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Wärmezentrale Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmezentrale, welche einen Heizkessel zur Heizwasser- erwärmung aufweist, und einen einen Wärmeaus- tauscher enthaltenden Warmwasserboiler, wobei der Wärmeaustauscher in gleicher Weise wie der Heizungskreislauf mit Heizwasser gespeist wird.
Wärmezentralen dieser Art sind: seit langem in Gebrauch. Der Heizungskreislauf zur Erwärmung der verteilten Radiatoren bzw. Heizkörper wird dabei durch einen oder mehrere in den zu beheizenden Räumen angebrachte Thermostaten gesteuert. Diese Steuerung erfolgt dabei beispielsweise über ein Ventil, welches, in einer Verbindungsleitung zwischen Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf liegt und welches bei Wärmebedarf in den zu beheizenden Räumen geschlossen ist, so dass das gesamte umgewälzte Heiz- wasser durch den Heizkessel strömt und hier erwärmt wird.
Wenn anderseits ein geringerer Wärmebedarf besteht, ist dieses Ventil mehr oder weniger geöffnet, so dass nur ein Teil des Heizwassers dem Heizkessel und der übrige Teil dem Heizungsrücklauf entnommen wird, so dass ein Mischwasser entsteht, dessen Temperatur ausreichet, den bestehenden Wärmebedarf zu decken.
Bei den bestehenden Wärmezentralen liegt zu diesem Heizungskreislauf der den Warmwasserboiler enthaltende Kreislauf parallel, so dass das Wasser in. dem Warmwasserboiler auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Wenn bei derartigen Anlagen eine grössere Warmwassermenge zu Heizungszwecken entnommen wird, ist oft eine längere Zeit erforderlich, um das Wasser in dem Boiler wieder auf die vorgegebene Temperatur zu bringen. Da die Kapazität des Heizkessels beschränkt ist, dauert es oft relativ lange, bis wieder Warmwasser zur Verfügung steht.
Dieser Nachteil soll bei der Wärmezentrale gemäss der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Die Wärmezentrale gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustau- scher über eine Umwälzpumpe an den Heizkessel an- geschlossen ist und dass in dem Warmwasserboiler ein Thermostat vorgesehen ist, welcher bei Unterschreiten einer Mindesttemperatur die Umwälzpumpe einschaltet und ein Ventil betätigt, welches bewirkt, dass bis,
zum Erreichen einer Maximaltemperatur des Boi- lerwassers das gesamte von dem Kessel erzeugte Heizwasser dem Boiler zugeführt wird.
Die Wärmezentrale gemäss der vorliegenden Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass die von den Kesseln. abgegebene Wänne ausreicht, das Warm- wasser in dem Boiler innerhalb kürzester Zeit auf die Solltemperatur, beispielsweise 80 C zu bringen, wenn gleichzeitig der Heizkreislauf abgeschaltet wird und in dem Boilerkreislauf eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, die einen schnellen Wärmeübergang von Heizwasser auf das Warmwasser gewährleistet. Innerhalb dieser kurzen Zeit, beispielsweise 15 Minuten,
kann eine Abkühlung der durch den Heizkreislauf beheizten Räume praktisch noch nicht festgestellt werden, so dass die kurzzeitige Abschaltung des Hei- zungskreislaufes ohne Nachteil bleibt. Anderseits 'besteht der Vorteil, dass immer, unabhängig davon, ob gerade eine grössere Warmwassermenge entnommen worden ist oder nicht, Warmwasser mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemässe Wärmezentrale soll anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden, wobei zeigen: Fig. 1 ein Schema einer Wärmezentrale und Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Zentrale.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Wärmezentrale enthält einen Heizkessel 1, welcher beispielsweise durch einen: Ölbrenner 4 beheizt wird. Der Ölbrenner kann durch einen Kesselthermostaten in be-
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kanntet Weise gesteuert werden, so dass eine über- hitzung nicht eintreten. kann.
Das Heizwasser befindet sich dabei in einem aus mehreren Kesselgliedern 3a, 3b, 3c, 3d zusammengesetzten Behälter 3, welcher durch die von dem Ölbrenner ausgehenden Flammen erwärmt wird und diese Wärme an das Heizwasser abgibt. Das kalte, von den Heizungskörpern kommende Heizwasser gelangt durch die Rücklaufleitung 5 in den Behälter und tritt durch die Leitung 6 aus.
Räumlich oberhalb des Kessels 1 ist der Boiler 2 bzw. der Wärmeaustauscher zur Erzeugung von Warmwasser vorgesehen:. Der Boiler 2 besitzt einen Zufluss 9 und einen Abfluss 10 für das zu erwärmende Wasser. In dem Boiler befindet sich ein Wärmeaus- tauscher 12, welcher durch eine Leitung 11 mit Heiz- wasser gespeist wird, das das in dem Boiler befindliche Wasser erwärmt. Das Heizwasser tritt bei 8 aus dem Boiler aus. und gelangt in den; Heizkessel zurück.
Das durch die Leitung 6 aus dem Heizkessel austretende Heizwasser kann zunächst durch eine Pumpe P1 und durch die Leitung 11 zu dem Wärmeaustauscher 12 gelangen. Daneben besteht eine Verbindung zu dem Ventil 14. Dieses Ventil 14 stellt das Mischventil dar, welches die Temperatur des Wassers in dem Heizungskreisilauf einreguliert.
Neben der von dem Kessel kommenden Leitung 6a ist an das Ventil die Leitung 5a angeschlossen, durch welches Rück- laufheizwasser zu dem Ventil :gefangen kann, sowie als Abfluss die Vorlaufleitung 7 des Heizungskreislaufes. In der Leitung 7 befindet sich eine Umwälzpumpe P2.
Das Ventil 14 besitzt beispielsweise zwei starr miteinander verbundene Ventilteller 15 und 16, welche unter dem Druck einer Feder 18 stehen, die bestrebt ist, den Ventilteller 16 in dessen Schliessstellung zu bewegen. An eine die Ventilteller 15 und 16 betätigende Stange 17 ist ein. Weicheisenkern 17a angebracht, welcher durch einen Elektromagneten 19 bei dessen Erregung :derart angezogen werden kann, dass die beiden Ventilteller gegen die Wirkung der Feder 18 bewegt werden. Statt des Elektromagneten können auch andere das Ventil betätigende Steuerelemente, z. B. elektrische Motore, verwendet werden.
Der den Elektromagneten 19 enthaltende Stromkreis besitzt weiterhin eine schematisch bei. 20 gezeigte Spannungsquelle, sowie in Serie liegend die beiden Thermoschalter Thl und Th2. Wie aus Fig. 1 zu ersehen isst, ist der Thermoschalter Th. als Umschalter ausgebildet, so dass, wenn dieser Schalter den Elektromagneten 19 von d er Spannungsquelle 20 abschaltet, die Pumpe P1 an diese Spannungsquelle 20 angeschlossen ist.
Der Thermoschalter Thl wird beispielsweise von einem in irgendeinem zu beheizenden Raum angeordneten Thermostaten betätigt. Durch den Thermoschalter Thl wird die Erregung des Elektromagneten 19 gesteuert, vorausgesetzt, d'ass der Ther- moschalter Th. sich in der eingezeichneten Lage befin- det. Der Thermoschalter Thz wird von einem in dem Warmwasserboiler 2 angeordneten Thermostaten betätigt.
Der Thermostat ist so ausgebildet, dass er in Abhängigkeit von der Richtung des Temperaturver- laufes zwei Ansprechpunkte hat: er schaltet beispielsweise bei Erwärmung bei 90 C aus, bei Abkühlung jedoch erst bei 70 C wieder ein. Entspricht die Boilertemperatur dem vorgesehenen Sollbereich, so befindet sich der Thermoschalter Th.., in der in Fig. 1 eingezeichneten Stellung, das heisst der den Elektromagneten 19 enthaltende Stromkreis wird ausschliesslich d urch den Thermoschalter Thl gesteuert.
Bei der Beschreibung der Betriebsweise dieser Wärmezentrale sei zunächst angenommen, dass das Boilerwasser sich auf der Solltemperatur befindet, so dass der Schalter Th2 die eingezeichnete Lage einnimmt. Wenn in den zu beheizenden Räumen eine zu geringe Temperatur herrscht, ist der Schalter Thl geschlossen, so dass der Elektromagnet 19 erregt ist, und das Ventil bei dem Ventilteller 16 entgegen dem Druck der Feder 18 geöffnet und der Ventilteller 15 geschlossen ist. Das den Heizkessel -durch die Leitung 6 und 6a verlassende Heizwasser kann über die Pumpe P2 und die Leitung 7 zu den Heizkörpern gelangen und strömt durch die Leistung 5 in den Heizkessel zurück.
Da das Ventil bei 15 geschlossen ist, kann kein Rücklaufwasser durch die Leitung 5a in die Vorlaufleitung 7 gelangen, so dass das gesamte umgewälzte Wasser durch den Heizkessel 1 strömt.
Für den Fall, dass von den zu beheizenden Räumen keine Wärme gefordert wird, das heisst, dass der Thermoschalter Thl geöffnet ist, werden die Tellerventile 15 und 16 durch die Feder 18 eingestellt, das heisst, dass das gesamte umgewälzte Wasser durch die Leitung 5a direkt wieder in die Vorlaufleitung 7 gelangt.
Es sei erwähnt, dass der Thermoschalter Thl lediglich zu Erläuterungszwecken als ein einfacher Schalter dargestellt ist; der Schalter ist zweckmässigerweise beispielsweise als Stufenschalter oder veränderbarer Widerstand ausgebildet, so dass die Ventilteller 15 und 16 je in Abhängigkeit von der Temperatur in den zu beheizenden Räumen auch mittlere Stellungen zwischen den Extremlagen einnehmen können, so dass in dem Ventil 14 eine Mischung des durch die Leitung 5a und 6a ankommenden Wassers entsteht und durch die Leitung 7 und die Pumpe P2 zu den Heizkörpern fliesst.
Wenn beispielsweise durch Entnahme von Warmwasser durch den Abfluss 10 die Temperatur in dem Boiler 2 abnimmt, schaltet der Thermoschalter Th., "bei Erreichen der Mindesttemperatur, z. B. 70 C um. Hierdurch wird zunächst der den: Elektromagneten 19 enthaltende Stromkreis unabhängig von der Stellung des Thermoschalters Thl unterbrochen, so d'ass die Leitung 6a durch das Tellerventil 16 geschlossen wird. Der Heizkreislauf entnimmt dem Kessel 1 somit keine Wärme mehr.
Durch das Umschalten des Thermo- schalbers Th. wird weiterhin die Pumpe P1 mit der Spannungsquelle 20 verbunden, so dass durch die Leitung 6, die Pumpe Pl, die Leitung 11 Heizwasser zu dem Wärmeaustauscher 12 gelangen kann, welches durch die Leitung 8 in den Heizkessel 1 zurückkehrt. Die gesamte von dem Kessel 1 gelieferte Wärme wird somit dem Boiler 2 zugeführt, so dass sich dieser
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innerhalb kürzester Zeit beispielsweise innerhalb von 10 bis 15 Minuten auf die Maximaltemperatur, z. B. 90 C, erwärmt.
Während dieser Zeitspanne tritt eine merkliche Abkühlung der an die Leitungen 7 und 5 angeschlossenen Heizkörper praktisch nicht auf. Unmittelbar nach Erreichen der Maximaltemperatur des Warmwassers kehrt der Thermoschalter Th2 in die eingezeichnete Stellung zurück, so dass nach Massgabe der Stellung des Thermoschalters Thl wieder von dem Kessel aufgewärmtes Heizwasser in die Vorlaufleitung 7 gelangt.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Leitung 8 direkt mit dem Behälter 3 an dessen oberem Ende verbunden, so dass das durch die Leitung 8 zu dem Kessel 1 zurückkehrende Wasser nicht mit dem durch die Leitung 5 ankommenden Rücklaufwasser des Heizungssystems vermischt wird, welches in der Regel eine wesentlich geringere Temperatur besitzt, als das durch die Leitung 8 ankommende Rücklaufwasser. Auch diese Massnahme erhöht die Geschwindigkeit, mit der das Warmwasser erwärmt wird.
An dem Glied 3d des Behälters 3 können allerdings Wärmespannungen auftreten; zur Vermeidung der schädlichen Wirkung dieser Wärmespannungen wird das Glied 3d vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das solche Wärmespannungen aufnehmen kann, z. B. aus Sphäroguss.
Es sei noch erwähnt, dass sich die anhand von Fig. 1 erläuterte Zentrale sehr leicht von Winter- auf Sommerbetrieb umschalten lässt; hierzu ist es beispielsweise lediglich erforderlich, einen mit dem Elektromagneten 19 in Serie liegenden Schalter zu öffnen und die Umwälzpumpe P2 auszuschalten. Der Kessel arbeitet nun lediglich, um das Warmwasser in dem Boiler im Bedarfsfalle zu erwärmen. Beide Schalter, das heisst der Schalter in dem Stromkreis des Elektromagneten 19 und der Schalter zum Ausschalten der Umwälz- pumpe P2 sind vorzugsweise miteinander .kombiniert.
Aus Pig. 2 kann ersehen werden, dass alle zu der Wärmezentrale gehörenden Teile in einem Gehäuse 25 untergebracht sein können und alle Schaltelemente, wie z. B. Schalter, Relais u.sw., in einem eigenen Schaltgehäuse 26. Unabhängig von der Tatsache, dass die Umwälzung des Heizwassers durch den Boiler mittels der Pumpe P2 erfolgt, ist es vorteilhaft, den Boiler wie dargestellt oberhalb des Heizkessels anzuordnen.
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Heat center The present invention relates to a heat center which has a boiler for heating the heating water and a hot water boiler containing a heat exchanger, the heat exchanger being fed with heating water in the same way as the heating circuit.
Heat centers of this type are: in use for a long time. The heating circuit for heating the distributed radiators or radiators is controlled by one or more thermostats installed in the rooms to be heated. This control takes place, for example, via a valve which is located in a connecting line between the heating flow and heating return and which is closed when there is a need for heat in the rooms to be heated, so that all of the circulated heating water flows through the boiler and is heated here.
If, on the other hand, there is less heat demand, this valve is more or less open, so that only part of the heating water is taken from the boiler and the remaining part is taken from the heating return, so that mixed water is created whose temperature is sufficient to meet the existing heat demand.
In the existing heating centers, the circuit containing the hot water boiler is parallel to this heating circuit, so that the water in the hot water boiler is kept at a predetermined temperature. If a larger amount of hot water is withdrawn for heating purposes in such systems, a longer time is often required to bring the water in the boiler back to the specified temperature. Since the capacity of the boiler is limited, it often takes a relatively long time before hot water is available again.
This disadvantage is to be avoided in the heating center according to the present invention. The heat center according to the present invention is characterized in that the heat exchanger is connected to the boiler via a circulating pump and that a thermostat is provided in the hot water boiler, which switches on the circulating pump when the temperature falls below a minimum and actuates a valve which effects that until,
to reach a maximum temperature of the boiler water, all of the heating water generated by the boiler is fed to the boiler.
The heat center according to the present invention is based on the knowledge that the boilers. The heat delivered is sufficient to bring the hot water in the boiler to the target temperature, for example 80 C, within a very short time, if the heating circuit is switched off at the same time and a circulation pump is provided in the boiler circuit, which ensures rapid heat transfer from the heating water to the hot water. Within this short time, for example 15 minutes,
a cooling of the rooms heated by the heating circuit can practically not yet be determined, so that the short-term shutdown of the heating circuit remains without any disadvantage. On the other hand, there is the advantage that, regardless of whether a larger amount of hot water has just been withdrawn or not, hot water is available at the desired temperature.
The heating center according to the invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows a diagram of a heating center and FIG. 2 shows a side view of this center.
The heating center shown schematically in FIG. 1 contains a heating boiler 1 which is heated, for example, by an oil burner 4. The oil burner can be operated by a boiler thermostat
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Known to be controlled in a way so that overheating does not occur. can.
The heating water is located in a container 3 composed of several boiler sections 3a, 3b, 3c, 3d, which is heated by the flames emanating from the oil burner and gives off this heat to the heating water. The cold heating water coming from the heating elements passes through the return line 5 into the container and exits through the line 6.
The boiler 2 or the heat exchanger for generating hot water is provided spatially above the boiler 1. The boiler 2 has an inlet 9 and an outlet 10 for the water to be heated. In the boiler there is a heat exchanger 12, which is fed with heating water through a line 11, which heats the water in the boiler. The heating water exits the boiler at 8. and gets into the; Boiler back.
The heating water emerging from the boiler through the line 6 can initially reach the heat exchanger 12 through a pump P1 and through the line 11. There is also a connection to the valve 14. This valve 14 represents the mixing valve which regulates the temperature of the water in the heating circuit.
In addition to the line 6a coming from the boiler, the line 5a is connected to the valve, through which return heating water to the valve can be caught, as well as the flow line 7 of the heating circuit as a drain. In the line 7 there is a circulation pump P2.
The valve 14 has, for example, two valve disks 15 and 16 rigidly connected to one another, which are under the pressure of a spring 18 which strives to move the valve disk 16 into its closed position. To a valve disk 15 and 16 actuating rod 17 is a. Soft iron core 17a attached, which can be attracted by an electromagnet 19 when it is excited in such a way that the two valve plates are moved against the action of the spring 18. Instead of the electromagnet, other controls actuating the valve, e.g. B. electric motors can be used.
The circuit containing the electromagnet 19 also has a schematic. 20 as well as the two thermal switches Thl and Th2 in series. As can be seen from FIG. 1, the thermal switch Th. Is designed as a changeover switch, so that when this switch disconnects the electromagnet 19 from the voltage source 20, the pump P1 is connected to this voltage source 20.
The thermal switch Thl is actuated, for example, by a thermostat arranged in any room to be heated. The excitation of the electromagnet 19 is controlled by the thermal switch Thl, provided that the thermal switch Th. Is in the position shown. The thermal switch Thz is actuated by a thermostat arranged in the hot water boiler 2.
The thermostat is designed in such a way that it has two response points depending on the direction of the temperature profile: it switches off when heated to 90 C, for example, but only switched on again at 70 C when it cools. If the boiler temperature corresponds to the intended target range, then the thermal switch Th .. is in the position shown in FIG. 1, that is, the circuit containing the electromagnet 19 is controlled exclusively by the thermal switch Thl.
When describing the mode of operation of this heating center, it is initially assumed that the boiler water is at the target temperature, so that switch Th2 assumes the position shown. If the temperature in the rooms to be heated is too low, the switch Thl is closed so that the electromagnet 19 is excited and the valve at the valve disk 16 is opened against the pressure of the spring 18 and the valve disk 15 is closed. The heating water leaving the boiler through the lines 6 and 6a can reach the radiators via the pump P2 and the line 7 and flows back through the power 5 into the boiler.
Since the valve is closed at 15, no return water can get through the line 5a into the flow line 7, so that all of the circulated water flows through the boiler 1.
In the event that no heat is required from the rooms to be heated, that is to say that the thermal switch Thl is open, the poppet valves 15 and 16 are set by the spring 18, that is, all of the circulated water through the line 5a directly enters the flow line 7 again.
It should be mentioned that the thermal switch Thl is shown as a simple switch for illustrative purposes only; The switch is expediently designed, for example, as a step switch or variable resistor, so that the valve disks 15 and 16 can also assume intermediate positions between the extreme positions depending on the temperature in the rooms to be heated, so that in the valve 14 a mixture of the Line 5a and 6a of incoming water is created and flows through line 7 and pump P2 to the radiators.
If, for example, the temperature in the boiler 2 decreases due to the withdrawal of hot water through the drain 10, the thermal switch Th. "Switches over when the minimum temperature, e.g. 70 ° C. is reached. This initially makes the circuit containing the electromagnet 19 independent of the position of the thermal switch Thl is interrupted, so that the line 6a is closed by the poppet valve 16. The heating circuit thus no longer draws any heat from the boiler 1.
By switching the thermal switch Th., The pump P1 is still connected to the voltage source 20, so that heating water can reach the heat exchanger 12 through the line 6, the pump Pl, the line 11, which through the line 8 into the boiler 1 returns. The entire heat supplied by the boiler 1 is thus fed to the boiler 2, so that it
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within a very short time, for example within 10 to 15 minutes to the maximum temperature, z. B. 90 C, heated.
During this period of time there is practically no noticeable cooling of the heating elements connected to lines 7 and 5. Immediately after the maximum temperature of the hot water has been reached, the thermal switch Th2 returns to the position shown so that, depending on the position of the thermal switch Thl, heating water warmed up by the boiler reaches the flow line 7 again.
As can be seen from Fig. 1, the line 8 is directly connected to the tank 3 at its upper end, so that the water returning through the line 8 to the boiler 1 is not mixed with the return water of the heating system arriving through the line 5 , which usually has a significantly lower temperature than the return water arriving through line 8. This measure also increases the speed at which the hot water is heated.
However, thermal stresses can occur on the link 3d of the container 3; to avoid the harmful effects of these thermal stresses, the member 3d is preferably made of a material that can absorb such thermal stresses, e.g. B. made of ductile iron.
It should also be mentioned that the control center explained with reference to FIG. 1 can be switched very easily from winter to summer operation; for this purpose, it is only necessary, for example, to open a switch connected in series with the electromagnet 19 and to switch off the circulation pump P2. The boiler now only works to heat the hot water in the boiler if necessary. Both switches, that is to say the switch in the circuit of the electromagnet 19 and the switch for switching off the circulation pump P2, are preferably combined with one another.
From Pig. 2 it can be seen that all parts belonging to the heating center can be accommodated in a housing 25 and all switching elements, such as. B. switches, relays, etc., in a separate switch housing 26. Regardless of the fact that the heating water is circulated through the boiler by means of the pump P2, it is advantageous to position the boiler above the boiler as shown.