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Titel: Kondensat-Gasheizkessel mit einem im
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Kesselblock angeordn-eten Wärmetauscher zur Brauchwassererhitzung
Kondensat-Gasheizkessel
mit einem im Kesselblock angeordneten Wärmetauscher zur Brauchwassererhitzung Die
Erfindung betrifft einen in einem Heizungskreislauf angeordnetea Kondensat-Gasheizkessel
mit einem Brennraum, einem daran anschließenden Rauchzug und einem von Heizungswasser
durchflossenen Kesselblock.
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Kondensat-Gasheizkessel der genannten Art sind bekannt.
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In den bekannten Kesseln werden die Rauchgase bis unter den Taupunkt
abgekühlt, und aufgrund dieses zusätzlichen Energiegewinns und ihrer kompakten Bauweise
arbeiten derartige Ressel mit gutem Wirkungsgrad. Neben der Aufheizung des Heizungswassers
wird die im Kessel erzeugte Energie weiterhin auch für die Brauchwassererhitzung
eingesetzt. Die Kessel sind dazu mit einem Boiler ausgerüstet, dem bei Bedarf erhitztes
Brauchwasser entnommen werden kann.
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Um ständig warmes Gebrauchswasser zur Verfügung stellen zu können,
muß der Boiler entsprechend großvolumig gebaut sein, womit zwangsläufig Energieverluste
verbunden sind. Weiterhin sind die bekannten Gasheizkessel nicht so variabel gebaut,
daß zu Zeiten erhöhter Gebrauchswasserentnahme
oder erhöhtem Heizbedarf
die Kesselenergie auf einfache Weise verstärkt auf den gewünschten Wärmeträger übertragen
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasheizkessel anzugeben,
der für die Brauchwassererhitzung keinen Boiler benötigen soll und bei dem bei Brauchwasserentnahme
die Kesselheizleistung verstärkt für die Aufheizung des Brauchwassers eingesetzt
werden soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Gasheizkessel
in dem Kesselblock ein Wärmetauscher zur Brauchwassererhitzung angeordnet ist, und
daß zur Verstärkung der Kesselheizleistungsübertragung auf den Wärmetauscher eine
Vorrichtung in den Kesselkreislauf und zugleich in den Zulauf zu dem Wärmetauscher
geschaltet ist, durch die bei Brauchwasserentnahme der Heizungskreislauf unterbrochen
und der Kesselkreislauf freigegeben wird.
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Aufgrund dieser Bauart des erfindungsgemäfzen Heizkessels wird der
im Kesselblock angeordnete Wärmetauscher, der ein Warmwasserreservoir darstellt,
bei Brauchwasserentnahme, also wenn kaltes Wasser wieder dem Wärmetauscher über
den Zulauf zugeführt wird, besonders stark aufgeheizt, da dann das Heizungswasser
nur im Kesselkreislauf
zwischen Vorlauf und Rücklauf des Kesselblocks
zirkuliert. Ohne eine Brauchwasserentnahme wird das Heizungswasser so geführt, daß
es nur im Heizungskreislauf zirkuliert.
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Eine Vorrichtung, mit der die Umschaltung von einem Kreislauf auf
den anderen auf einfache Weise erfolgen kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung ein Gehäuse mit einer quer zur Längsachse unterteilten Längsbohrung
aufweist, in der ein Sperrschieber gegen einen Federdruck die Unterteilung durchgreifend
verschiebbar ist, sowie mit der Längsbohrung verbundene Anschlußöffnungen für den
Wärmetauscherzulauf bzw.
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Kesselkreislauf auf jeweils einer Seite der Unterteilung.
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Es ist weiterhin vorgesehen, daß der Sperrschieber der Vorrichtung
an einem Ende eine den Querschnitt der Längsbohrung ausfüllende Druckplatte und
an dem anderen Ende ein halbzylinderförmiges Verschlußteil trägt, dessen Querschnitt
halb so groß ist wie der Querschnitt der Längsbohrung. Hierdurch wird ermöglicht,
daß der bei Brauchwasserentnahme auf den Sperrschieber ausgeübte Druck den Schieber
in der Längsbohrung verschiebt, wobei druckplattenseitig der Wasserzulauf zum Wärmetauscher
und verschlußteilseitig die Fließrichtung in Richtung
Kesselkreislauf
freigegeben wird.
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Vorteilhaft kann bei einem Gasheizkessel, der eine Außentemperatursteuerung
der Gaszufuhr zum Brenner aufweist, in den Verschiebeweg des Verschlußteils noch
ein federnd gelagertes Schaltelement angeordnet sein, das die Außentemperatursteuerung
der Gas zufuhr zum Brenner schaltet. Es ist somit gewährleistet, daß bei Brauchwasserentnahme
der Brenner nicht mit kleiner Flamme arbeitet, sondern immer eine maximale Heizleistung
erbringt, um das Heizungswasser möglichst rasch aufzuheizen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figuren 1 und 2 den Kesselblock
eines erfindungsgemäen Gasheizkessels in spiralförmiger bzw. mäanderförmiger Ausbildung
mit eingesetztem Wärmetauscher, Figur 3 einen Schnitt durch die Umschaltvorrichtung
des Gasheizkessels und die Anordnung der Vorrichtung in dem Kessel- und Heizungskreislauf.
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In der Ausführungsform gemäß Figur 1 weist ein erfindungsgemäßer Gasheizkessel
einen spiralförmigen Kesselblock 1 auf. Der Kesselblock 1 ist zweiteilig aus genoppten
Blechen 7 und 8 aufgebaut, die im Randbereich miteinander verschweißt sind. Über
Noppen 9 an den Blechen 7 und 8 stützen sich die einzelnen Spiralgänge des Kesselblocks
1 gegeneinander ab.
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Insgesamt bildet der Kesselblock 1 einen röhrenförmigen Körper, in
dessen Zentrum die Brennkammer 3 des Kessels mit annähernd horizontaler Mittelachse
angeordnet ist.
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Von der Brennkammer 3 verläuft ein Rauchgaskanal 6 spiralförmig zwischen
den Spiralgängen des Kesselblocks 1. In dem Kesselblock 1 wird das Heizungswasser
dem Strom der Rauchgase im Rauchgaskanal 6 entgegengesetzt geführt. Der Zutritt
des Heizungswassers in den Kesselblock 1 erfolgt am oberen Ende des letzten Spiralganges
über den Rücklauf 4 des Kessels. Am Ende des inneren Spiralganges, im oberen Zenit
der Brennkammer 3, tritt erhitztes Heizungswasser über den Vorlauf 5 aus dem Kesselblock
1 aus.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist in den Resselblock 1 ein Wärmetauscher
10 zur Brauchwassererhitzung eingesetzt. Der Wärmetauscher 10 besteht aus einer
spiralförmig gewickelten Wärmeaustauschschlange und liegt in
dem
vom Heizungswasser durchströmten, von den Blechen 7 und 8 eingeschlossenen Raum
des Kesselblocks 1.
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Der Raltwasser-Zulauf in den Wärmetauscher 10 erfolgt über eine Anschlußleitung
11, die koaxial zum Rücklauf 4 in den Kesselblock 1 eintritt. Über eine weitere,
koaxial zum Vorlauf 5 verlaufende Leitung 12 wird erhitztes Brauchwasser von dem
Wärmetauscher 10 einer Warmwasser-Verbrauchsstelle zugeführt.
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In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Teil des Kesselblocks
1, der oberhalb der Brennkammer 3 angeordnet ist, mäanderförmig gebogen. Die Mäanderschlingen
des Kesselblocks 1 sind gleichförmig ausgebildet und bilden horizontal angeordnete
Lagen. Bei dem Kesselblock 1, der wiederum aus zwei genoppten Blechen aufgebaut
ist, stützten die Noppen 9 an den Blechen die einzelnen Mäanderschlingen gegenseitig
ab.
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In den Kesselblock 1 tritt Heizungswasser über den Rücklauf 4 am oberen
Ende des mäanderförmigen Kesselblockteils ein. Der Austritt des erhitzten Heizungswassers
erfolgt am Ende eines halbzylinderförmigen Abschnittes des Kesselblocks, der die
Brennkammer 3 umfaßt, über den Vorlauf 5.
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Auch bei diesem Gasheizkessel ist in den Kesselblock 1 ein Wärmetauscher
10 zur Brauchwassererhitzung eingesetzt. Der Wärmetauscher 10 besteht aus einer
mäanderförmig gebogenen Wärmeaustauschschlange, deren Form den Mäanderschlingen
des Kesselblocks 1 angepaßt ist. Die Wärmeaustauschschlange durchsetzt den gesamten
mäanderförmig gebogenen Teil des Kesselblocks 1. Die Kaltwasser-Zulauf- und Warmwasser-Ablaufleitungen
11 und 12 der Wärmeaustauschschlange 10 verlaufen entsprechend dem Ausführungsbeispiel
der Figur 1 koaxial zum Rücklauf 4 bzw. Vorlauf 5 des Kesselblocks.
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Die gezeigten Gasheizkessel sind in bekannter Weise in einem Heizungskreislauf
angeordnet, in den über den Vorlauf 5 des Kesselblocks erhitztes Heizungswasser
eingespeist wird. Über den Rücklauf 4 tritt Heizungswasser aus dem Kreislauf wieder
in den Kesselblock ein.
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Um bei Brauchwasserentnahme aus dem Wärmetauscher 10 die Kesselheizleistung
verstärkt auf den Wärmetauscher zu übertragen, weisen die Gasheizkessel eine Umschaltvorrichtung
13 auf, die in den Kesselkreislauf zwischen Vorlauf und Rücklauf und zugleich in
den Kaltwasserzulauf zu dem Wärmetauscher 10 geschaltet ist. Die Umschaltvorrichtung
13 und ihre Anordnung im Heizungs-bzw. Kesselkreislauf ist in Figur 3 gezeigt. Dabei
ist
der Heizungskreislauf mit dem Bezugszeichen 14 und der Kesselkreislauf
mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet.
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Wie in Figur 3 gezeigt ist, weist die Umschaltvorrichtung 13 ein längliches,
etwa quaderförmiges Gehäuse 16 auf. In Richtung seiner Längsachse besitzt das Gehäuse
16 eine Längsbohrung 17, die mittig durch eine Trennwand 18 unterteilt ist. Die
Trennwand 18 durchgreift ein- Sperrschieber 19, der in der Längsbohrung 17 gegen
den Druck einer Feder 20 verschiebbar ist. Die Feder 20 liegt mit einem Ende an
einem.Abdichtungselement 24 an, das vor eine Seite der Trennwand 18 gesetzt ist
und den Sperrschieber 19 gleichzeitig führt. Das andere Ende der Feder 20 liegt
hinter einer Druckplatte 21 des Sperrschiebers. Die Druckplatte 21 füllt den Querschnitt
der Längsbohrung 17 aus und versperrt im teilweise entspannten Zustand der Druckfeder
20 den Kaltwasserzulauf zum Wärmetauscher 10 über eine Anschlußöffnung 22 der Längsbohrung
17.
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Auf der Seite der Trennwand 18, die zur Druckplatte 21 hin gerichtet
ist, weist das Gehäuse 16 der Umschaltvor richtung eine mit der Längsbohrung 17
verbundene Querbohrung mit einer Anschlußöffnung 23 auf. Die Anschlußöffnung 23
ist mit der Anschlußleitung 11 des
Wärmetauschers verbunden. Die
Querbohrung ist nun so im Bereich der Anschlußöffnung 22 angeordnet, daß bei nach
rechts in der Längsbohrung verschobenem Sperrschieber, d. h. bei komprimierter Feder
20, der Kaltwasserzulauf über die Anschlüsse 22 und 23 zum Wärmetauscher 10 freigegeben
ist. Die Fließrichtung des Kaltwassers durch die Umschaltvorrichtung 13 ist durch
Pfeile angezeigt.
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Unmittelbar neben der Trennwand 18, und zwar auf der der Querbohrung
entgegengesetzten Seite, weist das Gehäuse 16 der Vorrichtung eine senkrecht zur
Längsbohrung 17 verlaufende Durchtrittsbohrung 25 mit Anschlußöffnungen 26 und 27
an beiden Enden auf. Über die AnschluSöffnungen 26 und 27 ist die Umschaltvorrichtung
13 mit dem Kesselkreislauf 15 zwischen Vorlauf und Rücklauf verbunden.
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In der in Figur 3 gezeigten Stellung des Sperrschiebers 19 ist die
Fließrichtung des Heizungswasser im Kesselkreislauf gesperrt, da der Sperrschieber
19 mit einem halbzylinderförmigen Verschlußteil 28 an seinem, der Druckplatte 21
entgegengesetzten Ende die direkte Verbindung von der Öffnung 26 zur Öffnung 27
versperrt. In dieser Stellung des Sperrschiebers 19 wird kein Brauchwasser dem Wärmetauscher
10 entnommen. Das Verschlußteil 28 des Sperrschiebers liegt mit einem Anschlag 29
an
der Trennwand 18 an, und die Druckplatte 21 verschließt den Kaltwasserzulauf in
die Längsbohrung 17.
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Vom Vorlauf des Kessel kommendes Heizungswasser wird mittels einer
Umwälzpumpe 30 über die AnschluiNöffnung 26 und eine weitere Anschlußöffnung 31
am Ende der Längsbohrung 17 in den Heizungskreislauf 14 gespeist. Das Verschlußteil
28 des Sperrschiebers, dessen Querschnitt nur halb so groß ist wie der Querschnitt
der Längsbohrung 17, übernimmt dabei die Umlenkung des Heizungswassers innerhalb
der Vorrichtung.
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Bei Brauchwasserentnahme wird durch Druck des Leitungswassers auf
die Druckplatte 21 der Sperrschieber 19 in der Längsbohrung 17 soweit vorgeschoben,
daß die Fließrichtung in der Vorrichtung von der Öffnung 22 zur Öffnung 23 freigegeben
ist. Gleichzeitig gibt das Verschlußteil 28 die Flie,richtung von der Öffnung 26
zur Öffnung 27 und damit den Kesselkreislauf frei. Bei geringer Brauchwasserentnahme
erfolgt bedingt durch den geringen Vorschub des Sperrschiebers 19 nur eine mäßige
Wasserzirkulation im Kesselkreislauf. Bei starker Wasserentnahme wird das EIeizungswasser
nur im Kesselkreislauf geführt, da der Anschlag 29 des Verschluisteils den Zutritt
von Heizungswasser in den Heizungskreislauf versperrt. In diesem Fall kann also
die volle Heizleistung des Kessels auf das Brauchwasser im Wärmetauscher
übertragen
werden.
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Die Vorrichtung 13 weist weiterhin in ihrem Gehäuse ein federnd gelagertes
Schaltelement 32 auf, das mit einem Ende in den Verschiebeweg des Verschlußteils
28 hineinragt. Das andere Ende des Schaltelementes 32 liegt vor einem Schalter 33,
der eine Außentemperatursteuerung (nicht dargestellt) der Gaszufuhr zum Kesselbrenner
schaltet.
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Bei starker Brauchwasserentnahme wird durch das Verschlußteil 28 das
Schaltelement 32 hochgedrückt und der Schalter 33 betätigt, wodurch die AuSentemperatursteuerung
unterbrochen wird. Durch das Aussetzen der Steuerung wird dem Brenner eine maximal
mögliche Gasmenge zugeführt, und er brennt entsprechend mit großer Flamme, durch
die das Heizungswasser schnell aufgeheizt wird.