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Technisches Gebiet
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Die hier beschriebene Erfindung gehört zum Gebiet von speichernden Wärmeerzeugungseinrichtungen zur Gewinnung von Wärme zur Trinkwarmwassererzeugung und Raumheizung, befeuert mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen unter Ausnutzung der latenten Wärme im Heizgas (Brennwerttechnik), unterstützt durch die Nutzung von Solarenergie.
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Stand der Technik und Mängel bisher bekannter Ausführungen
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Solarunterstützte Wärmeerzeugungsanlagen für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, die der Trinkwarmwassererzeugung und Raumheizung in Wohngebäuden dienen, bestehen üblicherweise aus einem Heizkessel, der zunächst Heizwasser erwärmt, und einem gesonderten Trinkwarmwasserspeicher, der über das Heizwasser erwärmt wird. Ferner sind für die thermische Solaranlage weitere Speicherzonen für Trinkwarmwassererzeugung und Heizwasserpufferung erforderlich, wodurch ein zusätzlicher Platzbedarf sowie deutlich höhere Kosten entstehen. Die geringen Temperaturen des bei Trinkwarmwasserzapfung nachströmenden Kaltwassers (rund 10°C) werden dabei zwar für einen effizienten Betrieb der Solaranlage, nicht aber für einen effizienteren Betrieb des Heizkessels durch Auskühlung der Heizgase genutzt. Platzsparende Heizkessel mit geringen Wasserinhalten sind darüber hinaus aus sicherheitstechnischen Gründen (Sicherstellung eines Mindestvolumenstroms) mit dem Nachteil einer maximalen Temperaturspreizung behaftet, wobei die sich ergebende Mindestrücklauftemperatur deutlich oberhalb der des nachströmenden Kaltwassers liegt. Selbst Brennwertkessel weisen diese Einschränkungen auf und lassen so ein erhebliches Potential zur Effizienzsteigerung ungenutzt.
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Ferner zielen Geräte nach derzeitigem Stand der Technik darauf ab, die Trinkwarmwassererzeugung nur für kurze Zeit (ca. 15–45 Minuten) zu betreiben, um danach wieder für den Heizbetrieb verfügbar zu sein. Dies führt zu deutlich höherer Nennleistung des Heizgerätes als für die Raumheizung erforderlich, sowie zu relativ kleinen Speichergrößen. Ferner besteht dann der Nachteil, dass der Modulationsbereich der Brennerleistung nicht oder nur teilweise zur Anpassung an geringeren Heizleistungen zur Verfügung steht.
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Ein weiterer Nachteil solcher kompakter, mit kleinen Wärmetauscherflächen ausgestatteten Brennwertgeräte zur Raumheizung ist der hohe wasserseitige Druckverlust zur Erreichung einer turbulenten Durchströmung für bessere Wärmeübergänge, welcher wiederum hohe hydraulische Leistungen (und damit hohe elektrische Pumpenleistungen) erfordert.
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Bei zunehmend verbessertem Wärmeschutzstandard der Wohngebäude erhöht sich der Anteil der Trinkwarmwassererzeugung gegenüber dem Anteil der Raumheizung stets, so dass die Gesamteffizienz der Geräte zunehmend durch die geringe Effizienz der Trinkwarmwassererzeugung beeinträchtigt wird.
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Es bestehen bislang nur wenige Ansätze, die genannten Mängel durch die Kombination folgender Maßnahmen in einem einzigen Gerät zu beheben:
- • Bevorratung von Wärme in Form eines erwärmten Speichermediums anstelle erhöhter Brennerleistungen zur Deckung von Bedarfsspitzen,
- • Integration des Feuerraums mit Brenner in das Gerät,
- • Schaffung einer Kaltzone zur Auskühlung der Heizgase unter die Rücklauftemperatur des Heizmediums (verbesserter Brennwertbetrieb),
- • Integration einer thermischen Solaranlage, die ebenfalls auf die Kaltzone arbeitet,
- • Bereitstellung sowohl von Trinkwarmwasser als auch Wärme zur Raumheizung.
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Vergleichbare Ansätze weisen u. a. folgende Mängel bzw. Abweichungen auf:
- • Die Abwärtsführung der Heizgase im Speichermedium erfolgt nicht in einem großflächigen Wärmetauscher,
- • Eine konsequente Unterscheidung zwischen oberer Warmzone und unterer Kaltzone des Wasserspeichers, wobei z. B. kaltes Medium konsequent in die untere Speicherzone eingespeist wird, erfolgt nicht.
- • Die Frage der geringstmöglichen Brennerleistung und die damit in Zusammenhang stehende Bevorratung von Wärme in einer Warmzone, sowie die Notwenigkeit einer (ausreichend bemessenen) Kaltzone wird nicht behandelt. Diese ist aber von wesentlicher Bedeutung, da dadurch die Funktion und die Effizienz des Gerätes wesentlich bestimmt wird,
- • Die zusätzliche, technisch sinnvolle Einbindung einer thermischen Solaranlage ist meist nicht Gegenstand vergleichbarer Ansätze.
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Problemstellung
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Die Problemstellung bestand darin,
- • die geringe Effizienz von Brennwertheizgeräten insbesondere während der Trinkwarmwassererzeugung zu beheben,
- • das Potential eines hocheffizienten Wärmeerzeugerbetriebs bei der Trinkwarmwassererzeugung auch für einen effizienteren Heizbetrieb zu nutzen,
- • die in Neubauten ab 2009 gesetzlich vorgeschriebene Nutzung regenerativer Energien in Form von Solarenergie als festen Bestandteil in das Gerät zu integrieren,
- • ein Gerät darzustellen, welches deutlich einfacher ist in Aufbau, Regelbarkeit und Herstellung als derzeitige Geräte,
- • ein Gerät darzustellen, welches kompakter und preiswerter ist als Heizgeräte mit separaten Speichern für die Trinkwarmwassererzeugung und weiteren separaten Komponenten für die solare Trinkwarmwassererzeugung und Heizungsunterstützung,
- • den Bedarf an elektrischer Hilfsenergie zu reduzieren, z. B. durch Reduzierung des wasserseitigen Druckverlustes und des regeltechnischen Aufwands,
- • durch eine der geringen Heizlast moderner Gebäude angepasste, kleinstmögliche Brennerleistung sicherzustellen, dass die Brennermodulation tatsächlich der Anpassung an kleinere Heizlasten bei steigenden Außentemperaturen dient.
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Lösung des Problems
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Der grundlegende Gedanke ist ein Gerät, welches auf dem Prinzip eines direktbefeuerten Warmwasserspeichers beruht, womit zunächst alle schädlichen Effekte, die mit geringen Wasserinhalten herkömmlicher Heizgeräte im Zusammenhang stehen (hoher Druckverlust, Begrenzung der Spreizung, Mindestrücklauftemperatur, regeltechnischer Aufwand, Leistungszuschlag für Trinkwarmwassererzeugung etc.) behoben sind.
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Darauf basierend waren zu integrieren:
- • Feuerraum mit Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit kleinstmöglicher Brennerleistung und modulierender Betriebsweise zur Erreichung langer Brennerlaufzeiten, wodurch sich das Gerät insbesondere für Gebäude mit hohem Wärmeschutzstandard (bzw. kleinen Heizlasten) eignet,
- • Mindestens zwei Temperaturzonen (Warm- und Kaltzone)
- • Abgaswärmetauscher in der unteren Kaltzone des Speichers zur weitgehenden Ausnutzung der sensiblen und insbesondere latenten Restwärme im Heizgas (Brennwerttechnik) in allen Betriebszuständen (Heiz- und Trinkwarmwasserbetrieb),
- • Möglichkeit der Auskopplung von Trinkwarmwasser und Heizwärme,
- • Möglichkeit der Nutzung von thermischer Solarenergie.
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Der Speicher kann Trinkwasser oder alternativ – z. B. aus hygienischen Gründen – Heizwasser bevorraten, mittels welchem in einem weiteren Wärmetauscher beliebiger Bauart (z. B. integrierter Wärmetauscher nach dem Durchflußprinzip oder externer Wärmetauscher als sogenannte Frischwasserstation) Trinkwarmwasser erzeugt wird. In beiden Fällen wird die untere Speicherzone (Kaltzone) ausgekühlt: im ersten Falle durch kaltes Trinkwasser, welches bei Trinkwarmwasserzapfung direkt in die Kaltzone nachströmt, im zweiten Falle durch Heizwasser, welches durch Wärmetausch mit nachströmendem kaltem Trinkwasser abgekühlt wurde. Das Grundprinzip, sowohl dem Abgaswärmetauscher als auch dem Solarwärmetauscher kaltes Speichermedium zum Wärmeaustausch und zur hocheffizienten Energieausnutung anzubieten, und dies in allen Betriebszuständen, bleibt in beiden Fällen bestehen.
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Durch kleinstmögliche Brennerleistung erfolgt die Aufheizung der Kaltzone sehr langsam, so dass für lange Zeiträume (viele Stunden, idealerweise bis zur nächsten Spitzenzapfung mit erneuter Auskühlung der Kaltzone) eine Abkühlung der im Abgaswärmetauscher abwärtsströmenden Heizgase bis unterhalb der Heizkreis-Rücklauftemperaturen möglich ist.
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Damit arbeiten Brenner und Solaranlage erstmals nach dem gleichen Prinzip: Die Aufheizung des Speichermediums wird durch lange Ladezeiten und geringe Wärmeerzeugerleistungen erreicht. Die Solaranlage als auch die Heizgase (nach Verlassen des Feuerraums) arbeiten auf die Kaltzone, deren niedrige Temperaturen eine weitgehende Abkühlung der Heizgase und damit eine hohe Wärmeausnutzung des Brennstoffs (Heizperiode) ebenso zulassen wie einen effizienten Betrieb der Solaranlage durch geringe Systemtemperaturen (Sommerbetrieb), und zwar unabhängig davon, ob sich das Gerät im Heiz- oder Trinkwarmwasserbetrieb befindet. Es ist dann möglich (und beabsichtigt), dass das Heizgas im Heizbetrieb eine niedrigere Temperatur als der Heizkreis-Rücklauf erreicht.
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Aufgrund der großen Wassermengen, die den Feuerraum und den Abgaswärmetauscher in der Kaltzone des Speichers umgeben, können sicherheitstechnische Maßnahmen zur Zwangsdurchströmung des Wasserraums entfallen. Stattdessen wird das Schwerkraftprinzip zur wasserseitigen Umströmung der Wärmetauscher unter Fortfall elektrischer Hilfsenergie (Pumpenleistung) genutzt. Große Wärmetauscherflächen sind realisierbar.
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Folgende Maßnahmen werden in dem hier beschriebenen Gerät kombiniert:
- 1. Die Brennerleistung wird auf eine kleinstmögliche Leistung, nahe dem jeweiligen Wärmebedarf für die Raumheizung, begrenzt. Leistungszuschläge für die Trinkwarmwassererzeugung können minimiert werden, da das Gerät große Wärmemengen vorhält. Brennerstarts werden minimiert.
- 2. Das Speichervolumen wird so bemessen, dass Bedarfsspitzen (insbesondere des Trinkwarmwasserbedarfs) über das Speichervolumen und nicht über die Wärmeerzeugerleistung gedeckt werden (mindestens eine Spitzenzapfung wird komplett bevorratet). Dadurch ist es möglich, den Speicher mit geringsten Brennerleistungen über lange Laufzeiten nachzuladen.
- 3. Eine angeschlossene Solaranlage kann bei entsprechender solarer Einstrahlung die Brennerleistung bzw. die Betriebszeiten des Brenners reduzieren, bzw. den Brennerbetrieb überflüssig machen, und somit weiteren Brennstoff einsparen.
- 4. Der Feuerraum mit Brenner begrenzt die obere Warmzone des Speichers nach unten hin, wobei die Heizgase den überwiegenden Teil ihres Wärmeinhalts an das Speichermedium in der Warmzone abgeben und diese auf Solltemperatur halten. Innerhalb der Warmzone können sich, z. B. je nach Temperaturanforderungen und Anordnung der Temperaturfühler für Heiz- und Trinkwarmwasserbetrieb, weitere Schichten mit unterschiedlichen Temperaturen ergeben. Der Speicher enthält unterhalb des Feuerraums eine Kaltzone. Mit der Restwärme der Heizgase wird mittels eines Abgaswärmetauschers, der sich in dieser Kaltzone befindet, ständig kaltes Speichermedium vorgewärmt. Dadurch ist der Betrieb des Gerätes immer hocheffizient, und zwar unabhängig davon, ob es sich im Heiz- oder Trinkwarmwasserbetrieb befindet. Ebenfalls auf diese Kaltzone arbeitet ein weiterer Wärmetauscher beliebiger Bauart (integriert oder extern) zur Einkopplung von Wärme, die in Solarkollektoren beliebiger Bauart erzeugt wurde.
- 5. Heizwärme wird (je nach Speichermedium direkt oder mittels mindestens eines Wärmetauschers) aus dem Speicher ausgekoppelt. Der witterungsgeführte Betrieb, d. h. die Absenkung der Vorlauftemperatur mit steigender Außentemperatur, kann über Mischer beliebiger Bauart erfolgen.
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Erläuterung anhand dreier Ausführungsbeispiele (mit Bezug zu Fig. 1a, Fig. 1b, Fig. 1c, Fig. 2a und Fig. 2b)
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Aufbau:
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Zentrales Bauteil ist zunächst ein Wasserspeicher [2] mit hochwirksamem Wärmeschutz [3] zur Bevorratung von zu erwärmendem Speichermedium [1]. Darin sind untergebracht:
- • ein Feuerraum [5] mit Gebläsebrenner [4], durch den in der oberen Warmzone des Speichers definierte Solltemperaturen gehalten werden (der Feuerraum sollte Gefälle in Richtung des Abgaswärmetauschers zwecks Ableitung des Kondensates aufweisen). Die Ableitung der Abgase des Gebläsebrenners kann – in den Abbildungen nicht dargestellt – herkömmlich über Brennwert-Abgassysteme über Dach oder vorzugsweise über die Fassade erfolgen. Die Zuluft für den Gebläsebrenner kann raumluftabhängig, d. h. aus dem Aufstellraum des Gerätes, oder vorzugsweise raumluftunabhängig, d. h. über die Außenluft mittels separatem Zuluftrohr oder kombinierten Luft-Abgas-Systemen [10, 31], erfolgen.
- • ein Abgaswärmetauscher [6] zur Vorwärmung des Speichermediums in der unteren Kaltzone (Rohrwendel-Wärmetauscher, Prinzip einer Nachschaltheizfläche); das Heizgas wird danach über den Kondensatabscheider [9] in das Abgassystem [10] geführt. Der Abgaswärmetauscher weist durchgängiges Gefälle zwecks Ableitung des Kondensates auf und kann Einsätze zur Verbesserung des Wärmeüberganges enthalten,
- • ein Wärmetauscher [8] zur Einkopplung von Wärme aus einer solarthermischen Anlage [20, 21] über entsprechende Anschlüsse [22] in die Kaltzone (andere Bauarten und Anordnungen (z. B. extern) sind möglich).
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Die 1a, 1b und 1c zeigen das Gerät in Ausführungsvarianten, in denen Trinkwasser als Speichermedium verwendet wird. In diesem Falle ist mindestens ein weiterer Wärmetauscher zur Auskopplung von Heizwärme erforderlich [7]. wird über. Der oberen Anschluß [12] dient der Entnahme von Trinkwarmwasser für die Zapfstellen [23] aus der Warmzone des Speichers. Der untere Anschluß [11] dient dem Nachströmen kalten Trinkwassers (beispielhaft ist der Anschluß einer Zirkulationsleitung [13] mit Zirkulationspumpe [19] gezeigt).
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Die 1a zeigt das Gerät in der Ausführungsvariante, bei der die Heizkreis-Vorlauftemperatur unterhalb der Trinkwarmwassertemperatur (Sollwert) liegt. Hier wird die Heizwärme aus der Warmzone über mindestens einen Wärmetauscher [7] ausgekoppelt (hier beispielhaft in integrierter Anordnung dargestellt).
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Die 1b zeigt das Gerät in der Ausführungsvariante, bei dem die Heizkreis-Vorlauftemperatur höher ist als die Trinkwarmwassertemperatur (Sollwert). Hier ist der Feuerraum [5] direkt mit dem Heizmedium umgeben, welches den/die Heizkreis(-e) [14, 15] mit Wärme versorgt, und welches über eine äußere Wandung überschüssige Wärme an das Speichermedium (Trinkwasser) abgibt.
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Die 1c zeigt das Gerät in einer Ausführungsvariante mit einem zweiten, zusätzlich unten in der Kaltzone angeordneten Wärmetauscher zur Auskopplung von Heizwärme [28]. Auf diesen kann der Heizkreis-Rücklauf mittels eines Stellglieds [29] umgeschaltet werden, wenn die Kaltzone zeitweise – z. B. bei ausbleibender Trinkwarmwasserzapfung – höhere Temperaturen als der Heizkreis-Rücklauf annehmen sollte. Die Temperaturschichtung des Speichers bleibt dann auch in diesem Fall erhalten. Der Vorlauf dieses zweiten Wärmetauschers kann in den Rücklauf, oder alternativ in den Vorlauf, des oberen Wärmetauschers zur Heizwärmeauskopplung eingespeist werden [30]. Das Stellglied [29] wird entsprechend als Umschalt – bzw. Mischorgan betrieben.
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Die 2a und 2b zeigen Ausführungsvarianten, in denen Heizwasser als Speichermedium verwendet wird. In diesem Falle kann Heizwärme als Heizwasser direkt entnommen und z. B. einem Heizkreisverteiler [14, 15] zugeführt werden.
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Trinkwarmwasser wird in diesem Falle über mindesten einen Wärmetauscher erzeugt.
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Die 2a zeigt dazu einen externen Wärmetauscher [26] (sogenannte Frischwasserstation).
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Die 2b zeigt einen in den Speicher integrierten Wärmetauscher zur Trinkwarmwassererzeugung im Durchflußprinzip ([26] in 2b, aus Gründen der Übersichtlichkeit im unteren Teil aufgeschnitten dargestellt).
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Ferner sind in 1a, 1b, 1c, 2a und 2b
- • die Heizkreise beispielhaft dargestellt durch eine Heizkreispumpe [17], einen Mischer [16], einen Heizkörper mit Thermostatventil [18] sowie einen Verteiler [14, 15], können jedoch auf beliebige Weise ausgeführt sein,
- • die Komponenten der thermischen Solaranlage vereinfacht und beispielhaft dargestellt durch einen Solarkollektor [21], eine Solarstation mit Umwälzpumpe, Druckabsicherung etc. [20] sowie einem Wärmetauscher [8]; der Solarkreis wird in diesem Beispiel mit einem eigenen, geschlossenen Kreislauf betrieben,
- • eine oder mehrere beliebige Zapfstelle(-n) für Trinkwarmwasser beispielhaft dargestellt durch eine Dusche [23].
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Funktion:
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Zunächst wird ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff in einem Gebläsebrenner [4] verbrannt, wobei Heizgase entstehen, deren sensible und latente Wärme es maximal auszunutzen gilt.
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Das hier beschriebene Gerät ist dadurch charakterisiert, dass die Heizgase zunächst einen Großteil der Heizwärme im Feuerraum [5] an das umgebende Medium [1] abgeben und so die obere, mindestens auf eine Trinkwarmwasser-Bedarfsspitze bemessene Warmzone auf Solltemperatur erwärmen, dann nach Verlassen des Feuerraums in einem Abgaswärmetauscher [6] abwärts geführt werden, wobei die im Heizgas enthaltene Restwärme auf das Speichermedium in der unteren Kaltzone übertragen wird. Dieses wird dabei vorgewärmt und bewegt sich durch das Schwerkraftprinzip aufwärts. Die Heizgase werden dabei so weit wie möglich auf das Temperaturniveau der Kaltzone abgesenkt, und zwar unabhängig davon, ob sich das Gerät im Heizbetrieb befindet oder Trinkwarmwasser nachheizt.
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Zum einen wird so das Quer- bzw- Gegenstromwärmetauscherprinzip für einen guten Wärmeübergang angewandt, zum anderen verlassen die Heizgase den Abgaswärmetauscher an einer tief im Speicher angeordneten Stelle, wo deren Abkühlung nahezu auf das niedrigste Temperaturniveau der Kaltzone möglich ist. Aufgrund durchgängigen Gefälles wird das bei der Nutzung der latenten Wärme im Abgaswärmetauscher [6] entstehende Kondensat zum Kondensatabscheider [9] hin abgeleitet.
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Auf die Kaltzone des Speichers arbeitet ein weiterer Wärmetauscher zur Einkopplung von Wärme aus einer solarthermischen Anlage beliebiger Bauart [8]. Das erwärmte Speichermedium bewegt sich auch hier durch das Schwerkraftprinzip aufwärts. Die eventuell erforderliche Aufheizung des Speichermediums auf die zu erreichende Endtemperatur erfolgt erst in der oberen Warmzone, und zwar mit dem überwiegenden Teil der Brennerleistung. Dort wird das Speichermedium [1] auf Solltemperatur gehalten.
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Grundsätzlich bestehen zwei Möglichkeiten zur Heizwärmeauskopplung:
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Ausführungsvariante in 1: Der Speicher bevorratet Trinkwasser, welches bei Zapfung an mindestens einer Zapfstelle [23] über einen oberen Anschluß [12] warm aus dem Speicher austritt, wobei kaltes Trinkwasser über einen unteren Anschluß [11] nachströmt. Heizwärme wird über mindestens einen weiteren Wärmetauscher [7] (1a), oder auch aus einem den Feuerraum umgebenden Heizwasserraum (1b) ausgekoppelt. Die Anordnungen und Bauarten dieses Wärmetauschers werden hier von der zu erreichenden Heizkreis-Vorlauftemperatur bestimmt. Erforderlichenfalls erfolgt die Heizwärmeauskopplung auch über weitere Wärmetauscher [28], wenn z. B. Heizwärme aus unterschiedlichen Speicherzonen – je nach Temperaturverhältnissen – ausgekoppelt werden soll (1c). Eine witterungsabhängige Einstellung der Heizwasser-Vorlauftemperatur(-en) kann über einen oder mehrere Mischer [16] erfolgen.
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Ausführungsvariante in 2: Der Speicher bevorratet Heizwasser. Die Trinkwarmwassererzeugung erfolgt über mindestens einen weiteren Wärmetauscher [26]. Die 2a zeigt hier beispielhaft und vereinfacht einen extern angebrachten Plattenwärmetauscher, der hier eine sogenannte Frischwasserstation symbolisiert. Bei Trinkwarmwasserzapfung wird warmes Heizwasser über den oberen Anschluß [24] primärseitig in diesen Wärmetauscher gepumpt. Der Rücklauf wird mit geringer Temperatur in die untere Kaltzone des Speichers zurückgeführt [25], falls erforderlich erfolgt eine geschichtete Rückführung. Sekundärseitig tritt kaltes Trinkwasser in diesen Wärmetauscher ein [11], verlässt den Wärmetauscher erwärmt [12] und strömt zu der bzw. den Zapfstelle(-n) [23].
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2b zeigt hier beispielhaft und vereinfacht einen in den Speicher integrierten Wärmetauscher zur Trinkwassererzeugung im Durchflußprinzip. Dabei tritt kaltes Trinkwasser über den unteren Anschluß [11] in den integrierten Wärmetauscher ein und wird über einen oberen Anschluß [12] entnommen.
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In diesen Fällen, die in 2a und 2b gezeigt sind, kann die Heizwärme zur Raumheizung direkt, d. h. ohne Wärmetauscher, aus der Warmzone des Speichers durch Entnahme des Speichermediums ausgekoppelt werden [14, 15]. Der Heizkreis-Rücklauf kann durch verschiedene Maßnahmen in unterschiedlicher Höhe – je nach Temperatur – in den Speicher zurückgeführt werden, hier beispielhaft dargestellt durch einen Einspeiseschacht (auch ein externes Umschaltventil zur Einschichtung des Rücklaufs in verschiedene Speicherhöhen ist möglich, sinngemäß wie in 1c). Auch in diesen in 2a und 2b gezeigten Ausführungsvarianten kann eine witterungsabhängige Einstellung der Heizkreis-Vorlauftemperatur(-en) über einen oder mehrere Mischer [16] erfolgen.
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Das Gerät wird damit als Brennwertgerät betrieben, wobei die Heizgastemperaturen deutlich unter denen derzeitiger Brennwertgeräte – und insbesondere häufig unterhalb der Rücklauftemperaturen des Heizsystems – liegen.
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Die Effizienz dieses Gerätes (im Sinne eines geringen Brennstoffverbrauchs im Verhältnis zur erzeugten Nutzwärmemenge) ist umso besser,
- • je geringer die Brennerleistung ist,
- • je größer das Speichervolumen ist,
- • je größer der Wärmebedarf für Trinkwarmwasser im Verhältnis zum Heizwärmebedarf ist,
- • je langer die Brennerlaufzeiten sind,
- • je niedriger die Temperatur in der unteren Kaltzone bleibt, insbesondere in Zeiten hoher Heizleistung (in der zudem kein Solarertrag zu erwarten ist),
- • Je mehr solare Wärme zur Erreichung der Solltemperatur genutzt werden kann.
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Vorteile des Gerätes:
- • Das Gerät zeichnet sich durch einfachen, nachvollziehbaren Aufbau aus.
- • Das Gerät vereint Wärmeerzeuger (Heizkessel), Trinkwarmwasserspeicher und Solarspeicher und besitzt dadurch einen sehr geringen Platzbedarf sowie sehr geringe Bereitschaftsverluste.
- • Bedarfsspitzen werden in der Warmzone bevorratet und erfordern keine erhöhte Brennerleistung
- • Obwohl die Einkopplung solarthermischer Energie nur über einen einzelnen Wärmetauscher erfolgt, ist der solare Ertrag sowohl für die Trinkwarmwassererzeugung als auch für die Heizungsunterstützung nutzbar.
- • Das Gerät benötigt keine aufwändige Regeltechnik.
- • Das Gerät kann weitgehend unter Verwendung bereits verfügbarer Einzelkomponenten dargestellt werden.
- • Der zu erwartende Verkaufspreis dürfte unterhalb dem einer Kombination der Einzelgeräte Brennwertkessel + Trinkwarmwasserspeicher + Solarspeicher liegen, dagegen ist eine deutliche Effizienzsteigerung zu erwarten (mehr Effizienz ohne Mehrinvestition). Das Gerät ist damit in hohem Maße wirtschaftlich.
- • Hinsichtlich der sicherheitstechnischen Anforderungen und Betriebsbedingungen ist dieses Gerät im Vergleich zu kompakten Wärmeerzeugern nach dem Stand der Technik anspruchslos.
- • Durch die geringe Brennerleistung ist der Brennstoffverbrauch selbst bei nicht optimaler Einstellung nach oben begrenzt.
- • Das Gerät benötigt aufgrund geringster Druckverluste wenig hydraulische Leistung und damit wenig elektrische Hilfsenergie.
- • Es sind nur wenige Pumpen erforderlich.
- • Bei der Auslegung der Heizanlage für ein Gebäude muß nicht zwingend Wert gelegt werden auf kostenintensivere Heizsysteme mit geringen Systemtemperaturen (z. B. Fußbodenheizung), da die Abgastemperatur im Wesentlichen von der Temperatur in der Kaltzone, und diese wiederum vom Trinkwarmwasserbedarf bestimmt wird.
- • Aufstellung und Installation sind sehr einfach. Angeschlossen werden lediglich
– Kaltwasserzulauf (Trinkwasser) und Trinkwarmwasserentnahme (ggf. Zirkulation),
– Heizungsvor- und Rücklauf,
– Solarkreisvor- und Rücklauf
– Elektrischer Anschluß (Regelung, Pumpe, Mischer)
– Abgasrohr, ggf. Zuluftrohr
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Speichermedium
- 2
- Speicherwandung
- 3
- Wärmeschutz
- 4
- Gebläsebrenner
- 5
- Feuerraum
- 6
- Abgaswärmetauscher
- 7
- Wärmetauscher Heizwasser
- 8
- Solarwärmetauscher
- 9
- Kondensatabscheider
- 10
- Hutritt Abgas/Anschluß an Abgassystem
- 11
- Eintritt Trinkwasser (kalt)
- 12
- Austritt Trinkwarmwasser
- 13
- Eintritt Zirkulation
- 14
- Heizungsvorlauf
- 15
- Heizungsrücklauf
- 16
- Mischer für witterungsgeführten Betrieb
- 17
- Heizkreispumpe
- 18
- Heizkörper, symbolisch für beliebige Wärmeübergabe an Raum
- 19
- Zirkulationspumpe (optional)
- 20
- Solarpumpengruppe
- 21
- Solarkollektor
- 22
- Anschluß Solarkreis an Solarwärmetauscher
- 23
- Zapfstelle Trinkwarmwasser
- 24
- Vorlauf Trinkwarmwassererzeugung
- 25
- Rücklauf Trinkwarmwassererzeung
- 26
- Wärmetauscher zur Trinkwarmwasserbereitung
- 27
- Rücklaufeinspeisung mit Schichtladeeinrichtung
- 28
- zweiter Wärmetauscher Heizwasser
- 29
- Mischer zur Einbindung des zweiten Wärmetauschers Heizwasser
- 30
- Anschluß Vorlauf vom zweiten Wärmetauscher Heizwasser (alternativ)
- 31
- Verbrennungsluftzuführung zum Brenner