DE19722822A1

DE19722822A1 - Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentralheizung und für die Warmwasseraufbereitung

Info

Publication number: DE19722822A1
Application number: DE19722822A
Authority: DE
Original assignee: RYDZEWSKI SIEGHARDT
Current assignee: RYDZEWSKI SIEGHARDT
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-11-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentralheizung und für die Warmwasserauf bereitung, umfassend eine Brennstoffzuführung, einen Brenner, einen Wärmetauscher sowie ein diese Baugruppen umgebendes Gehäuse mit Verbrennungsgasabführung.

Bei der aus der DE 30 07 256 A1 bekannten Lösung soll eine Verbesserung von Zentralheizungs- und Warmwassererzeugungs anlagen in energetischer Hinsicht erreicht werden. Dort wird ausgeführt, daß die Temperatur eines Wärmeträger-Fluids in klassischen Heizkesseln oft höher ist, als es für die Zentralheizung eigentlich notwendig sei, da für die Warm wassererzeugung höhere Leistungen erforderlich sind. Der dort beschriebene Lösungsansatz geht demnach von einer Kombination eines klassischen Heizkessels mit entsprechendem Brenner und der Anwendung einer Wärmepumpe aus, wobei die Wärmepumpe in einer Abführleitung für die Verbrennungsgase des Heizkessels angeordnet ist und die in Verbindung mit dieser Leitung mindestens einen Einlaß für Außenluft aufweist, der mit einer Einrichtung zur Regelung der Durchflußmenge versehen ist.

Mit der vorstehend kurz beschriebenen Anordnung soll erreicht werden, daß die Verbrennungsabgase des Heizkessels über den Verdampfer der Wärmepumpe gelangen, so daß die Wärme der Abgase zur Energieerzeugung nutzbar ist.

In eine ähnliche Lösungsrichtung geht die Lehre nach DE 31 31 888 A1 , wobei dort eine Wärmepumpe in Anlagen zur Erzeugung von Heiz- und Brauchwasser integriert ist.

Die in der DE 26 37 209 A1 gezeigte Technik betrifft eine Heizungsanlage mit einer Wärmepumpe, wobei eine Zusatzheizung vorhanden ist, die bei hoher Wärmeanforderung selbsttätig einschaltbar ist. Die Zusatzheizung dient dort dem schnellen Aufheizen einer größeren Brauchwassermenge.

Insbesondere in den letzten Jahren hat sich gezeigt, daß mit Blick auf die gesetzlichen Regelungen zur Wärmedämmung bei modernen Bauten die notwendige Heizungsenergie, d. h. die Energie, die durch Gas- oder Ölheizungskessel bereitgestellt werden muß, an sich immer niedriger wird bzw. werden kann. Andererseits wird für die Warmwasseraufbereitung, d. h. die Bereitstellung von Brauchwasser, eine wesentlich höhere Energiemenge benötigt, damit in der zur Verfügung stehenden Zeit die notwendige Brauchwassertemperatur erreicht werden kann. Aus wärmetechnischen und physikalischen Gründen kann jedoch ein Gas- oder Ölbrenner immer nur in einem bestimmten vorgegebenen Nennleistungsbereich mit optimalem Wirkungsgrad arbeiten.

Wird von einem einzigen Brenner ausgegangen, so kann dieser für eine bestimmte Nennleistung recht optimal ausgelegt werden. Im Falle einer geänderten Last verschlechtert sich jedoch der Wirkungsgrad drastisch, wobei ungenügende Energieausnutzung bei schlechteren Abgaswerten eine unerwünschte Begleiterscheinung ist.

Die derzeit am Markt befindlichen Gaswandheizgeräte sind mit jeweils einem Brenner ausgestattet, wobei sogenannte Kombigeräte neben dem Bereitstellen von Heizungsenergie auch der Warmwasseraufbereitung, z. B. im Durchlaufsystem oder über einen integrierten Speicher dienen.

Um bei derartigen Kombigeräten eine ausreichende Warmwasser erwärmung zu erreichen, ist eine Nennleistung im Bereich von 18 bis 24 kW erforderlich. Für den eigentlichen Heizbetrieb wird jedoch meist nur eine deutlich niedrigere Nennleistung benötigt, weshalb die Geräteleistungen für den eigentlichen Heizbetrieb auf ca. 7,5 bis 10,5 kW reduzierbar sind. Diese Reduzierung hat den bereits erwähnten Nachteil der Ver schlechterung des Wirkungsgrades, wobei eine weitere Redu zierung der Heizleistung letztendlich physikalisch bedingt nicht ohne weiteres möglich ist, so daß Energiesparhäuser oder dergleichen mit an sich zu hoher Heizleistung versorgt werden. Ein unerwünschter Nebeneffekt ist das erforderliche Takten und die sich ergebenden zu kurzen Brennerlaufzeiten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentralheizung und für die Warmwasseraufbereitung anzugeben, die es gestattet, eine derartige kombinierte Versorgung mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringen Kosten für den Errichter und Betreiber einer derartigen Anlage zu gewährleisten.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen stand, wie er mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 defi niert ist, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, von einem in einer gemeinsamen Einrichtung oder einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Zweibrennersystem auszugehen, das zum einen auf den höheren Energiebedarf oder -verbrauch bei der Warmwasser aufbereitung abgestellt ist und das zum anderen eine optimale Betriebsweise für die eigentliche Raum- bzw. Zentralheizungs anlage bietet.

Mittels der Erfindung werden also Kombigeräte zur Erzeugung von Warmwasser und Zentralheizungsenergie mit einer Zweibren nertechnik ausgestattet, wobei die Brenner deutlich vonein ander abweichende Nennleistungen für je Heizung und Warmwasser ermöglichen und hierbei optimale Wirkungsgrade je Brenner durch Wahl eines entsprechenden Düsensystems, der Luft zuführung, der Menge des Brennstoffes und der Brennerfläche erreichbar werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zwei Brennkammern mit je einem Brenner und je einem zugeordneten Wärmetauscher auf, die der jeweiligen Leistungsgröße bzw. dem Energieumsatz entsprechen.

Alternativ besteht die Möglichkeit, daß beide Brenner mit je unterschiedlicher Nennwärmeleistung auf einen einzigen Wärmetauscher einwirken, welcher getrennte Kreisläufe für Warmwasser- und Zentralheizungsenergie speist bzw. mit derartigen Kreisläufen verbunden ist.

Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die Brenner im wesentlichen in einer Ebene einander koaxial umgebend angeordnet. Die Wärmetauscher erstrecken sich ausgehend von dieser Ebene ebenfalls in koaxialer Anordnung in senkrechter Richtung, wobei der innere Brenner und Wärmetauscher vorzugsweise der Zentralheizungsenergie-Bereitstellung und der äußere, umge bende Brenner und Wärmetauscher der Durchlauf-Warmwasserauf bereitung dient.

Bei der letztgenannten konstruktiven Ausführungsform kann bei erhöhtem Energiebedarf für die Warmwasseraufbereitung oder beim Absenken der Vorlauftemperaturen im Warmwasser- und/oder im Heizungskreislauf ein paralleles Betreiben beider Brenner vorgesehen sein.

Es liegt im Sinne der Erfindung, daß die vorstehend beschrie bene Zweibrennertechnik bei Kombigeräten mit Warmwasser aufbereitung und Durchlaufprinzip, bei wandhängenden oder bodenstehenden Heizgeräten mit integriertem oder nebenge hängten Speicher sowie bei Heizgeräten mit offenen oder geschlossenen Brennkammern Verwendung finden kann. Ebenso ist der Einsatz bei Heizgeräten mit atmosphärischen oder gebläseunterstützten Brennern oder solchen Brennern, welche zur Schadstoffminimierung wassergekühlt sind, gegeben. Auch ergeben sich keine Einschränkungen bei der Anwendung der Erfindung mit Blick auf den zu verwendenden Energieträger Gas oder Öl.

Mittels der Erfindung wird es aufgrund der vorstehend be schriebenen konstruktiven Maßnahmen möglich, auf die immer größer werdenden Energiebedarfsdifferenzen zwischen den Erfordernissen für die Raumheizung mittels einer Zentral heizungsanlage und der Energie, die für eine Brauchwasser aufbereitung notwendig ist, insgesamt kostensenkend zu reagieren.

Eine bisher übliche Überdimensionierung der Anlage, um genügend Energiereserven für die Brauchwasseraufbereitung in wärmetechnischer Hinsicht zur Verfügung zu haben, ist nicht mehr notwendig.

Durch die Zweibrenneranordnung kann jeder der Brenner für den eigentlichen Verwendungszweck energie- und damit wirkungs gradoptimal ausgelegt werden. Durch eine zweckmäßige koaxiale Anordnung von Brenner und Wärmetauschern ist darüber hinaus der Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht unnötig erhöht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.

Die Figur zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung eines Gaswandkessels bzw. einer Therme für Heizung und Warmwasser aufbereitung unter Verwendung einer Zweibrenneranordnung.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Kombigeräte zur Erzeugung von Warmwasser im Durchlaufsystem sowie zur Bereitstellung von Zentralheizungsenergie so ausgebildet, daß den deutlich voneinander abweichenden Leistungserfordernissen für Heizung und Warmwasser entsprochen werden kann.

Die unterschiedlichen Energiebedürfnisse werden bei folgender Betrachtung deutlich.

So benötigt ein Energiesparhaus mit ca. 100 qm Wohnfläche zur Heizung etwa 6 kWh. Der Warmwasserbedarf erfordert die kurz zeitige Bereitstellung von ca. 20 kW. Hier wäre also der erste Brenner für die Zentralheizungsenergie-Bereitstellung mit einem Wirkungsbereich von 4 bis 8 kW Nennwärmeleistung und der zweite Brenner für die Warmwasseraufbereitung mit einem Wirkungsbereich von 18 bis 24 kW Nennwärmeleistung zu konzipieren.

Aber auch bei üblichen Eigenheimen von beispielsweise 120 qm Wohnfläche ist der Energiebedarf differenziert. So wird bei spielsweise für die Heizung von einer durchschnittlichen Menge von 10 kWh ausgegangen, wobei der Warmwasserbedarf Leistungen von ca. 24 kW erfordert. Diese Sachverhalte berücksichtigend wäre daher die Brennerleistung für die Zentralheizungsener gie-Bereitstellung auf einen Bereich von 8 bis 12 kW Nennwärme leistung und der zweite Brenner für die Durchlauf-Warmwasser erhitzung auf einen Bereich von 20 bis 24 kW Nennwärmeleistung vorzugeben.

Beide unterschiedlich dimensionierten Brenner können auf einen einzigen Wärmetauscher einwirken, der getrennte Kreisläufe für Warmwasser- und Zentralheizungsenergie speist. Ebenso kann jedoch jeweils ein separater, auf die Energiemenge und die physikalischen Umstände abgestellter Wärmetauscher den jewei ligen Brennern zugeordnet werden, wobei der Brenner mit der höheren Nennwärmeleistung mit dem Wärmetauscher für eine Durchlauf-Warmwasseraufbereitung zusammenwirkt.

Eine besonders vorteilhafte konstruktive Anordnung einer Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentral heizung und für die Warmwasseraufbereitung ergibt sich dann, wenn die Brenner im wesentlichen in einer Ebene liegend, einander koaxial umgebend angeordnet sind. Die zugehörigen Wärmetauscher erstrecken sich dann koaxial von dieser Ebene im wesentlich senkrecht ausgehend, wobei der innere Brenner und der innere Wärmetauscher der Zentralheizungsenergie-Bereit stellung und der äußere, umgebende Brenner und Wärmetauscher vorzugsweise der Durchlauf-Warmwasseraufbereitung dient.

Hier sind jedoch auch umgekehrte Zuordnungen von innerem und äußerem Wärmetauscher denkbar, je nachdem, wie sich die Flächenverhältnisse der zugeordneten Brenner gestalten und ob es erwünscht ist, daß bei in der kalten Jahreszeit in der Regel ständig erforderlichem Heizbetrieb der Brenner für die Zentralheizungsanlage zumindest teilweise zu einer Vorer wärmung des Warmwasseraufbereitungszweiges mitgenutzt werden soll.

Bei dem in der Figur gezeigten kombinierten Gaswandkessel oder einer sogenannten Therme für Heizung und Warmwasseraufbe reitung wird von einem ersten Brenner 1 ausgegangen, welcher der Bereitstellung der Energie für die Zentralheizung dient. Ein zweiter Brenner 2 dient der Erzeugung von Wärmeenergie für die Warmwasseraufbereitung. In diesem Sinne ist ein Wärme tauscher 3 für die Heizung und ein Wärmetauscher 4 für die Warmwasseraufbereitung vorgesehen. Die Brennkammer 5 für die Heizung ist bezogen auf die Brennkammer 6 für die Warmwasser aufbereitung entsprechend unterschiedlich dimensioniert, wobei beide Kammern von einem gemeinsamen Gehäuse 14 umgeben sind.

Ein Abgassammler 7 bildet einen Bestandteil des erwähnten Gehäuses 14 und führt zu einem nicht gezeigten Rauchgaskanal.

In an sich bekannter Weise ist für die Warmwasseraufbereitung ein Kaltwasserzulauf 8 und ein Warmwasserauslauf 9 in Form von entsprechenden Rohrleitungen vorgesehen, die hin zu dem ent sprechenden Wärmetauscher 4 führen.

Ebenso existieren ein Heizungsvorlauf 11 und ein Heizungs rücklauf 13, wobei im Rücklaufkreis 13 eine übliche Heizungs pumpe 12 eingeschleift ist.

Eine Gaszuführung 15 steht mit Gasarmaturen 10 in Verbindung, wobei für jeden der Brenner 1 und 2 je eine die entsprechenden Nennleistungsparameter sichernde Armatur vorgesehen ist.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß selbstverständlich der Einsatz einer kombinierten Gasarmatur beispielsweise mit umschaltbaren Gasdurchflußmengen vorgesehen werden kann, wobei die entsprechende Umschaltung von einer in der Figur nur symbolisch angedeuteten Steuereinheit 16 zum Betreiben der Einrichtung mit übernommen werden kann.

Bei dem mit Hilfe der Figur beschriebenen Ausführungsbeispiel wird von einer seitlich versetzten Anordnung des ersten und zweiten Brenners bzw. der zugehörigen Wärmetauscher ausge gangen. Es besteht selbstverständlich alternativ die Möglich keit der parallelen Anordnung der jeweiligen Einrichtungen oder einer koaxialen Ausbildung wie erwähnt, ohne das anmel dungsgemäße Prinzip der Zweibrennertechnik zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

erster Brenner

2

zweiter Brenner

3

Wärmetauscher Heizung

4

Wärmetauscher Warmwasser

5

Brennkammer Heizung

6

Brennkammer Warmwasser

7

Abgassammler

8

Kaltwasserzulauf

9

Warmwasserauslauf

10

Gasarmaturen

11

Heizungsvorlauf

12

Heizungspumpe

13

Heizungsrücklauf

14

Gehäuse

15

Gaszuführung

16

Steuereinheit.

Claims

1. Einrichtung zur Bereitstellung von Energie für eine Zentralheizung und für die Warmwasseraufbereitung, umfassend eine Brennstoffzuführung, einen Brenner, einen Wärmetauscher sowie ein diese Baugruppen umgebendes Gehäuse mit Verbren nungsgasabführung, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer zweiter Brenner (2) innerhalb des gemeinsamen Gehäuses (14) vorgesehen ist, wobei die Brenner (1, 2) auf je eine unterschiedliche, wirkungsgradoptimierte Nennwärme leistung einstellbar sind, welcher der jeweiligen Durch schnittslast für einerseits die Warmwasseraufbereitung und andererseits die Zentralheizungsleistung entsprechen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Brenner (1, 2) auf einen einzigen Wärmetauscher einwirken, welcher getrennte Kreisläufe für Warmwasser- und Zentralheizungsenergie speist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Brenner (1, 2) ein separater Wärmetauscher (3, 4) zugeordnet ist, wobei der Brenner (2) mit der höheren Nenn wärmeleistung mit dem Wärmetauscher (4) für eine Warmwasser aufbereitung im Durchlaufprinzip oder zur Speicherladung zusammenwirkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner in einer Ebene einander koaxial umgebend ange ordnet sind und die Wärmetauscher dieser koaxialen Struktur in senkrechter Richtung folgen, wobei der innere Brenner und Wärmetauscher der Zentralheizungsenergie-Bereitstellung und der äußere, umgebende Brenner und Wärmetauscher der Durchlauf-Warmwasseraufbereitung dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhtem Energiebedarf für die Warmwasseraufbereitung oder beim Absinken der Vorlauftemperaturen im Warmwasser- und/oder Heizungskreislauf beide Brenner parallel betreibbar sind.

6. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls mit Gebläseunterstützung betriebene Gas- oder Ölbrenner einsetzbar sind.