Warmwasser-Zentralheizungsanlage

Abstract

 Eine Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einem wasserdurchflossenen Rohrleitungssystem (4) aus miteinander kommunizierenden, sich etagenweise kreuzenden Rohren (A, B, C, D), das den Feuerraum (2) eines Kessels (1) weitgehend im Querschnitt ausfüllt und den Feuergasen zur Senkung der Abgastemperatur einen großen Strömungswiderstand entgegensetzt. Ein Druckbegrenzungsventil (11) vorder Umwälzpumpe (10) schützt das Heizwasser-Leitsystem (4) gegen zu hohen Druck durch Dampfbildung. Wegen der erreichbaren niedrigen Abgastemperatur wird eine korrosionsbeständige Auskleidung des Abgaskamins 9 durch ein innen emailliertes Rohr (30) empfohlen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einem Kessel, der einen Feuerraum umschließt, und mit einem von den Feuergasen beaMiächlagten Leitsystem für das Heizwasser, das mit einem Kaltwasser-Zulauf und mit einem IIeizwasser-Ablauf (Vorlauf) versehen ist, in dem eine Umwälzpumpe angeordnet ist. Normalerweise ist das Leitsystem für das Heizwasser an den Wandungen des Feuerraumes angeordnet, sodaß die Feuergase ungehindert hochsteigen und höchsten unter einem Stau an dem oberen, deckelseitig verlegten Leitsystem seitlich in den Abzugskanal austxreten. Durch Drosseln des Abzugsquerschnittes mittels einer Rauchgasklappe kann man zwar die Geschwindigkeit der Rauchgase drosseln, jedoch gerade dann, wenn höchste Heizleistung gefordert und die Klappe voll geöffnet ist, ist die Wärmeausnutzung der Feuergase schlecht, da sie ihre Wärme überwiegend durch Strahlung und nur zum geringen Teil durch _Kon- vektion abgeben.

[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad des Überganges zwischen den Feuergasen und dem zu erwärmenden Wasser bei einer Warmwasser-Zentralheizungsanlage zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Hcizwasser-Leitsystem aus mindestens zwei übereinanderliegenden Etagen von miteinander kommunizierenden, zickzackförmig gebogenen Rohren besteht, deren zueinander parallele, gerade Rohrabschnitte sich etagenweise kreuzen, daß das Heizwasser-Leitsystem den Querschnitt des Feucrraumes zum größten Teil ausfüllt, und daß im Heizwasser-Ablauf vor der Umwälzpumpe ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Ein derartiges Heizwasser-Leitsystem stellt für die Feuergase einen Strömungswiderstand dar, durch den die Geschwindigkeit der Feuergase herabgesetzt und ein Wärmeübergang durch Konvektion, d.h. durch direkte Beaufschlagung des Leitsystems mit den Feuergasen, erhöht wird. Je nach Wahl der Rohrabstände innerhalb einer Rohrleitungsetage und den hiervon bestimmten Durchtrittsöffnungen für die Feuergase sowie je nach Anzahl der übereinanderliegenden Rohretagen kann im Zusammenwirken mit der _Rauchgasklappe eine angemessene Geschwindigkeit der Feuergase ohne Gefahr eines Rückstaues eingestellt werden. Das Druckbegrenzungsventil im Heizwasser-Ablauf vor der Umwälzpumpe verhinert Dampfbildung innerhalb des Heizwasser-Leitsystems des Kessels für den Fall, daß durch einen Fehler in der thermostatgesteuerten Regelung die Wärmezufuhr größer ist als die angeforderte Wärmeleistung. Das Druckbegrenzungsventil ermöglicht es insoweit auch, daß die Anlage ohne Überlauf bezw. ohne Druckausgleichsbehälter auskommt.

[0003] )Das Heizwasser-Leizsystem gemäß der Erfindung wird besonders kompakt und wirkungsvoll, wenn die Rohrleitungs-Etagen unter Berührung der Rohre an den Kreuzungsstellen dicht aufeinander liegen, gegebenenfalls miteinander verlötet sind. Das Leitsystem stellt dann eine leicht zu handhabende und einzubauende ;Einheit dar, wie auch über die Berührungsstellen ein direkter Wärmefluß innerhalb des Materials der Rohrleitungen zu den oberen Etagen erfolgen kann, wodurch eine Überhitzung der unteren Etagen des Leitsystems verhindert wird.

[0004] Wie bereits ausgeführt, hängt die Größe der Durchtrittsöffnung-Den zwischen den sich kreuzenden parallelen Rohrabschnittenvon dem Abstand dieser Rohrabschnitte voneinander ab. Da bei engen Abständen verhältnismässig scharfe Rohrbögen zwischen den gerade verlaufenden Rohrabschnitte erforderlich sind, die dem Heizwasser einen beträchlichen Strömungswiderstand entgegensetzen, sieht die Erfindung vor, daß die zueinander parallelen geraden Rohrabschnitte einer jeden Etage in zwei Höhenebenen versetzt zueinander verlaufen und die Bögen zwischen den geraden Rohrabschnitten unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt verlaufen. Auf diese Weise erhalten die geraden Rohrabschnitte in der senkrechten Projektion, d.h. quer zur aufwärtsgehenden Strömung der Feuergase, einen kleinen Abstand, wohingegen den Bögen zwischen den geraden Rohrabschnitten ein größerer Radius gegeben werden kann. Auch ein solches Heizwasser-Leitsystem kann erfindungsgemäß in mehreren Etagen aufgebaut werden.

[0005] ölbefeuerte Zentralheizungskessel arbeiten normalerweise mit einem Brenner mit Düse, der durch eine thermostatgesteuerte Regelung nur intermittierend eingeschaltet wird. Der hohe Strömungswiderstand, den ein Heizwasser-Leitsystem gemäß der Erfindung bietet, sowie die gesteigerte Wärmeausnutzung der _Feuergase lassen es nunmehr zu, den Heizkessel mit einem bei ölöfen bekannten topfartigen Brenner mit über einen im _Heiz- wasser-Ablauf angeordneten Thermostaten kontinuierlich geregeltem ölzulauf zu versehen. Derartige kontinuierliche Regelungen für Öl-Zimmeröfen sind an sich bekannt (DE-PS 19 04 539), wobei jedoch der Thermostat im Konvektionsraum des Ofens angeordnet ist.

[0006] Das Heizwasser-Leitsystem mit hohem Strömungswiderstand gegenüber den Feuergasen führt zu einer derartigen Senkung der Abgastemperatur, daß die behördlich vorgeschriebenen Mindest-Abgastemperaturen unterschritten werden können. Diese vorgeschrieben Mindesttemperaturen gelten für Abgaskamine konventioneller Bauart, z.B. für gemauerte oder aus Kunststein zusammengesetzte Kamine. Es wurde daher bisher notgedrungen durch einen schlechten Wirkungsgrad des Wärmeüberganges innerhalb des Heizungskessels eine relativ hohe Abgastemperatur eingestellt und vorgeschrieben, um einer Zerstörung des Kamins durch sich niederschlagendes Kondenswasser zu begegnen. Aufgrund der weltweiten Verteuerung der Heiz-Brennstoffe jedoch erscheint es vorrangig, in erster Linie den Wärmeinhalt des Brennstoffes optimal auszunutzen. Die Erfindung besteht aus dieser Sicht auch darin, daß der Abgaskamin der Heizungsanlage gemäß der Erfindung mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung versehen wird, beispielsweise mit einem innen emaillierten Rohr. Die Investitionskosten hierfür sind bei hohen Brennstoffkosten tragbar, da durch die Erfindung Abgastemperaturen von weitaus weniger als 373 K erreicht werden können.

[0007] In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele_einer Warmwasser-Zentralheizungsanlage gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig.1 eine schematische Darstellung der Anlage mit einem ölbefeuerten Heizungskessel,

Fig.2 eine Draufsicht auf ein Heizwasser-Leitsystem mit sich kreuzenden, dicht aufeinanderliegenden Rohrleitungsetagen, und

Fig.3 mit 4 ein abgewandeltes Leitsystem.

[0008] Die Zentralheizungsanlage besteht aus einem Kessel 1, der einen Feuerraum 2 umschließt, in dem die aus einem topfartigen ölbrenner 3 aufsteigenden Feuergase ein Warmwasser-Leitsystem 4 durchströmen. Das Leitsystem 4 hat einen Kaltwasser Zulauf 5 und einen Heizwasser-Ablauf 6, der auch als "Vorlauf" bezeichnet wird. In dem oberen Bereich des Kessels 1 ist eine Rauchgasklappe 7 angeordnet, an die sich ein Abgaskanal 8 anschließt. Dieser führt in einen Abgaskamin 9. Im Heizwasser-Ablauf 6 ist vor einer Umwälzpumpe 10 ein Druckbegrenzungsventil 11 mit einem in einen Auffangbehälter 12 gehenden Abfluß 13 angeordnet. Dieses Ventil bläst ab, wenn der Druck im Leitsystem 4 beispielweise durch Dampfbildung einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet. Ferner liegt in dem Heizwasser-Ablauf 6 ein die Temperatur des Heizwassers überwachender einstellbarer Thermostat 14. Der Wasser-Kreislauf ist in Fig.1 durch Pfeile angedeutet. Der topfartige ölbrenner 3 wird aus dem ölbehälter 15 über eine Saugpumpe 16 kontinuierlich mit Heizöl versorgt. Die Mengenregelung erfolgt über einen Regler 17 entsprechend der am Thermostaten 14 eingestellten, gewünschten Heizwassertemperatur, was durch die Signalleitung 18 dargestellt ist. Eine derartige modulierte Mengenregelung für Heizöl ist bei Zimmer-Ölöfen bekannt und braucht nicht im Einzelnen beschrieben zu werden.

[0009] Zwischen der Saugpumpe 16 und dem Regler 17 ist ein Zweiwegeventil 19 angeordnet, dessen Elektromagnet 19a über die Steuerleitung 20 nur dann erregt wird, wenn die Umwälzpumpe 10 in Betrieb ist. Bei Stromausfall'schaltet das Zweiwegeventil 19 unter der Kraft der Feder 19b automatisch um und sperrt die Ölleitung 21 ab.

[0010] Das Heizwasser-Leitsystem 4 besteht im Ausführungsbeispiel nach _Fig.1 und 2 aus einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Etagen A, B, C, D usw. von miteinander kommunizierenden, zickzackförmig gebogenen Rohren 22. In Fig.1 sind nur vier Rohretagen dargestellt, wobei die Gesamthöhe des Leitsystems 4 durch strichpinktierte Linien angedeutet ist. Das Leitsystem ist somit ein kompaktes Paket von sich kreuzenden, dicht aufeinanderliegenden Rohren und ist als solches auf Stützen 23 oberhalb des Brenners 3 abgestützt und kann zur Reinigung leicht nach oben ausgebaut werden, wenn der Deckel

[0011] 24 des Kessels 1 abgenommen wird. Man erkennt aus Fig.1, daß das Heizwasser-Leitsystem 4 nahezu den gesamten Querschnitt des Feuerraumes 2 ausfüllt. Im Querschnitt ist das Leitsystem 4 größer als der Durchmesser des Brenners 3, sodaß die Feuergase im wesentlichen durch die von den sich kreuzenden Rohren gebildeten Durchtrittsöffnungen 25 aufsteigen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 sind die Rohrleitungs-Etagen _A,B,C,D usw. unter Berührung an den Kreuzungsstellen der Rohre dicht aufeinanderliegend verlegt.

[0012] In Fig.2 erkennt man an gegenüberliegenden Ecken des im Querschnitt etwa quadratischen Leitsystems 4 zwei über 270° gehende Rohrbogen 26 und 27. Diese Rohrbögen stellen jeweils den Anschluß einer Rohrleitungs-Etage an die nächsthöhere Etage dar, die - wie aus Fig.1 ersichtlich ist - bei diesem "Etagenwechsel" leicht schräng aufwärts verlaufen,Der Rohrbogen 26 ist durch eine Linie 28 unterteilt, was bedeutet, daß dieser Rohrbogen sowohl den Zulauf einer unteren Etage C aus der darunter befindlichen Etage B als auch den Ablauf der darüberliegenden Etage D zur nächsthöheren Etage darstellt. Der Bogen 27 ist nur Übergang aus der Etage C in die nächsthöhere Etage D.

[0013] Ein Heizwasser-Leitsystem 4 nach Fig.1 und 2 setzt den aus dem Brenner 3 hochsteigenden Feuergasen einen erheblichen Strömungswiderstand entgegen, sodaß der Wärmeübergang zwischen den Feuergasen und dem von unten nach oben ausschließlich über die etagenweise miteinander kommunizierenden Rohre 22 im wesentlichen durch Konvektion erfolgt. Hierdurch kann eine derartig niedrige Abgastemperatur eingestellt werden, daß ein konventioneller Abgaskamin durch Kondenswasser in Mitleidenschaft gezogen würde. Um dem abzuhelfen, führt das Abgasrohr 8 in einen Abgaskamin 9, der mit einem innen emaillierten Rohr 30 ausgekleidet ist. Dieses emaillierte Rohr ist gegen Kondenswasser korrosionsbeständig.

[0014] Der Strömungswiderstand eines Leitsystems 4 nach Fig.1 und 2 lässt sich durch engere Abstände der geraden Rohrabschnitte deswegen nicht beliebig steigern, weil dann die Rohrbögen mit relativ kleinem Radius ausgeführt werden müssten. Um diesen Bögen einen größeren Radius geben zu können, wurde das Ausführungsbeispiel eines Leitsystems nach Fig.3 und 4 geschaffen. Hiernach sind die Rohre 32 nach wie vor zickzackförmig gebogen, jedoch derart, daß die zueinander parallelen, geraden Rohrabschnitte 32a in zwei Höhenebenen versetzt zueinander und die Bögen 32b zwischen den geraden Rohrabschnitten 32a unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt verlaufen. In Fig.3 sind analog zu Fig.4 zwei über eine Steigleitung 33 verbundene Rohrleitungs-Etagen dargestellt, von denen jede trotz der in zwei verschiedenen Horizontalebenen angeordneten Serien von geraden Rohrabschnitten 32a als Rohrleitungs-Etage angesprochen werden kann. Das Leitsystem hat einen Kaltwasser-Zulauf 5 und einen Heizwasser-Ablauf 6 . Zu bemerken ist, daß in Fig.3 die geraden Rohrabschnitte 32a der unteren Etage rechtwinkelig zu denjenigen der oberen Etage verlaufen, also sich kreuzend.

Ansprüche

₁. Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einem Kessel, der einen Feuerraum umschließt, und mit einem von den Feuergasen beaufschlagten Leitsystem für das Heizwasser, das mit einem Kaltwasser-Zulauf und mit einem Heizwasser-Ablauf (Vorlauf) versehen ist, in dem eine Umwälzpumpe angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Heizwasser-Leitsystem (4) aus mindestens zwei übereinanderliegenden Etagen (A,B,C,D) von miteinander kommunizierenden zickzackförmig gebogenen Rohren (22,160) besteht, dessen zueinander parallele, gerade Rohrabschnitte sich etagenweise kreuzen,
daß das Heizwasser-Leitsystem den Querschnitt des Feuerraums (2) zum größten Teil ausfüllt,
und daß im Heizwasser-Ablauf (6) vor der Umwältpumpe (10) ein Druckbegrenzungsventil (11) angeordnet ist.

2. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungs-Etagen (A,B,C,D) unter Berührung an den Kreuzungsstellen der Rohre dicht aufeinanderliegen.

3. _Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Rohrabschnitte (₃2a) einer jeden Etage in zwei Höhenebenen versetzt zueinander verlaufen und die Bögen (32b) zwischen den geraden Rohrabschnitten unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt verlaufen (Fig.3 und 4).

4. Zentralheizungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, für ölfeuerung, gekennzeichnet durch einen bei Ölöfen bekannten topfartigen Brenner (3) mit über einen im Heizwasser-Ablauf (6) angeordneten Thermostaten (14) kontinuierlich geregeltem Ölzulauf.

5. Zentralheizungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskamin (8) mit einer korrosionsbestängigen Auskleidung (30) versehen ist.

6. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einem innen emaillierten Rohr (30) besteht.

Zeichnung