DE3220697A1

DE3220697A1 - Bivalent betriebene heizanlage

Info

Publication number: DE3220697A1
Application number: DE19823220697
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 3200 Hildesheim Kuhnke; Dieter Ing.(grad.) Rehder
Original assignee: VAMA KG VERTRIEB VON ANLAGEN U
Current assignee: VAMA KG VERTRIEB VON ANLAGEN U
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1983-12-08

Description

Bivalent betriebene Heizanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine bivalent betriebene Heizanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 .

Derartige Heizanlagen sind bekannt. Gegenüber dem monovalenten Betrieb wird beim Bivalenzbetrieb unterhalb einer gewissen Außentemperatur, unterhalb der die Nutzung beispielsweise durch eine Wärmepumpe nicht mehr sinnvoll ist, die Wärmeerzeugung von einem konventionellen Heizkessel übernommen. Neben der Wärmepumpe oder einem Kaminkessel und dem Heizkessel weisen die " bivalent betriebenen Heizanlagen häufig auch einen Pufferspeicher auf. Dieser Pufferspeicher ist insbesondere für Wärmepumpenanlagen zweckmäßig, weil sich die Leistungsabgabe einer Wärmepumpe nur nach den Betriebsbedingungen (Wärmequellen- und Nutzwärme-Temperatur) richtet und darüberhinaus nicht regelbar ist. Diese Eigenschaft einer Wärmepumpenanlage hat zur Folge, daß insbesondere bei Luft-Wasser-Wärmepumpen in der Übergangszeit mit gemäßigter Lufttemperatur oftmals sehr hohe Wärmepumpen-Heizleistungen erreicht werden zu einem Zeitpunkt, wo nur ein geringer Teil dieser Leistung gebraucht wird. Dies führt zum sogenannten "Takten" der Wärmepumpe, d.h. zu einem kurzfristigen An- und Ausschalten der Wärmepumpe, um durch kurze Lauf- und lange Stillstands-Zeiten dem verminderten Wärmebedarf gerecht zu werden. Dieses Takten beansprucht den Kompressor übermäßig, so daß es bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten zu einem Ausfall des Kompressors kommen kann. Durch Einschalten des Pufferspeichers und der damit einhergehenden Vergrößerung des Anlagenvolumens läßt sich ein gleichmäßigerer Temperaturverlauf

erreichen, so daß das Takten der Wärmepumpe vermieden wird.

Pufferspeicher werden aber auch deswegen angewendet, um die Sperrezeiten der Elektrizitäts-Versorgungsunternehmen zu überwinden. Um Spitzen im Stromverbrauch auszugleichen, geben diese Versorgungsunternehmen den Wärmepumpen-Betreibern häufig Stillstandszeiten vor, an denen die Wärmepumpe nicht betrieben werden darf. Diese Zeiträume können durch einen Pufferspeicher überbrückt werden.

Wird anstelle einer Wärmepumpe ein Kamin- oder anderer Festbrennstoffkessel verwendet, so kann die bei Kesselbetrieb übermäßig anfallende Wärme, die ansonsten nutzlos verpufft, in einem Pufferspeicher aufgefangen werden, was eine Brennstoffeinsparung mit sich bringt.

Durch den Einsatz eines Pufferspeichers erhöht sich allerdings der Verrohrungsaufwand und wird damit auch die Installation entsprechend erschwert. Zwangsläufig ist der erhöhte Verrohrungsaufwand auch mit entsprechenden Wärmeverlusten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bivalent betriebene Heizanlage zu schaffen, welche kompakt aufgebaut und einfach montierbar ist sowie eine erhebliche Verringerung des Verrohrungsaufwands mit sich bringt.

Nach Maßgabe der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

Nach Maßgabe der Erfindung wird der Brenner in den Pufferspeicher integriert, wodurch der Heizkessel entfallen kann bzw. Heizkessel und Pufferspeicher zu einer

Baueinheit integriert werden. Durch Zusammenfassung dieser beiden Geräte, also Pufferspeicher und Heizkessel, vereinfacht sich der Verrohrungsaufwand und die Installation erheblich. Zugleich vereinfacht sich auch die Regelung der Heizanlage und werden Wärmeverluste minimiert. Gegenüber den konventionellen Heizanlagen spart man sich beispielsweise bei einem Wärmepumpenbetrieb ein Ausdehnungsgefäß einschließlich Sicherheitsventil, sowie die üblichen Dreiwege-Magnetventile. Zugleich resultiert aus dem Einbau des Brenners in den Pufferspeicher ein außerordentlich kompakter Aufbau der Heizanlage.

Zweckmäßigerweise ist lediglich die Brennkammer des Brenners in den Pufferkessel eingebaut, wohingegen der Brennervorbau von außen am Pufferkessel befestigt ist. Zweckmäßig ist weiter die Anordnung des Brenners am unteren Ende des Pufferkessels und die Ummantelung der Baueinheit durch eine isolierte Stahlblechverkleidung.

Für den Wirkungsgrad der Heizanlage wirkt es sich günstig aus, daß der Rauchgasabzug des Brenners den Pufferkessel durchsetzt. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, einen Zugregler insbesondere in Form einer selbsttätig zugregelnden Klappe vorzusehen.

Sehr vorteilhaft ist es schließlich, am oberen Ende des Pufferkessels einen Flansch vorzusehen, um einen Wärmetauscher für eine Wärmepumpe oder eine Wärmerückgewinnungsanlage zu befestigen. Hierzu können übliche Brauchwasser-Wärmepumpenaggregate angeschlossen werden, eventuell mit erhöhter Heizleistung. Das Aggregat erwärmt direkt das Heizungswasser. Diese Zuschaltung dient aber nur für kühle Sommerabende und in der gemäßigten

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Übergangszeit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer konventionellen bivalent betriebenen Heizanlage,

Fig. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pufferkessels,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Heizungsanlage unter Verwendung des Pufferkessels sowie

Fig. 4 ein Schaltbild einer Heizungsanlage mit zugeschaltetem -Brauchwasser speicher .

Die in Fig. 1 dargestellte konventionelle bivalent betriebene Heizanlage umfaßt eine Wärmepumpe 1, einen der Wärmepumpe nachgeschalteten Pufferspeicher 2 und einen unabhängig vom Pufferspeicher 2 geschalteten Heizkessel 3. Der Vorlauf und der Rücklauf der"Wärmepumpe 1 münden im Pufferspeicher 2, wobei die Zuladung des Pufferspeichers über eine Ladepumpe 4 erfolgt. An den Pufferspeicher 2 ist ein Heizkreis 6 mit einem Mischer 5 angeschlossen. Hinter dem Pufferspeicher 2 münden in die Heizkreisleitungen auch die entsprechenden Leitungen für den Vorlauf und Rücklauf des Heizkessels 3. Im Heizkreis 6 ist schließlich noch eine Heizungs-Umwälzpumpe 7 vorgesehen. Über die Steuerungseinheit 8 erfolgt die Umsteuerung von Wärmepumpenbetrieb auf Heizkesselbetrieb und umgekehrt. Ferner ist für die Wärmepumpe 1 ein eigenes Ausdehnungsgefäß 9 mit einem Sicherheitsventil 10 vorgesehen. Anstelle der Wärmepumpe 1 kann · auch dem Pufferspeicher 2 ein Kamin- oder anderer Festbrennstoff kessel zugeschaltet sein.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Pufferkessel 11 sind nun der konventionelle Heizkessel 3 und der konventionelle Pufferspeicher 2 durch Einbau des Brenners in den Pufferspeicher zu einer Baueinheit integriert. I_n seiner einfachsten Ausführungsform umfaßt der Pufferkessel 11 einen Speicherbehälter 12, der über Füße 2M- am Boden abgestützt ist. Im unteren Bereich und zwar zweckmäßigerweise am unteren Ende des Speicherbehälters 12 ist der schematisch mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnete Brenner angeordnet. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, befindet sich die Brennkammer- 14 innerhalb des Speicherbehälters 12_f so daß die Brennkammer durch das Heizungswasser umgeben ist. Im übrigen ist der Brenner am Außenmantel des Speicherbehälters 12 angeordnet. Von der Brennkammer' 14 erstreckt sich ein Rauchgasabzug 15 durch den Speicherbehälter 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Rauchgasabzug 15 schräg nach oben und mündet etwa mittig im Mantel des Speicherbehälters 12. Eine Zugregelung 16 ist vorgesehen, die zweckmäßigerweise durch eine in Fig. 2 nur schematisch dargestellte selbsttätig zugregelnde Klappe 17 gebildet ist.

Aus Fig. 2 gehen auch die übereinander und am oberen Speicherende angeordneten Anschlüsse für den Vorlauf bzw. Rücklauf des in Fig. 2 nicht dargestellten Heizkreises und der Wärmepumpe bzw. des Kaminkessels hervor. Diese Anschlüsse 18 befinden sich im dargestellten Ausführungsbeispiel auf der.Rückseite des Speicherbehälters 12, sind also dem Brenner 13 gegenüberliegend angeordnet.

Wahlweise kann im oberen Bereich des Speicherbehälters 12 ein Wärmetauscher 19 für eine Wärmepumpe oder eine Wärmerückgewinnungsanlage angeschlossen werden. Hierzu ist im oberen Bereich des Speicherbehälters 12 ein Flansch 20 vorgesehen, um ein entsprechendes auch nachträgliches Anflanschen eines Zusatzgeräts zu ermöglichen.

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Wie aus Fig. 2 weiter hervorgeht, ist der Pufferkessel, der etwa 300 1 faßt, durch eine isolierte Verkleidung 21 umgeben, die auch den Brenner 13 einschließt. Zweckmäßig wird die isolierte Verkleidung 21 durch einen isolierten Stahlblech-Mantel gebildet.

Aus dem Schaltbild gemäß Fig. 3 ist der Anschluß des Heizkreises 5 sowie der Wärmepumpe 1 an den Pufferkessel 11 über die vier Anschlüsse 18 ersichtlich. Der Brenner mit der innerhalb des Pufferkessels angeordneten Brennkammer 14 ist wiederum mit 13 dargestellt. Die Steuerungseinheit 8 ist mit der Wärmepumpe 1, dem Brenner 13, .dem Mischer 5 und dem Pufferkessel 11 verbunden, um einerseits die für die Steuerung wesentlichen Werte aufzunehmen und die Aggregate entsprechend ein- bzw. abzuschalten.

Wie der Darstellung in Fig. 3 ohne weiteres zu entnehmen ist, vereinfacht sich die Verrohrung der Heizanlage wesentlich. Beispielsweise entfällt im Vergleich zum Schaltbild in Fig. 1 unter anderem das Ausdehnungsgefäß 9, das Sicherheitsventil 10 und ein Dreiwege-Magnetventil. Durch die Zusammenfassung des Heizkessels 3 und des Pufferspeichers 2 zu einem einzigen Gerät bzw. Baueinheit resultiert ein außerordentlich kompakter Aufbau der Heizanlage. «

Es versteht sich, daß anstelle der Wärmepumpe 1 auch ein nicht dargestellter Kamin- oder anderer Festbrennstoffkessel an den Pufferspeicher 2 angeschlossen werden kann. Bei Bedarf ist auch die gleichzeitige Verwendung einer Wärmepumpe 1 und eines Festbrennstoffkessels möglich.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Schaltbild mit dem Pufferkessel 11, wobei im Vergleich zum Schaltbild in Fig. 3 ein Brauchwasserspeicher 22 dazugeschaltet ist. Da es sich beim Brauchwasserspeicher 22 um eine konventionelle

Baueinheit handelt, bedarf es hierzu keiner näheren Beschreibung.

Der Übersichtlichkeit halber sind die entsprechenden Anschlüsse für die Fühler und die Entlüftung in den Figuren nicht gezeigt, da deren Anordnung nicht kritisch ist. Lediglich beispielshalber ist in den Fig. 3 und 4 der mit der Steuerungseinheit 8 gekoppelte Thermostat 23 dargestellt, der dem Pufferkessel 11 zugeordnet ist.

Claims

- Patentansprüche -

Bivalent betriebene Heizanlage mit einem durch einen Brenner betriebenen Heizkessel und einem Pufferspeicher, dem eine Heizungs-Wärmepumpe und/oder ein Kamin- oder Festbrennstoffkessel zugeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbau des Brenners (13) in den durch die Wärmepumpe (1) und/oder den Kamin- oder Festbrennstoffkessel beaufschlagten Pufferspeicher (2) der Heizkessel (3) und der Pufferspeicher (2) der Heizanlage zu einem Pufferkessel (11) integriert sind.
2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Brennkammer (14) des Brenners (13) im Pufferkessel (11), im übrigen der Brenner (13) außen am Mantel des Pufferkessels (11) angeordnet sind.
3. Heizanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Brenner (13) im unteren Bereich des Pufferkessels (11) angeordnet ist.

GRAMKOW ROTERMUNO 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) SEELBERGSTR 23/25 TEL (0711) 567261 ZENTRALKASSEBAYERVOLKSBANKEN MUNCHFN ■ KONTf)Ni IMMFB τ »70 pnfrwuPMf· ui iu^Mciu ·»■»<»··> ·»>«■
4. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rauchgasabzug (15) des Brenners (13) den Pufferkessel (11) durchsetzt.
5. Heizanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgasabzug (15) ein Zugregler (16) angeordnet ist.
6. Heizanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugregler (16) durch eine selbsttätig zugregelnde Klappe (17) gebildet ist.
7. Heizanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferkessel (11) auf ein Behältervolumen von 300 1 ausgelegt ist.
8. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e „-kennzeichnet , daß der Pufferkessel (11) an seiner Rückseite und oben fünf Anschlüsse (18) für die Zuschaltung des Heizkreises (6) und der Wärmepumpe (1) bzw. des Kessels aufweist.
9. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß im oberen und/oder mittleren Bereich des Pufferkessels (11) ein Wärmetauscher (19) für eine Wärmepumpe oder eine Wärmerückgewinnungsanlage (bei 20) angeflanscht ist.
10. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet-, daß die Reihenfolge der Anordnung von Wärmetauschern und/oder Wärmequellen von unten und oben vertauscht sein kann.
11. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß an der Heizanlage, insbesondere am Pufferkessel (11) Anschlüsse für Temperaturfühler, Thermostat (23) und Entlüftung vorgesehen sind.
12. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferkessel (11) einschließlich Brenner (13) und daran angeflanschten Wärmetauscher (19) durch eine isolierte Stahlblechverkleidung (2.1) ummantelt ist.
13. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pufferkessel (11) ein Brauchwasserspeicher (22) nachgeschaltet ist.