DE2024091A1

DE2024091A1 - Eim ichtung zur Steuerung eines kombinierten Heizkessels fur Verbrauchs wasser und Heizwasser

Info

Publication number: DE2024091A1
Application number: DE19702024091
Authority: DE
Inventors: der Anmelder BOIf 3 02 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-30
Filing date: 1970-05-16
Publication date: 1971-05-13
Also published as: US3674204A; CH511406A; FR2037961A5; GB1208559A; SU394982A3

Description

EB/rk. 11.5.70 Willi Brandl, Konstrukteur,Schürbungert 12, B057 Zürich, Schweiz

Einrichtung zur Steuerung eines kombinierten Heizkessels für Verbrauchswasser und Heizwasser

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines kombinierten Heizkessels für Verbrauchswasser und Heizwasser, bei welchem Kessel ein Speichergefäss für das Verbrauchswasssr und mindestens ein Durchlaufgefäss für das Heizwasser in einem ge- M schlossenen, von Luft evakuierten Raum oberhalb eines Flüssigkeitsverdampfungsbades angeordnet sind, das durch eine elektrisch steuerbare Heizquelle aufheizbar ist.

Bei einem solchen Heizkessel wird im evakuierten Raum von einer Temperatur von etwa 20 C Dampf erzeugt, der sich an den aufzuheizenden Gefässen kondensiert und auf diese Weise die Wärme der Heizquelle an das Heizwasser und das Verbrauchswasser überträgt. Die WäriTveübertragungsleistung ergibt sich hierbei einerseits aus dem Temperaturunterschied zwischen der Dampftemperatur und der Temperatur der Kondensationsflächen und andererseits aus der Grosse der Kondensationsflächen. Kältere Flächen nehmen mehr Wärme auf als wärmere Flächen, wobei die Kondensation aufhört, sobald " die dem Dampf ausgesetzte Fläche mindestens die gleiche Temperatur wie der Dampf aufweist. Dampf, der weniger warm ist als die aufgeheizte Fläche, kühlt diese kaum ab.

Bei einer solchen kombinierten unterdruckdampfbeheizten Anlage zur Erzeugung von Heisnwasser für Heiz- und für Verbrauchszwecke ist es im allgemeinen erforderlich, das Verbrauchswasser auf eine höhere Temperatur von beispielsweise 80-90⁰C zu erhitzen αΐε das Heizwasser, dessen Minirnaltemperatur im Hinblick auf den Heizbedarf bis du - betragen kann. Es ist deshalb bisher vorgeGuhtin worden, am vorlaufseitigen Anschluss des Heizwasserkreislaur'^ an*das entsprechende Gefäsn des Kessels, z.B. ein Heizregistcr,

10 9 820/1246

ein automatisches Mischventil anzuordnen, um die sich bei dor erwünschten Temperatur des Verbrauchswassers einstell-ende entsprechend hohe Temperatur des Heizwassers zu erniedrigen. Solche automatische Mischventile sind aber teuer und störanfällig. Zudem ist es erwünscht, dass wegen der grösseren Wärmekapazität des Heizwasserkreislaufs die Erhitzung des Verbrauchswassers den Vorrang hat, was sich bei den bekannten Anlagen nur schwierig erzielen lässt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die angeführten Wachteils zu vermeiden und eine Steuerung eines kombinierten Heizkessels der eingangs erwähnten Art schaffen zu können, die eine Aufheizung des Heizwassers und des Verbrauchswassers auf voneinander unabhängige Temperaturen und eine zeitliche Bevorzugung der Aufheizung des Verbrauchswassers mit einfachen Mitteln erlaubt.

Erfindungsgemäss ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in der einen Schaltstellung eines als Umschalter ausgebildeten, einstellbaren Speicherthermostats ein Steueranschluss der Heizquelle direkt und in der anderen Schaltstellung über einen auf eine niedrigere Temperatur einstellbaren Kesselthermostat mit einer Speisestromquelle verbunden ist, wobei in der anderen 5chaltstf-jllung zudem ein elektrisch betätigbares Absperrorgan für das Heizwanssr über einen weiteren einstellbaren Thermostat an die Spsisestropquelle angeschlossen ist, derart, dass die Heizquells entweder ständig eingeschaltet ist, solange die Temperatur des Verbrauchswassers unterhalb der am Speicherthermostat eingestellten Temperatur liegt, oder nach Massgabe der am Kesselthermostat eingestellten niedrigeren Temperatur eingeschaltet ist, wenn die Temperatur des Verb.rauchswassers die am Speichertherrnostat eingestellte Temperatur erreicht hat, wobei dann das Absperrorgan den Durchfluss das Heiz wassers nach Massgabe der am weiteren Therrrnr.tnt eingestallten Temperatur öffnet oder sperrt.

Ein Aus FühruncjLibeispiel der Erfindung wird nachstehend jrihanr der Zeichnung beschrieben, die in :,chemetischor 3 .rr> LkIIung ';.:; ". ι kornb i nior ten Hoizkesiicl mit sintjr bt uuereinrich tu ng für den :γ..·;κι«γ dt2i> KnsiHilii und dnn Heizwasserkrui r.l :iuf zeigt.

109 820/124 6 _BAD

•Ein Kessel 1 ist in ssinem unteren Tsil mit einem Brenner 2,-'z.;"). einem Gas- oder Oelbranner, versehen, · der mit elektrischen Steuar-. anschlüssklernrnen 3 versehen ist. Der Brenner 2 wird dadurch in Betrieb gesetzt, dass den Anschlussklemmen 3 Strom zugeführt wird. Der Brenner 3 ist von einem Flüssigkeitsbad 4 umgeben, beispielsweise einem Wasserbad. Abgasrohre 5 dienen zur weiteren Erhitzung des Flüssigkextshades 4.

Oberhalb des Spiegels des Flüssigkeitsbades 4 ist ein geschlossener Raum 6 angeordnet, der van Luft evakuiert und gegenüber der Atmosphäre dicht verschlossen ist, Im Raum 6 befinden sich über de ^ Flüssigkeitsbad 4 ein Heizregister 7, das als Gefäss für das Holz- μ wasser einer Zentralheizung vorgesehen ist, und oberhalb des HeizrBgisters ein Boiler B, der das Verbrauchswasser enthält. Die an des Heizregister 7 angeschlossene Zentralheizung weist in üblicher Weise einen Vorlauf 9 und einen Rücklauf IQ auf, zwischen welchen' mehrere Heizkörper 11 liegen. Ferner ist im Heizwasserkreislauf eine elektrische Pumpe 12 angeordnet. Statt der Pumps 12 kann nach ein Ventil vorgesehen sein, um den Heizwasserkreislauf zu unterbrechen. Die Pumpe 12 ist über ein Pumpenschütz 13 an ein Ürehstrornnetz 14 angeschlossen.

Im Flüssigkeitsbad 4 'ist ein erster Temperaturfühler 15 angeordnet, der mit einem einstellbaren Kesselthermostat 16 wirkverbundsn ist. Ein weiterer Temperaturfühler 17 ist im Boiler 8, d.h. im Ver- ™ brauchswasser, angeordnet; er ist mit einem Eoilerthermostat 16 wirkverbunden, der als Umschalter mit zwei Schaltstellungen 19 und 20 ausgebildet ist. Der evakuierte Dampfraum 6 steht über eine Leitung 21 mit einem Pressostaten oder Maximum-Regler 22 in Verbindung, der die Entwicklung des Enddrucks im Raum 6 überwacht und bei einem ^est eingestellten Druck von 0,7 bis 1 ata schaltet. Als weitere Schaltorgane sind ein Lhnleitschütz 23 und ein einstellbarer Raum-, Aussen- oder Vorlaufthermostat 24 vorgesehen. Zur elektrischen Speisung dss Brenners 2 und der 5chütze 13 und 23 dient eine einphasige -"letzleit.ung 25.

BAD ORIGINAL

109820/12A6

Die vorliegende und dargestellte Einrichtung weist drei elektrische Schaltkreise auf:

Der erste Schaltkreis verläuft vom einen Pol der Netzleitung 25, über den normalerweise geschlossenen Kontakt des Pressostats 22_f. über den Bailerthermostat 18, der sich in der ausgezogen dargestellten Schaltstellung 19 befindet, und die Anschlussklemmen 3 des Brenners 2 zürn andern Pol der Netzleitung 25.

Wenn sich der Boilerthermostat 18 in seiner zweiten, gestrichelt dargestellten Schaltstellung 20 befindet, verläuft ein zweiter Schaltkreis vom einen Pol der Netzleitung 25 über den Pressostat 22 und den Boilerthermostat zur Erregerspule des Umleitschützea und über diese zum andern Pol der Netzleitun.g 25. Nach der hierdurch bewirkten Erregung des Umleitschützes 23 ist der Brenner 2 mit seinen Klemmen 3 über den Kesselthermostat 16 an die Netzleitung 25 angeschlossen.

Bei der Schaltstellung 20 des Boile.rthermostats 18 verläuft fexner ein dritter Schaltkreis parallel zum zweiten Schaltkreis vom einen Pol der Netzleitung 25 .über den Pressostat 22, den Boilerthermostat 18 und den Raurt-, Aussen- oder Vorlauf thermostat 24 zur Erregerspule des Pumpenschützes 13 und über diese zum andern Pol der Netzleitung 25. Bei eingeschaltetem Raumthermostat 24 erfolgt dem-. nach die Betätigung des Pumpenschützes 13 und damit die Verbindung der Pumpe 12 mit dem Drehstromnetz 14. . - .

Solange die Temperatur des im Boiler ε befindlichen VGrbraucnswassers unterhalb der am Boilerthermostat 18 eingestellten Temperatur, also beispielsweise unterhalb 05°C liegt, befindet sich der Boilerthermostat 10 in.der Schaltstellung 19. Da der Pressostat 22 im normalen Betriebszustand geschlossen ist, liegt der Brenner 2 an der Netzleitung 25, go dass er das Flüssigkeitsbad rasch zum Verdampfen bringt und über den an der ^ussenfläehe des Boilers B i^ IJnterdruckbereich kondensierenden Sa l tdampf das VcrbrauEhswasser aufheizt. Da die Pumpe 12 nicht i.;..Betrieb gesetzt ist bzw. ein an ihrer" Stelle vorgesehenes Ventil geschlossen ist, muss der erzeugte Dampf vorerst nur das im Haiz-

109820/1246

- 5 register 7 befindliche stationäre Heizwasser aufheizen.

Sobald d-35 Verbrauchswasser das Boilers B die eingestellte Temperatur von 85°C erreicht, was selbst dann nach wenigen Minuten der Fall ist, wenn das Vsrbrauchswasser anfänglich kalt war, schaltet der Bailerthermostat in seine andere Schaltstellurtg 20, so dass der Umschaltschütz 23 erregt wird. Der Brenner 2 ist nun mit der "ietzleitung 25 verbunden, wenn der Kesselthermostat 16 eingeschaltet ist. Der Kesselthermostgt ist auf eine Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 90°C einstellbar, beispielsweise auf 50°C. Die innere Ke.'jseltemperatur senkt sich deshalb nach dem vorgängigen Aufheizen des Boilers B und wird auf der eingestellten Temperatur durch Ein- und Ausschalten des Brenners 2 angenähert konstant gehalten. Durch den nun vorliegenden Dampf niedirgerer Temperatur wird aber der Boiler nur unmerklich abgekühlt. Vielmehr isoliert der Dampf den Boiler gegen eine Abkühlung nach auss-en.

Wenn nun der Rau-, Aussen- oder Vorlaufthermostat 24 schaltet, wird über daf3 Pumpenschütz 13 die Pumpe 12 in Betrieb gesetzt, so dass der Heizwasserkreislauf mit dem Vorlauf 9, den Heizkörpern 10 und dem Rücklauf 11 eingeschaltet ist und der Vorlauf 9 die am Kesselthermostat 16 eingestellte Temperatur von beispielsweise 50 C erreicht. Der Heizwasserkreislauf wird «wieder gesperrt, wenn der Raum-, Aussein- oder Verlauf thermostat 24 ausschaltet.

Sinkt die Temperatur des Verbrauchswassers im Boiler B durch Heisswasserentnah-me oder infolge Wärmeverlust durch Abstrahlung um mehr als die 5chaltterr.peraturdifferenz des Bnilerthormostats 18, schaltet der letztere in die Schaltstellung 19. Der Boiler 6 wird dann wiederum aufgeheizt, wobei der dritte Schaltkreis mit .dsm Raumthermostat 24 und dem Pumpenschütz 13 stromlos wird, so dass der Heizw-asserkreis gesperrt wird, auch wenn der Raumthermostat 24 noch eingeschaltet ist. Da in der Schaltstellung 19 des Boilerth·; rmo- ; Etats 13 der KessBlthermostat 16 überbrückt ist, kann der Dciler B auf die eingestellte Temperatur von beispielsweise 85 C aufgeheizt wgrtisn, such -wenn der Vorlauf übur den Kassel thermostat 16 au? eine wesentlich niedrigere Temperatur von beispielsweise- 50 C

BAD ORIGINAL

eingestellt ist. Der Boiler S hat also beim Auf- und Mochheizen immer den Vorrang vor dem Heizwasserkreis und wird immer au." din eingestellte cndtemperatür aufgeheizt. Da das Aufheizen des Verbrauchswassers im Bailsr 8 nach wenigen Minuten erfolgt ist, kann 'bei dieser kurzzeitigen Sperrung des Heizwasserkreises keine rriBrkliche Abkühlung der geheizten Räume eintreten. Andererseits befindet sich im Heizregister 7 nur wenig Wasser, so dass sich dieses beim Aufheizen des Dailers höher erhitzte Wasser in den Rohrleitungen verliert, ohne dass eine merkbare Temperatursteigerung in den Heizkörpern 11 auftritt. /*

Die beschriebene Einrichtung weist die Vorteile auf, das Aufheizer des Verbrauchswassers und des Heizwassers auf beliebig einstellbare, voneinander unabhängige Temperaturen zu ermöglichen und die Aufheizung des Verbrauchswassers automatisch und ohne merkliche Beeinträchtigung der Wärmeabgabe über den Ileizwasserkrsis vorzunehmen. Die beschriebene Einrichtung ist zudem einfach im Aufbau, sicher im Betrieb und billig in der Herstellung. Dip. meisten der beschriebenen Schaltorgane sind bei jeder Anlage bereits vorhanden; zusätzlich werden nur der Boilerthermostat IB mit einem Umschaltkontakt statt dem üblichen Ruhekontakt und das Umleitschütz 23 benotiot.

,ηθΡ·>η/12Αβ BAD ORIGINAL

Claims

" ■ Patentansprüche

IJL .1 Einrichtung zur Steuerung eines kombinierten Heiz-, kesseis für Verhrfiuchfiwnsser und Heizwasser, bei welchem Kessel ein 5peichergsf;iS3 für das Verbrauchswasser und mindestens ein Durchlaufgefäss für das Heizwasser in einen geschlossenen, von Luft evakuierten ftautn obers elb einsa Flüssigkeitsverdampfungsbades angeordnet sind, das durch eine ölrrrbrisch steuerbare Heizquelle aurheizbsr ist, dadurch gekenrizriichnel: , dass in der einen Schaltstellung (19) einss als Umschalter ausgebildeten, einstellbaren Speicherthsrmostets (13) ein SteuBranschluss (3) dsr Heizquelle (2) dirakt M und in der anderen Schaltstellung (20) über einen auf eine niedrigere Temperatur einstellbaren Kssselthermostat (16) mit einer SpeisBstroir.quelle (25) verbunden ist, wobei in der anderen Schaltstellung (20)■ ~zuuen ein elektrisch bstfitigbares Absperrorgan (.12)' für das Heizw3ßsBr über einsn weiteren einstellbaren Thermostat (24) an die Spoicsastrnnquelle (25) angeschlossen ist, derart, dass die Hsizquelle (2) entweder ständig eingeschaltet ist, solange die Temperatur des Vsrbrauchswassers unterhalb der am Speicherthernostat (13) eingestellten Temperatur liegt, oder nach f-lacsgabs der am Kesselthermostat (iu) aingestslltsn niedrigeren Tempsrotur eingeschaltet ist, ν-.'βηη dis Temperatur des Verbr-juciisv-in-j^nj-o die am Speicherthex-i-iontct (10) eingea cel2.te Temperatur erreicht h:;t; wobei dann das Hlsperrorg?.", (.12) den Burchfluss des Hcizv/cssRrs ^ nach f-iausgabe dsr an weiteren Thernostat (24) eingestellten Temperatur öffnet oder sperrt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsso in Reihe ?i:n 3psicherther;r.o£ Ui, (j.ö) ein auf einen fest ance-jteilten Unterdruck ertprechender, rr.it deni evakuierten R a urn wirkverbundensr LJnI nrbrechungsnchnlter (2 2) geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, cass da :s --c'ir:! ::.'ι π π t g !< t c.33 Kn^sslt !";g fostats (1.6) rr.it der i'.'iire,~ stromquelle (25) über ein ijchüt?. (23) verbunden ist, dessen

109820/1246

Erregerspule in der anderen Schaltstellung (20) des Speicherthermostats (18) mit der 5peisestrotnquellB (25) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, •dass das Absperrorgan (12) eine über ein Schütz (13) ein-'und ausschaltbare Pumpe oder ein elektromagnetisches Ventil is,t, wobei die Erregerspule des Schützes (13) in der anderen Schaltstellung (.20) des SpBicherthermostats (18) über den Schaltkontakt des weiteren Thermostats (24) mit der Speisestromquelle (25) verbunden ist.
5. Einrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Thermostat (24) ein Raum-, Aussen- oder Vorlaufthermostat ist. . "
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherthermostat (18) und der Kesselthermpstat (16) je mit einem im Speicher (8) bzw. im oder über dem Flüssigkeitsbad

(4) angeordneten Temperaturfühler (17, 15) wirkverbunden sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizquelle (2) ein Gas- oder Oelbrenner ist.

109820/1246