; 4C ist verschlossen. Die Pumpe 3 treibt den Wärmeträger über den Leitungsabschnitt 30 durch den Wärmetauscher des Brennraums 2 (in Pumpen-Pfeilrichtung) wo er auf das erforderliche Temperaturniveau für die Brauchwassererwärmung aufgeheizt wird. Über Brenner-Vorlauf 31 und Abzweig 32 fließt der Wärmeträger über den Ladevorlauf 34 des Heizkessels 11 entlang Stromrichtung 18 zum Aufheizwärmetauscher 7 im Brauchwasserspeicher 5. Er heizt dort den oberen Bereich des Wärmespeichers auf und strömt dann zurück zum Laderücklauf 37 am Heizkessel 11. Von dort fließt er auf dem Weg 4A → 4B zurück zur Pumpe 3. Der Heizungskreislauf 17 ist blockiert, da dessen Rücklauf 36 (verbunden mit 4C) verschlossen ist. Daher kann kein Wärmeträger am Abzweig 32 zum Heizungsvorlauf 33 fließen. Raumheizung ist im BZ-2 daher nicht möglich. Ist die Brauchwasser Solltemperatur gemessen an Sensor 8 in der oberen Schicht des Brauchwasserspeichers 5 erreicht, so wird die Heizungssteuerung 10 je nach Bedarf auf BZ-0-Standby bzw. BZ-1-Raumheizung umschalten.
Konstruktionsbedingt ist ein Transport von Wärmeenergie vom Brauchwasserspeicher 5 zur Nutzung im Raumheizkreislauf 17, 1 bei einem herkömmlichen Heizkessel gemäß 1 nicht möglich, da eine Koppelung von Lade- und Heizkreislauf nicht vorgesehen ist.
In 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels dargestellt. Dieser Heizkessel stellt zusätzlich den BZ-3-Raumheizung mit Solarunterstützung zur Verfügung. Er stimmt im Aufbau und Funktion weitgehend mit dem konventionellen Heizkessel gemäß 1 überein, so dass im Folgenden nur noch auf die Unterschiede eingegangen wird. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden folglich für die funktionsgleichen, bereits beschriebenen Teile ebenfalls verwendet.
Abweichend von dem herkömmlichen Heizkessel nach 1 verwendet der erfindungsgemäße Heizkessel gemäß 2 anstelle des Dreiwege-Umschaltventils ein Dreiwege-Mischventil 104, welches im Gegensatz zu dem Dreiwege-Umschalt-Ventil im herkömmlichen Heizkessel (hier ist entweder nur Heizkreislauf 17 oder nur Ladekreislauf 18 aktiv) erlaubt, beide Ströme 17 und 18 gleichzeitig zuzulassen, sie in einem gemeinsamen Leitungsabschnitt (in dem die Umwälzpumpe 3 liegt) zu koppeln und deren Volumenverhältnis stufenlos (oder in diskreten Schritten) zu regeln. Die Heizungsregelung 10 verfügt über nachfolgend beschriebene, erweiterte Funktionen um das Dreiwege-Mischventil 104 stufenlos (oder in diskreten Schritten) einzustellen und den BZ-3-Raumheizung mit Solarunterstützung zu realisieren.
Vier Betriebszustände (BZ) sind mindestens vorgesehen:

0: – Standby
1: – Raumheizung („zweiter Schaltzustand")
2: – Brauchwassererwärmung („dritter Schaltzustand")
3: – Raumheizung mit Solarunterstützung („erster Schaltzustand")

BZ-0-Standby:
Dieser BZ ist identisch mit Beschreibung des BZ-0 zu 1. Die Stellung des Mischventils 104 ist ohne Belang.
BZ-1-Raumheizung („zweiter Schaltzustand"):
Die Heizungsteuerung 10 stellt das Dreiwege-Mischventil 104 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 104C → 104B möglich ist; 104A ist völlig verschlossen. Das Mischventil 104 weist daher identische Durchflusseigenschaften auf wie das Dreiwege-Umschaltventil 4 des herkömmlichen Heizkessels nach 1 im BZ1-Raumheizung. Die Funktionsbeschreibung des BZ-1 ist daher identisch mit Beschreibung des BZ-1 zu 1.
BZ-2-Brauchwassererwärmung („dritter Schaltzustand"):
Fällt die Brauchwassertemperatur gemessen mit Sensor 8 unter den Sollwert ab, so stellt die Heizungsteuerung 10 das Dreiwege-Mischventil 104 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 104A → 104B möglich ist; 104C ist völlig verschlossen. Das Mischventil weist daher identische Durchflusseigenschaften auf wie das Dreiwege-Umschaltventil des herkömmlichen Heizkessels nach 1 im BZ-2. Die Funktionsbeschreibung des BZ-2 ist daher identisch mit Beschreibung des BZ-2 zu 1.
BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung („erster Schaltzustand"):
Dieser Betriebszustand wird eingestellt, wenn Raumheizbetrieb erforderlich ist und wenn durch externe (solare) Aufladung die Brauchwassertemperatur gemessen mit Sensor 8 sowohl die Brauchwasser-Soll-Temperatur um mindestens 1° als auch die für die Raumheizung momentan erforderliche Vorlauftemperatur mindestens um eine vorgegebene Temperaturdifferenz (z. B. 3°) überschreitet. Die Heizungssteuerung 10 fährt das Dreiwege-Mischventil in Mischstellung, d. h. Durchfluss des Wärmeträgers ist von 104C → 104B (Volumenstrom 17) als auch von 104A → 104B (Volumenstrom 18) möglich. Das Volumenverhältnis der beiden Ströme 17 und 18 kann von der Heizungssteuerung durch Verstellen des Mischventils 104 stufenlos (oder in diskreten Schritten) geregelt werden. Das Öffnungsverhältnis der beiden Einlässe 104A und 104B des Dreiwege-Mischventils 104 bewirkt somit, dass sich der von Pumpe 3 geförderte Gesamt-Volumenstrom 16 am Abzweig 32 entsprechend aufteilt. Zum einen in Strom 18, über den überschüssige Wärme aus dem Brauchwasserspeicher 5 über den Wärmetauscher 7 entnommen wird. Dieser tritt erwärmt am Laderücklauf 37 in den Heizkessel ein und wird im Mischventil 104 über Einlass 104A dem Heizungsrücklauf beigemischt. Der Ladekreislauf wird also in diesem BZ zur Heizungsunterstützung durch Rücklaufanhebung genutzt. Strom 17 bildet den Heizkreislauf zur Raumheizung. Über das Verhältnis der beiden Volumenströme (einstellbar an Mischventil 104) kann die Wärmeentnahme aus dem Brauchwasserspeicher beeinflusst werden.
Brenner 2 kann ganz abgeschaltet oder mit reduzierter Heizleistung betrieben werden, wenn die über Strom 18 aus dem Brauchwasserspeicher entnommene Wärmeleistung für die Raumheizung nicht ausreicht, um die erforderliche Heizungsvorlauftemperatur (gemessen an Sensor 9) aufrecht zu erhalten.
Optional könnte über die Heizungssteuerung 10 die Förderleistung der Umwälzpumpe 3 in diesem BZ erhöht werden, um den vollen Volumendurchsatz des Raumheizkreislaufes 17 bei gleichzeitigem Betrieb von Kreislauf 18 sicherzustellen. Im Regelfall wird jedoch der Volumendurchsatz des Kreislaufs 18 kleiner als der des Heizkreislaufes 17 gehalten werden, so dass auf eine Erhöhung der Förderleistung der Pumpe wohl verzichtet werden kann. Wie in der Einleitung erläutert, ist es nicht erforderlich, dass die Überschusswärme schnell aus dem Wärmespeicher entnommen wird, eine „schleichende" Entnahme erfüllt ihren Zweck ebenso.
Erreicht bzw. unterschreitet die Brauchwasser-Temperatur gemessen an Sensor 8 den Sollwert oder liegt sie nur mehr unwesentlich über der für den Raumheizkreis erforderlichen Vorlauftemperatur, so wird der BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung beendet und auf BZ-1-Raumheizung umgeschaltet.
Der BZ-3-Raumheizung mit Solarunterstützung darf nach Aktivierung der Sonderfunktion "Legionellenbekämpfung" (hierzu wird das Brauchwasser vorübergehend auf ein erhöhtes Temperaturniveau aufgezeizt) für einen geeigneten Zeitraum nicht aktiviert werden, damit das erhöhte Temperaturniveau im Brauchwasserspeicher ausreichend lange bestehen bleibt, um die gefährlichen Keime sicher abzutöten. Dies ist bei der Programmierung der Heizungssteuerung 10 zu berücksichtigen.
Beachtenswert ist der außerordentlich einfache Aufbau des Heizkessels gemäß 1. Interessant ist auch folgender Aspekt: In der Ausführungsform nach 1 durchfließt der Wärmeträger zur Entnahme von Überschusswärme den Aufheizwärmetauscher 7 nicht von unten nach oben (eine Flussrichtung des Wärmeträgers entgegen des Temperaturgefälles im Wärmespeicher wäre für eine Wärmeentnahme noch besser) sondern in Stromrichtung 18. Bei einem ausgeprägten Temperaturgefälle des Speicherinhalts im Bereich des Aufheizwärmetauschers 7 kann dies den Transport von Wärme von oben nach unten bewirken. Dies ist an sich unerwünscht. In vorliegendem Anwendungsfall stellt dies jedoch keinen Nachteil dar und zwar aus folgendem Grund: Die Heizungsunterstützung und damit die Wärmeentnahme wird beendet, wenn an Sensor 8 die Brauchwassertemperatur auf den Sollwert absinkt. Somit wird das Wasser im oberen Speicherbereich nicht unter die Brauchwasser-Solltemperatur abgekühlt und bleibt daher voll nutzbar.
Alternativ (in 2 nicht dargestellt) kann der Abzweig 32 auch außerhalb des Heizkessels installiert werden, wenn dies für die Leitungsführung vorteilhafter ist (insbesondere wenn Brauchwasser-Wärmespeicher nicht in unmittelbarer Nähe des Heizkessels steht). Der unbelegte Vorlauf (33 oder 34) des Heizkessels 11 ist in diesem Falle zu verschließen.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels dargestellt. Dieser Heizkessel stellt zusätzlich den BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung zur Verfügung. Er stimmt im Aufbau und Funktion weitgehend mit dem konventionellen Heizkessel gemäß 1 überein, so dass im Folgenden nur noch auf die Unterschiede eingegangen wird. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden folglich für die funktionsgleichen, bereits beschriebenen Teile ebenfalls verwendet.
Der aufwendigeren Konstruktion des erfindungsgemäßen Heizkessels gemäß 3 gegenüber dem Kessel in 2 steht der Vorteil gegenüber, dass bei vorhandener Überschusswärme im Wärmespeicher der BZ-3 Raumheizung mit Solar-Unterstützung bereits eingestellt werden kann, wenn die Brauchwassertemperatur die Heizungsrücklauftemperatur überschreitet. Der einfacher konstruierte Heizkessel gemäß 2 erfordert hingegen für den BZ Raumheizung mit Solar-Unterstützung, dass die Brauchwassertemperatur die Raumheizungsvorlauftemperatur (diese ist höher als die Heizungsrücklauftemperatur) überschreitet. Zusätzlich vorteilhaft für die Entnahme von Wärme aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher 5 ist die Strömungsrichtung 19 des Wärmeträgers durch den Aufheizwärmetauscher 7 bei der Entnahme von Wärme aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher 5. Diese ist der Strömungsrichtung 18 des Ladekreislaufs im Betriebszustand Brauchwassererwärmung entgegengesetzt und ist für die Entnahme von Wärme optimal.
Abweichend von dem herkömmlichen Heizkessel nach 1 verwendet der erfindungsgemäße Heizkessel gemäß 3 zusätzlich ein Dreiwege-Mischventil 20, sowie eine Bypass-Leitung 21, die zum Rücklauf 37 des Ladekreislaufs führt. Die Heizungsregelung 10 verfügt über nachfolgend beschriebene, erweiterte Funktionen, um das Dreiwege-Mischventil 20 stufenlos (oder in diskreten Schritten) einzustellen und den BZ "Raumheizung mit Solar-Unterstützung" zu realisieren. Dazu sind zwei zusätzliche Temperatursensoren am Heizungsvorlauf 33 und am Heizungsrücklauf 36 des Heizkessels 11 erforderlich, und zwar die Sensoren 22 und 23.
Vier Betriebszustände (BZ) sind mindestens vorgesehen:

BZ-0-Standby:
Dieser BZ ist identisch mit Beschreibung des BZ-0 zu 1. Die Stellung des Mischventils 20 ist ohne Belang.
BZ-1-Raumheizung („zweiter Schaltzustand"):
Die Heizungsteuerung 10 stellt das Dreiwege-Mischventil 20 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 20A → 20C möglich ist; Bypass 21 an 20B ist völlig verschlossen und somit blockiert. Das Mischventil 20 weist identische Durchflusseigenschaften auf wie das Rohrstück 30 zwischen Pumpe 3 und Brenner 2 des herkömmlichen Heizkessels nach 1. Die Funktionsbeschreibung dieses BZ ist daher identisch mit Beschreibung des BZ-1-Raumheizung zu 1.
BZ-2-Brauchwassererwärmung („dritter Schaltzustand"):
Fällt die Brauchwassertemperatur gemessen an Sensor 8 unter den Sollwert ab, so stellt die Heizungsteuerung 10 das Dreiwege-Mischventil 20 so ein, dass der Durchfluss des Wärmeträgers von 20A → 20C möglich ist; Bypass 21 an 20B ist völlig verschlossen und somit blockiert. Das Mischventil 20 weist identische Durchflusseigenschaften auf wie das Rohrstück 30 zwischen Pumpe 3 und Brenner 2 des herkömmlichen Heizkessels nach 1. Die Funktionsbeschreibung dieses BZ ist daher identisch mit Beschreibung des BZ Brauchwassererwärmung zu 1.
BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung („erster Schaltzustand"):
Dieser Betriebszustand wird eingestellt, wenn Raumheizbetrieb erforderlich ist und wenn durch externe (solare) Aufladung die Brauchwassertemperatur gemessen an Sensor (8) sowohl die Brauchwasser-Soll-Temperatur um mindestens 1° als auch die momentane Rücklauftemperatur (gemessen an Sensor 23) des Raumheizkreises 17 mindestens um eine vorgegebene Temperaturdifferenz (z. B. 3°) überschreitet. Die Heizungssteuerung 10 schaltet das Dreiwege-Umschaltventil 4 auf Heizbetrieb, also derart, dass Durchfluss des Wärmeträgers von 4C → 4B möglich ist, 4A ist verschlossen.
Das Dreiwege-Mischventil 20 wird in Mischstellung gebracht, so dass sich der von der Pumpe 3 geförderte Gesamtstrom 16 ins Mischventil 20 über 20A eintritt und dort aufgeteilt wird. Ein Teil (Strom 19) strömt durch den Bypass 21 (4A ist verschlossen) zum Wärmetauscher 7 des Brauchwasserspeichers 5, und wird dort erwärmt. Der andere Teil des Stroms (Strom 19a) fließt von 20C über Leitung 30, umströmt den Brennraum des Brenners 2 und gelangt über den Brenner-Vorlauf 31 zum Abzweig 32. Dort mischt er sich mit Strom 19 und bildet den Raumheizungsvorlauf 17, dessen Temperatur mit Sensor 22 abgenommen wird. Das Volumenverhältnis der beiden Teilströme kann von der Heizungssteuerung durch Verstellen des Mischers 20 stufenlos (oder in diskreten Schritten) geregelt werden.
Über das Verhältnis der beiden Volumenströme 19 und 19a kann die Wärmeentnahme aus dem Brauchwasserspeicher und somit die Raumheizungs-Vorlauftemperatur beeinflusst werden.
Brenner 2 kann entweder ganz abgeschaltet oder mit reduzierter Heizleistung betrieben werden, wenn die über Strom 19 aus dem Brauchwasserspeicher entnommene Wärmeleistung für die Raumheizung nicht ausreicht, die erforderliche Heizungsvorlauftemperatur (gemessen an Sensor 22) aufrecht zu erhalten.
Erreicht bzw. unterschreitet die Brauchwasser-Temperatur gemessen an Sensor 8 den Sollwert für das Brauchwasser oder liegt sie nur mehr unwesentlich über der aktuellen Rücklauftemperatur des Raumheizkreises gemessen an Sensor 23, so wird der BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung beendet und auf BZ-1-Raumheizung umgeschaltet.
Der BZ-3-Raumheizung mit Solarunterstützung darf nach Aktivierung der Sonderfunktion "Legionellenbekämpfung" (hierzu wird das Brauchwasser vorübergehend auf ein erhöhtes Temperaturniveau aufgezeizt) für einen geeigneten Zeitraum nicht aktiviert werden, damit das erhöhte Temperaturniveau im Brauchwasserspeicher ausreichend lange bestehen bleibt, um die potentiell schädlichen Keime sicher abzutöten. Dies ist bei der Programmierung der Heizungssteuerung 10 zu berücksichtigen.
Das Dreiwege-Mischventil 20 kann mit einem dedizierten Stelltrieb versehen werden, der von der Heizungssteuerung 10 über Leitung 24 angesteuert wird. Als kostengünstigere Variante können die Ventile 4 und 20 jedoch auch mechanisch 25 gekoppelt werden, somit ist nur ein Stelltrieb erforderlich. Es bietet sich an, die Ventile 4, 20 in einem gemeinsamen Gehäuse (Hydraulikblock) zu integrieren.

Folgende Tabelle illustriert die Funktion der beiden Ventile abhängig von der Position des Stelltriebs (in diesem Beispiel 0°–270°). Der Stellbereich von 90°–270° dient zur z. B. stufenlosen Regelung des Mischventils 20.

Stelltrieb Position	Umschaltventil 4		Mischventil 20		Betriebszustand
Stelltrieb Position	4A → 4B	4C → 4B	20A → 20B	20A → 20C	Betriebszustand
0°	Auf	Zu	Zu	Auf	Brauchwasser-Erwärmung
90°	Zu	Auf	Zu	Auf	Raumheizung
91° ↓	Zu	Auf	öffnet sukkzessive	drosselt sukkzessive	Raumheizung m. Solarunterstützung
180°	Zu	Auf	50%	50%	Raumheizung m. Solarunterstützung
↓	Zu	Auf	öffnet sukkzessive	drosselt sukkzessive	Raumheizung m. Solarunterstützung
270°	Zu	Auf	100% = Auf	0% = Zu	Raumheizung m. Solarunterstützung

In einer noch kostengünstigeren Variante (in der Zeichnung nach 3 nicht dargestellt) könnte das Mischventil 20 durch einen einfachen Abzweig (T-Stück) ersetzt werde. Im Bypass 21 wäre dann ein von der Heizungssteuerung 10 gesteuertes Ventil (z. B. auf/zu) eingesetzt welches die Heizungsunterstützung aktiviert bzw. deaktiviert. Bei Vorliegen der Voraussetzungen für BZ-3 würde dieses Ventil geöffnet, so dass vom Gesamtvolumenstrom 16 ein Teilstrom entlang 19 zur Heizungsunterstützung fließen kann. Sollte die entnommene Wärmeleistung aus dem Brauchwasserwärmespeicher höher sein als zur Raumheizung erforderlich (die Vorlauftemperatur gemessen an Sensor 22 würde dann über den momentanen Sollwert für den Heizungsvorlauf ansteigen) so kann das Ventil vorübergehend geschlossen werden um weiteren Wärmeeintrag vom Wärmespeicher in den Heizkreislauf vorübergehend zu unterbinden.
Alternativ (in 3 nicht dargestellt) kann der Abzweig 32 auch außerhalb des Heizkessels installiert werden, wenn dies für die Leitungsführung vorteilhafter ist (insbesondere wenn Brauchwasser-Wärmespeicher nicht in unmittelbarer Nähe des Heizkessels steht). Der unbelegte Vorlauf (34) des Heizkessels 11 ist in diesem Falle zu verschließen, der Sensor 22 ist entsprechend nach außen an den Heizungsvorlauf am Abzweig 32 zu verlegen.
In 4 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizkessels dargestellt. Dieser Heizkessel stellt zusätzlich den BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung zur Verfügung. Er stimmt im Aufbau und Funktion weitgehend mit dem konventionellen Heizkessel gemäß 1 überein, so dass im Folgenden nur noch auf die Unterschiede eingegangen wird. Die bereits eingeführten Bezugszeichen werden folglich für die funktionsgleichen, bereits beschriebenen Teile ebenfalls verwendet.
Abweichend von dem herkömmlichen Heizkessel nach 1 verwendet das erfindungsgemäße Heizkessel gemäß 4 zusätzlich eine Umwälzpumpe 27 um Wärmeträgermedium aus dem Raumheizungsrücklauf durch den Wärmetauscher 7 des Brauchwasserspeichers 5 zu fördern. Die Heizungssteuerung 10 verfügt über nachfolgend beschriebene erweiterte Funktionen, um die Drehzahl und damit die Förderleistung der Pumpen 3 und 27 zu variieren. Alternativ könnte hierzu auch jeweils ein von der Heizungssteuerung kontrolliertes Drosselventil an jeder der beiden Pumpen verwendet werden. Zwei zusätzliche Temperatursensoren am Heizungsvorlauf 33 und am Heizungsrücklauf 36 (Sensoren 22 und 23) des Raumheizungskreislaufs sind erforderlich um den BZ "Raumheizung mit Solar-Unterstützung" zu realisieren.
Die Pumpe 27 ist als Bypass zum Dreiwege-Umschaltventil 4 angeschlossen. Pumpen 3 und 27 sind mit einem federbelasteten Rückschlagventil ausgerüstet. Dies blockiert bei Stillstand der Pumpen den Durchfluss des Wärmeträgers. Sind alternativ Drosselventile an den Pumpen angebracht, so können auch diese bei Stillstand der Pumpe zum Absperren verwendet werden.
Vier Betriebszustände (BZ) sind mindestens vorgesehen:

BZ-0-Standby:
Dieser BZ ist identisch mit Beschreibung des BZ-0 zu 1. Pumpe (27) ist abgeschaltet.
BZ-1-Raumheizung („zweiter Schaltzustand"):
Pumpe 27 ist abgeschaltet, Wärmeträger kann nicht durch die Pumpe fließen. Der gegenüber 1 durch Pumpe 27 zusätzlich vorhandene Bypass ist ohne Funktion. Die Funktionsbeschreibung dieses BZ ist daher identisch mit Beschreibung des BZ-1-Raumheizung zu 1.
BZ-2-Brauchwassererwärmung („dritter Schaltzustand"):
Pumpe 27 ist abgeschaltet, Wärmeträger kann nicht durch die Pumpe fließen. Der gegenüber 1 durch Pumpe 27 zusätzlich vorhandene Bypass ist ohne Funktion. Die Funktionsbeschreibung dieses BZ ist daher identisch mit Beschreibung des BZ-2-Brauchwassererwärmung zu 1.
BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung („erster Schaltzustand"):
Dieser Betriebszustand wird eingestellt, wenn Raumheizbetrieb erforderlich ist und wenn durch externe (solare) Aufladung die Brauchwassertemperatur gemessen an Sensor (8) sowohl die Brauchwasser-Soll-Temperatur um mindestens 1° als auch die momentane Rücklauftemperatur (gemessen an Sensor 23) des Raumheizkreises 17 mindestens um eine vorgegebene Temperaturdifferenz (z. B. 3°) überschreitet. Die Heizungssteuerung 10 aktiviert zusätzlich Pumpe 27. Dadurch wird Wärmeträger aus dem Raumheizungs-Rücklauf entlang Volumenstrom 19 (4A ist verschlossen) zum Wärmetauscher 7 des Brauchwasserspeichers 5 gefördert und entnimmt dort Überschusswärme, die in den Raumheizkreislauf 17 eingespeist wird.
Der verbleibende Teil des Volumenstroms des Raumheizkreislaufes 17 wird kommend von 4C → 4B von Pumpe 3 zum Brenner (Strom 28) gefördert, umströmt den Brennraum des Brenners 2 und gelangt über den Brenner-Vorlauf 31 zum Abzweig 32. Dort mischt er sich mit Strom 19 der Heizungsunterstützung und bildet den Raumheizungsvorlauf 17, dessen Temperatur mit Sensor 22 abgenommen wird. Das Volumenverhältnis der beiden Teilströme 19 und 28 kann von der Heizungssteuerung über die jeweiligen Fördermengen der Pumpen 3 und 27 geregelt werden.
Über das Verhältnis der beiden Volumenströme kann die Wärmeentnahme aus dem Brauchwasserspeicher und somit die Raumheizungs-Vorlauftemperatur beeinflusst werden..
Brenner 2 kann entweder ganz abgeschaltet oder mit reduzierter Heizleistung betrieben werden, wenn die über Strom 19 aus dem Brauchwasserspeicher entnommene Wärmeleistung für die Raumheizung nicht ausreicht, um die erforderliche Heizungsvorlauftemperatur gemessen an Sensor 22 aufrecht zu erhalten.
Erreicht bzw. unterschreitet die Brauchwasser-Temperatur gemessen an Sensor 8 den Sollwert für das Brauchwasser oder liegt sie nur mehr unwesentlich über der aktuellen Rücklauftemperatur des Raumheizkreises gemessen an Sensor 23, so wird der BZ-3-Raumheizung mit Solar-Unterstützung beendet und auf BZ-1-Raumheizung umgeschaltet.
Der BZ-3-Raumheizung mit Solarunterstützung darf nach Aktivierung der Sonderfunktion "Legionellenbekämpfung" (hierzu wird das Brauchwasser vorübergehend auf ein erhöhtes Temperaturniveau aufgezeizt) für einen geeigneten Zeitraum nicht aktiviert werden, damit das erhöhte Temperaturniveau im Brauchwasserspeicher ausreichend lange bestehen bleibt, um die potentiell schädlichen Keime sicher abzutöten. Dies ist bei der Programmierung der Heizungssteuerung 10 zu berücksichtigen.
Alternativ (in 4 nicht dargestellt) kann der Abzweig 32 auch außerhalb des Heizkessels installiert werden, wenn dies für die Leitungsführung vorteilhafter ist (insbesondere wenn Brauchwasser-Wärmespeicher nicht in unmittelbarer Nähe des Heizkessels steht). Der unbelegte Vorlauf (34) des Heizkessels 11 ist in diesem Falle zu verschließen, der Sensor 22 ist entsprechend nach außen an den Heizungsvorlauf am Abzweig 32 zu verlegen.

1: Raumheizflächen)
2: Brenner/Wärmetauscher Brennraum
3: Umwälzpumpe
4: Dreiwege-Umschaltventil
5: Brauchwasser-Wärmespeicher
6: Solarwärmetauscher
7: Aufheizwärmetauscher
8: Sensor Brauchwassertemperatur
9: Sensor Brennervorlauf
10: Heizungssteuerung
11: Heizkessel (umfasst Komponenten innerhalb des gestrichelten Rechtecks)
12: Solarkreis
13: Brauchwasser-Temperaturbegrenzer (optional)
14: Brauchwasser Entnahme
15: Frischwasser-Zulauf
16: Gesamt-Volumenstrom
17: Strömung Raumheizung (BZ-1 und BZ-3)
18: Strömung Ladekreislauf (BZ-2) und Strömung Heizungsunterstützung (nur 2 im BZ-3)
19: Strömung Heizungsunterstützung (BZ-3)
19a: Strömung Brennerkreis (nur 3 im BZ-3)
20: Dreiwege-Mischventil
21: Bypass
22: Sensor Heizungsvorlauf
23: Sensor Heizungsrücklauf
24: Ansteuerung Stelltrieb Ventil 20 – oder –
25: Mechanische Kopplung Stelltrieb Ventil 4 und 20
27: Umwälzpumpe Solare Heizungsunterstützung (BZ-3)
28: Strömung Brennerkreis
30: Brenner-Rücklauf
31: Brenner-Vorlauf
32: Abzweig
33: Heizungsvorlauf
34: Ladevorlauf
36: Heizungsrücklauf
37: Laderücklauf
104: Dreiwege-Mischventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1748258 A2 [0004]

Claims

Heizkessel (11), der in einen Heizungskreislauf (17) und einen Ladekreislauf (18, 19) eingebunden werden kann, mit einem über fossile Brennstoffe befeuerten Brennerraum (2), einem Auslaß für den Heizungsvorlauf (33) und einen Auslaß für den Ladevorlauf (34), über den der Brauchwasser-Wärmespeicher (5, 7) erwärmt wird, wobei die Auslässe auch als gemeinsamer Auslaß ausgeführt sein können, einem ersten Einlaß für den Heizungsrücklauf (36), und einem zweiten Einlaß für den Laderücklauf (37), dadurch gekennzeichnet, dass im Heizkessel wenigstens eine Schaltung vorgesehen ist, welche in einem ersten Schaltzustand den Raumheizungsrücklauf (36) mit dem Laderücklauf (37) so verbindet, dass der Ladekreislauf (18, 19) und der Heizkreislauf (17) miteinander gekoppelt sind, um Energie aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher (5, 7) über den Ladekreislauf in den Heizkreislauf zu transportieren.
Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schaltzustand der Heizkreislauf (17) im Heizkessel vom Ladekreislauf (18) entkoppelt ist, so daß nur der Heizkreislauf über den Brennerraum (2) beheizt wird.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schaltzustand der Ladekreislauf (18) im Heizkessel vom Heizkreislauf (17) entkoppelt ist, so daß nur der Ladekreislauf über den Brennerraum (2) beheizt wird.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizkessel (11) nur eine einzige Umwälzpumpe (3) zur Förderung des Wärmeträgers vorhanden ist.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltzustand vorgesehen ist, bei dem der erste Einlaß (36) sowohl mit den Auslässen (33, 34) als auch mit dem zweiten Einlaß (37) gekoppelt ist, um bei laufendem Brennerbetrieb sowohl über den Brenner als auch über den Ladekreislauf Energie in den Heizkreislauf zu transportieren.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein erstes Ventil (4) umfasst, insbesondere ein 3-Wege-Schaltventil.
Heizkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (4 oder 104) ein Mischventil, insbesondere ein 3-Wege-Mischventil ist.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (104) so in die Kreisläufe eingebunden und so ausgebildet ist, dass es im ersten Schaltzustand eine Einlaßströmung sowohl vom Laderücklauf (37) als auch vom Heizungsrücklauf (36) sowie eine Auslaßströmung (16) zur Heizvorrichtung durch es hindurch zuläßt.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung so ausgebildet ist, dass in ihr die ankommenden Strömungen von Heizungsrücklauf (36) und Laderücklauf (37) zu einer gemeinsamen Strömung (16) zusammengeführt werden.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 7 und 8 oder zusätzlich nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischventil (104) so in die Schaltung eingebunden ist, dass es die Menge an vom Laderücklauf (37, 18) kommender Flüssigkeit, die dem Heizungsrücklauf (36, 17) zugemischt wird, steuert.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung so ausgebildet ist, dass zumindest eine Teilströmung vom Raumheizungsrücklauf (36, 17) zum zweiten Einlaß (37) gelangen und dadurch Wärmeträger vom Heizungsrücklauf durch den Aufheizwärmetauscher (7) des Brauchwasser-Wärmespeicher (5) strömen kann, um dadurch für eine Raumheizung erwärmt zu werden.
Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung so ausgebildet ist, dass der erste Einlaß (36) und der zweite Einlaß (37) miteinander gekoppelt werden und die Strömungsrichtung in dem Ladekreislauf (18) umgekehrt wird (19), um Flüssigkeit vom Heizungsrücklauf durch den Aufheizwärmetauscher (7) des Brauchwasserspeichers (5) strömen zu lassen.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung stromaufwärts des Brennraums (2) einen Bypass (21) aufweist, an dessen Ausgangspunkt ein zweites Ventil (20) sitzt, welches mit dem zweiten Einlaß (37), einer Leitung (30) in Richtung des Wärmetauschers um den Brennraum (2) und einer gemeinsamen Leitung von Raumheizungsrücklauf und Laderücklauf gekoppelt ist, insbesondere um wahlweise die gemeinsame Leitung von Raumheizungsrücklauf und Laderücklauf (16) mit der zweiten Einlaß (37) und/oder mit der in Richtung Brennraum führenden Leitung (30) zu koppeln.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 6 oder 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (4 bzw. 104) an der Koppelungsstelle von Heizungsrücklauf und Laderücklauf sitzt und eine gemeinsame Leitung in Richtung Brennraum führt.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 6 oder 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (4 bzw. 104) das einzige Ventil zwischen den Einlässen und dem Wärmetauscher um den Brennraum (2) ist.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 6 oder 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil das einzige Ventil zwischen den Einlässen (36, 37) und den Auslässen (33, 34) ist.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine Bypaßleitung um das erste Ventil (4), das an der Koppelungsstelle von Heizungsrücklauf (36) und Laderücklauf (37) sitzt, umfasst, die die beiden Einlässe unmittelbar miteinander koppelt und in der eine zuschaltbare Pumpe (27) sitzt, die im Betrieb Wärmeträger vom ersten (36) zum zweiten Einlaß (37) fördert.
Heizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkessel eine mit ihm gekoppelte, insbesondere eine in ihn integrierte Steuerung (10) umfasst, die die Schaltung steuert.
Heizungsanlage, mit einem Wärmespeicher (5) für Brauchwassertemperierung, einem im Brauchwasser-Wärmespeicher angeordneten Aufheizwärmetauscher (7) der in einen Brauchwasser-Ladekreislauf (18) zur Erwärmung des Wärmespeichers eingebunden ist, einem Heizungskreislauf zur Raumheizung (17), einer, insbesondere mit fossilen Brennstoffen arbeitenden, in den Heizungskreislauf eingebundenen Heizkessel (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Heizungskreislauf (17) und Ladekreislauf (18) miteinander koppelbar sind, um den Wärmespeicher (5) durch die Heizvorrichtung (11, 2) zu erwärmen, und einem Unterstützungsheizkreislauf, insbesondere einem Solarheizkreislauf (12), der einen im Wärmespeicher (5) vorgesehenen Unterstützungswärmetauscher, insbesondere einen Solarwärmetauscher (6), umfaßt, wobei die Schaltung im Heizkessel (11) im ersten Schaltzustand den Raumheizungsvor- und Rücklaufrücklauf mit dem Ladekreislauf so verbindet, dass durch den Aufheizwärmetauscher (7) erwärmte Wärmeträger zur Raumheizung (1) in den Raumheizungsvorlauf (17) strömen kann.
Heizungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung so ausgeführt ist, dass im ersten Schaltzustand die Strömungsrichtung (19) im Ladekreislauf entgegengesetzt zur Strömungsrichtung (18) im Ladekreislauf bei Ladebetrieb ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt nur eine einzige Pumpe (3) im Heizungskreislauf angeordnet ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schaltung ein erstes Ventil (4 bzw. 104) und eine diese betätigende Heizungssteuerung (10) aufweist, die mit Temperatursensoren verbunden ist, die die Brauchwassertemperatur (8) und die Temperatur im Heizungskreislauf (23) unmittelbar stromaufwärts des Ventils ermitteln. (3 + 4)
Heizungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ventil (4, 20, 104) nur dann im ersten Schaltzustand befindet, wenn die Brauchwassertemperatur (8) eine vorbestimmte Brauchwassersolltemperatur überschritten hat. (2–4)
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungssteuerung (10) so ausgebildet ist, dass sie im ersten Schaltzustand optional eine Zuheizung durch die Heizvorrichtung (2) zuläßt. (2–4)
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4, 20, 104) nur dann in dem ersten Schaltzustand ist, wenn die Brauchwassertemperatur (8) die aktuelle Raumheizungsrücklauftemperatur (23) überschreitet. (3 + 4)
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4, 20, 104) nur dann im ersten Schaltzustand ist, wenn die Brauchwassertemperatur (8) um eine vorgegebene Temperaturdifferenz höher als die aktuelle stromaufwärts des Ventils herrschende Temperatur im Heizungskreislauf ist.
Verfahren zum Heizen eines Gebäudes mit einer Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch eine weitere Energiequelle unterstützte, insbesondere solarunterstützte, Raumheizung erfolgt, indem über den Aufheizwärmetauscher (7) Energie aus dem Brauchwasser-Wärmespeicher (5) in den Heizungskreislauf eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Heizungskreislauf aus dem Wärmespeicher zugeführte Wärmemenge stufenlos einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann über den Wärmespeicher geheizt wird, wenn die aktuelle Brauchwassertemperatur sowohl die Brauchwassersolltemperatur als auch die erforderliche Vorlauftemperatur im Raumheizungskreislauf überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann über den Wärmespeicher geheizt wird, wenn die aktuelle Brauchwassertemperatur sowohl die Brauchwassersolltemperatur als auch die momentane Rücklauftemperatur Raumheizungskreislaufs überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die solarunterstützte Raumheizung zur Nachtabsenkung unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass während der solarunterstützten Raumheizung die Heizvorrichtung (2) zumindest temporär mitläuft, ohne den Wärmespeicher (5) aufzuheizen.