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Heizaggregat für Warmwasserheizungen
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BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Heizaggregat für Warmwasserheizungen.
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Unter Warmwasserheizung soll hier åede Heizung verstanden werden,
bei welcher ein flüssiger Wärmeträger in einer geschlossenen Rohranlage in einem
ständigen Kreislauf umgewälzt und Heizkörpern zugeführt wird.
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Der Wärmeträger ist im allgemeinen Wasser, kann aber ebenso auch Oel
oder eine andere geeignete Flüssigkeit sein.
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Bei den bekannten Heizungen besteht ein wesentlicher Nachteil darin,
dass ein grosser Deil der in der Heizungsfeuerung erzeugten Wärmeenergie ungenutzt
mit den Abgasen der Feuerung entweicht. Dieser Nachteil besteht in gleicher Weise
bei Sammelheizungen, bei welchen durch eine zentrale Feuerung ein den Wärmeträger
enthaltender Kessel für die Versorgung eines ganzen Hauses erhitzt wird, und bei
Einzelheizungen, bei welchen für jeden zu beheizenden Raum eine gesonderte Seuerung
vorgesehen ist. Ebenso ist dieser Nachteil unabhängig davon, ob in der Feuerung
Kohle, Oel, Gas oder ein sonstiger Brennstoff verwendet wird.
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Das ungenutzte Entweichen der Abgase der Feuerung mit hoher temperatur
bedeutet eine unnötige Energieverschwendung, die im Hinblick auf die hohen Energiekosten
und die beschränkten Energievorräte äusserst unwirtschaftlich ist. Ausserdem führen
die mit hoher Temperatur entweichenden Abgase insbesondere in Ballungszentren zu
einer bedenklichen Umweltbeeinflussung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Energieverschwendung
zu vermeiden und die in der Heizungsfeuerung erzeugte Wärmeenergie in wirtschaftlicher
Weise vollständiger auszunützen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Heizaggregat für Warmwasserheizungen
gelöst, das erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch einen Wärmetauscher, der mit
den heissen Abgasen einer Heizungsfeuerung in Berührung bringbar ist, und einen
an diesen angeschlossenen Ausgleichbehälter, wobei der Wärmetauscher und der Ausgleichbehälter
in Reihe in die geschlossene Heizungsrohranlage der Warmwasserheizung einsetzbar
sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Patentansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäss wird die Wärmeenergie der heissen Abgase einer herkömmlichen
Heizungsfeuerung durch ein
zusätzliches Heizaggregat ausgenützt,
welches den heissen Abgasen über den Wärmetauscher die Wärme entzieht. Das zusätzliche
Heizaggregat betreibt ein von dem- übrigen Heizungssystem vollständig getrenntes
Warmwasserheizungssystem mit eigener Rohranlage und eigenem Heizkörpern. Der Ausgleichbehälter
dient dabei gewissermassen als Kessel, um ein ausreichendes Warmwasserreservoir
für dieses gesonderte Heizungssystem zur Verfügung zu haben.
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Für die Anordnung des Wärmetauschers sind einerseits baulich-konstruk*ive
und andererseits wärmeteckische Gesichtspunkte bestimmend. So kann der Wärmetauscher,
der z.B. in vorteilhafter Weise aus einer Eupferrohrschlange bestehen kann, in den
Verbrennungsraum der Feuerung oder in das Abgasrohr hineinragen, so dass er allseitig
mit den heissen Verbrennungsgasen in Berührung kommt. Dadurch ergibt sich einerseits
zwar eine gute Wärmeübertragung von den heissen Gasen auf den Wärmetauscher, andererseits
eignet sich diese Anordnung aber weniger gut für eine nachträgliche Installation
und der Wärmetauscher kann den Querschnitt des Abgasrohres in nachteiliger Weise
verkleinern.
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Wird der Wärmetauscher auf den Aussenumfang des Abgase rohEs angebracht,
vorzugsweise als schraubenlinienförmig auf das Abgasrohr gewickelte Kupferrohrschlange,
so wirdder Strömungsquerschnitt des Abgasrohres nicht verkleinert und eine nachträgliche
Anbringung bei einer
bereits vorhandenen Heizungsanlage ist ohne
weiteres möglich. Wird das Kupferrohr zusätzlich noch mit dem Abgasrohr verlötet,
so ergibt sich ausserdem auch ein sehr guter Wärmeübergang von dem Abgasrohr zu
dem Wärmetauscher, der eine gute Ausnützung der Wärmeenergie der Abgase ermöglicht.
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Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, dass das erfindungsgemässe
Heizaggregat bereits vollständig vorgefertigt vom Hersteller geliefert werden kann.
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Dazu wird der Wärmetauscher und gegebenenfalls auch der Ausgleichbehälter
bereits fest auf einem Rohrabschnitt angebracht geliefert und zur Montage des Heizaggregates
ist es nur erforderlich, ein entsprechendes Stück des Abgasrohres durch den mit
dem Wärmetauscher versehenen Rohrabschnitt zu ersetzen.
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Das in dem Wärmetauscher erhitzte Wasser wird in dem Ausgleichbehälter
gesammelt und gelangt von dort durch Schwerkraft oder mittels einer Pumpe über die
Rohranlage zu den Heizkörpern. Der Ausgleichbehälter liegt vorzugsweise ebenfalls
an dem Abgasrohr an, so dass dieses auch an den Ausgleichbehälter noch Wärme übertragen
kann, um ein Absinken der Temperatur des Wassers zu verhindern. Das abgekühlte Rücklaufwasser
von den Heizkörpern gelangt über den Wärmetauscher erwärmt wieder in den Ausgleichbehälter.
Durch eine den Wärmetauscher überbrükende Leitung kann das abgekühlte Rücklaufwasser
auch direkt, mittels eines Ventils dosiert, in den Ausgleichbehälter geleitet werden.
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Dadurch kann der Ausgleichbehälter auch als Mischbehälter zur Einstellung
der Temperatur des Vorlaufwassers für die Heizkörper verwendet werden.
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Das erfindungsgemässe Heizaggregat kann in Verb in dung mit weder
üblichen Heizungsfeuerung verwendet werden. Wird das Heizaggregat an dem Abgasrohr
der Kesselfeuerung einer Sammelheizung angebracht, so können mit diesem Nachheizaggregat
zwei bis drei Heizkörper durchschnittlicher Grösse versorgt werden.
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Versuche haben gezeigt, dass auf diese Weise eine Wohnraumfläche von
40 bis 45 qm bei normaler Raumhöhe gut beheizt werden kann. Wird das erfindungsgemässe
Heizaggregat bereits bei der Installation des herkömmlichen Heizsystems eingeplant,
so kann dieses herkömmliche Heizsystem dementsprechend kleiner dimensioniert werden.
Wird das erfindungsgemässe Heizaggregat dagegen erst nachträglich installiert, so
kann dementsprechend die Heizleistung des herkömmlichen Systems reduziert werden.
In jedem Falle ist eine Einsparung von ca. 15 bis 30% der Heizkosten möglich, wie
Versuche zeigten.
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Auch die nachträgliche Montage des erfindungsgemässen Heizaggregates
ist äusserst einfach. Es wird lediglich in der oben beschriebenen Weise ein Teil
des Abgasrobes des vorhandenen Heizungssystems herausgenommen und der entsprechende
mit dem Wärmetauscher und dem Ausgleichbehälter versehene Rohrabschnitt eingesetzt.
Die Zulauf- und Rücklau2Dhre der
zwei bis drei durch das erfindungsgemässe
Heizaggregat zu versorgenden Heizkörper werden von dem vorhandenen Heizungskreislauf
abgetrennt und an das erfindungsgemässe Heizaggregat angeschlossen.
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Das erfindungsgemässe Heizaggregat kann auch in äusserst vorteilhafter
Weise in Verbindung mit einer Einzelheizung zur Beheizung einer Etagenwohnung verwendet
werden. Dazu wird ein Kohle-, Oel- oder Gasofen so angeordnet, dass er gleichzeitig
zwei oder drei aneinander angrenzende Räume direkt beheizt. Dieser Ofen wird mit
einem erfindungsgemässen Heizaggregat versehen, dessen Wärmetauscher das Abgasrohr
dieses Ofens umschliesst und ausserdem auch auf diesem Ofen angebracht sein kann.
Selbstverständlich kann der Wärmetauscher auch im Verbrennungsraum des Ofens angeordnet
sein. Dieses Heizaggregat versorgt Warmwasserheizkörper, die in den nicht an den
Ofen angrenzenden Räumen vorgesehen sind. Auf diese Weise können neben den zwei
bis drei von dem Ofen direkt beheizten Räumen noch weitere drei bis vier Räume mit
einer Grösse von jeweils etwa 15 bis 18 qm beheizt werden. Diese Kombination eines
Ofens, der zwei bis drei Räume direkt durch Stahlungswärme beheizt,und und eines
Heizaggregates, das die restlichen Räume mit einer Warmwasserheizung versorgt, ermöglicht
die Beheizung einer gesamten Etagenwohnung von einer einzigen Feuerstelle aus.
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Die Montage dieser Art von Etagenheizung ist wesentlich einfacher
und billiger als bei einer Warmwasseretagenheizung
der bisher
bekannten Art. Ausserdem wird durch die optimale Ausnutzung der Abgaswärme auch
hierbei eine erhebliche Reduzierung der Heizkosten erreicht. Schliesslich können
auf diese Weise die Vorteile einer Warmwasserheizung mit denen einer Ofenheizung
vereinigt werden. Insbesondere in den tbergangszeiten genügt es nämlich häufig,
den Ofen nur kurzzeitig zu befeuern, was zu einem schnellen Aufheizen der durch
diesen Ofen beheizten Räume durch Strahlungswärme führt. Ein -solches schnelles
kurzzeitiges Aufheizen ist mit den herkömmlichen Warmwasserheizungen nicht möglich.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen'unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Heizaggregat
gemäss der Erfindung, das an der Feuerung einer Sammelheizung angebracht ist, Fig.
2 eine andere Ausführungsform des Heizaggregates gem. der Erfindung, das an der
Feuenng einer Einzelheizung angebracht ist, und Fig. 3 schematisch die Beheizung
einer Etagenwohnung mit Heizaggregaten gemäss der Erfindung.
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In Fig. 1 ist schematisch die Verwendung eines Heizaggregates in Verbindung
mit der Kesselfeuerung einer Sammelheizung dargestellt.
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Mit 10 ist der Feuerungsraum einer herkömmlichen Sammelheizung bezeichnet,
der beispielsweise durch einen Oelbrenner 12 befeuert wird. Die heissen Abgase der
Feuerung ziehen durch ein Abgasrohr 14 ab. Der Wärmeträgerkessel sowie die Rohranlage
dieser herkömmlichen Sammelheizung sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
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An dem Abgasrohr 14 ist ein zusätzliches Heizaggregat angebracht.
Dieses besteht aus einem Wärmetauscher 16 in Form eines schraubenlinienförmig um
das Abgasrohr 14 gewickelten Kupferrohres und einem Austeichbehälter 18. Das Kupferrohr
16 ist mit der Oberfläche des Abgasrohres 14 verlötet, um einen guten Wärmekontakt
herzustellen. Vorzugsweise ist das Kupferrohr 16 auf einem gesonderten Abschnitt
des Abgasrohres 14 angebracht, so dass das Heizaggregat auch nachträglich in einfacher
Weise in eine bestehende Heizanlage eingesetzt werden kann.
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Der Ausgleichbehälter 18 legt sich als Halbschale in Form eines in
Avialrichtung halbierten Zylindermanteis an das Abgasrohr 14 an.
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Der Wärmetauscher 16 und der Ausgleichbehälter 18 sind in Reihe in
eine geschlossene Rohranlage einer Warmwasserheizung eingesetzt. Diese Rohranlage
besteht aus einem von Ausgleichbehälter 18 ausgehenden Vorlaufrohr 20, in welches
im Bedarfsfalle eine Umwälzpumpe 22 eingesetzt sein kann. Durch das Vorlaufrohr
20 werden zwei Warmwasser-Radiatoren 24 gespeist. Ein Rücklaufrohr 26 führt zu dem
Wärmetauscher 16. Weiter ist die Warmwasser-Rohranlage in üblicher Weise mit einem
Ausdehnungsgefäss 28, einem Manometer 30, einem Sicherheitsventil 32 und einem Ablasshahn
34 ausgestattet.
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Uber einen zusätzlichen Einlassstutzen 36 kann das Rücklaufwasser
aus dem Rücklaufrohr 26 direkt unter Umgehung des Wärmetauschers 16 in den Ausgleichbehälter
18 eingeleitet werden. Ein nicht dargestellt es Mischventil ermöglicht die Dosierung
ds direkt über den Einlassstutzen 36 in den Ausgleichbehälter 18 eingeleiteten kalten
Rücklaufwassers.
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Schliesslich ist an dem Ausgleichbehälter 18 noch ein nicht dargestellter
Einlass vorgesehen, der ein Nachfüllen von Frischwasser in die RohEnlage erlaubt.
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Die Arbeitsweise des Heizaggregates ist folgende
Die
heissen Abgase der Feuerung 1o, die durch das Abgasrohr 14 in den Kamin geleitet
werden, erhitzen das Wasser in dem Wärmetauscher 16. Das erhitzte Wasser gelangt
in den Ausgleichbehälter 18, der als Speicherbehälter für die Rohranlage dient.
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Durch den Kontakt des Ausgleichbehälters 18 mit dem Abgasrohr 14 wird
ein Abkühlen des Wassers in dem Auseichbehälter 18 verhindert. Vom Ausgleichbehälter
18 werden die Heizkörper 24 über das Vorlaufrohr 20 gespeist. Das in den Heizkörpern
24 abgekühlte Wasser gelangt über das Rücklaufrohr zurück zum Wärmetauscher 16,
wo es wieder aufgeheizt wird.
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Ein Teil des abgekühlten Rücklaufwassers kann dosiert über den Einlassstutzen
36 direkt dem Ausgleichbehälter 18 zugeführt werden, um die Temperatur des Vorlaufwassers
einzustellen. Das Umwälzen des Wassers in der Rohranlage kann durch Schwerkraft
oder durch die Pumpe 22 erfolgen.
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Fig. 2 zeigt ein anderes Anwendungsbeispiel des Heizaggregates. Soweit
die Einzelteile der in Fig.2 dargestellten Anlage mit denen der in Fig. 1 dargestellten
Anlage übereinstimmen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf
die Beschreibung der Fig. 1 wird verwiesen.
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Der wesentliche Unterschied der in Fig. 2 dargestellten Anlage gegenüber
der Anlage in Fig. 1 besteht darin, dass das Heizaggregat nicht an der Feuerung
einer
herkömmlichen Sammelheizung angebracht ist sondern an einer Einzelheizungsfeuerung.
Die Einzelheizung besteht aus einem Heizeinsatz 38, der mit einem Oe-l- oder Gasbrenner
40 befeuert wird.
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Selbstverständlich ist auch eine Kohlebefeuerung des Einsatzes 38-möglich.
Der Wärmetauscher 16 des Heizaggregates ist direkt in den Heizeinsatz 38 eingesetzt.~Der
Wärmetauscher 16 kommt daher unmittelbar mit den heissen Verbrennungsgasen in dem
Heizeinsatz in Berührung.
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Der Heizeinsatz 38 wird zur direkten Beheizung von Räumen überwiegend
durch Strahlungswärme benutzt.
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Der Heizeinsatz 38 kann bis auf den eingesetzten Wärmetauscher 16
weitgehend mit he@kömmlichen Einzelöfen übereinstimmen. Vorzugsweise ist der Einsatz
mit einer Verkleidung versehen, die beispielsweise gitterförmig ausgebildet sein
kann, um ein möglichst ungehindertes Durchtreten der Stahlungswärme zu ermöglichen
und ein Berühren der heisen Einsatz oberfläche zu verhindern. Anstelle eines gitterförmigen
Stahlbleches kann auch eine Verkleidung aus Schmiedeeisenstäben gewählt werden.
Schliesslich kann der Einsatz auch mit einer wärme speichernden Verkleidung beispielsweise
aus Kacheln oder dergl. versehen werden.
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Selbstverständlic'- muss bei einem solchen Heizeinsatz 38 der Wärmetauscher
16 nicht direkt im Feuerungsraum angebracht sein. Der Wärmetauscher 16 kann selbOverständlich
auch
in der in Fig. s dargestellten Weise das Abgasrohr 14 des Heizeinsatzes 38 umschliessen.
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Da der Heizeinsatz 38 den umgebenen Raum überwiegend durch die seitlich
abgestrahlte Wärme beheizt, ist es ausserdem auch möglich, den Wärmetauscher des
Heizaggregates unmittelbar auf der oberen Oberfläche des Heizeinsatzes 38 anzubringen.
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In Fig. 3 ist ein Beispiel dargestellt, wie eine Etagenwohnung in
optimaler Weise unter Verwendung des erfindungsgemässen Heizaggregates beheizt werden
kann. Es wird ein Heizeinsatz 38 verwendet, welcher vom Flur 42 der Wohnung aus
befeuert wird. Dieser Einsatz ragt in zwei Räume, beispielsweise das Wohnzimmer
44 und ein Kinderzimmer 46. Diese zwei Räume 44 und 46 sowie der Flur 42 werden
somit durch den Einsatz 38 direkt durch Strahlungswärme beheizt.
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Die übrigen Räume der Wohnung werden durch Warmwasserheizung beheizt,
die von erfindungsgemässen Heizaggregaten gespeist werden. Im Beispiel der Fig.
3 sind zwei solche Heizaggregate vorgesehen. Der Wärmetauscher 16 des einen Heizaggregates
kann beispielsweise im Inneren des Verbrennungsraumes des Heizt in satzes 38 angebracht
sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dieses Heizaggregat versorgt beispielsweise
die Heizkörper 24 von zwei weiteren Kinderzimmern 48.
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Der Wärmetauscher 16 des zweiten Heizaggregates kann beispielsweise
das Abgasrohr 14 umschliessen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, oder an der oberen
Oberfläche
des Heizeinsatzes 38 angebracht sein. Durch dieses zweite
Heizaggregat werden die Heizkörper 24 der restlichen Räume beheizt, beispielsweise
von SchlaS-zimmer 50, Esszimmer 52 und Küche 54.
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Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte in Pig.3 dargestellte
Etagenwohnung mit einer einzigen Einzelheizung zu beheizen, die ausserdem vom Flur
aus befeuert werden kann.
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L e e r s e i t e