Ausdehnungsgefäss für eine Heizunganlage mit einem Wärmeübertrager zur Brauchwasserbereitung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Ausdehnungsgefäß für eine Heizungsanlage mit einem Gehäuse (38, 40) und einer das Gehäuse (38, 40) unterteilenden Wand (36), wobei der eine Gehäuseteil (38) das Heizmedium und der andere Gehäuseteil (40) ein Gasvolumen aufnimmt, sowie mit einem an ein Wasserleitungsnetz anschließbaren, als Rohrschlange (26) ausgebildeten Wärmeübertrager, der zur Brauchwasserbereitung in dem das Heizmedium aufnehmenden Gehäuseteil (38) des Ausdehnungsgefäßes angeordnet ist. Ausgehend von der Patentanmeldung 196 33 236.2 wird vorgeschlagen, daß die Wärmeübertragungsoberfläche der Rohrschlange (26) vergrößert wird, während der wirksame Strömungsquerschnitt im wesentlichen konstant bleibt. Durch die Vergrößerung der Wärmeübertragungsoberfläche wird ein hoher Brauchwasserkomfort erreicht, bei einer gleichzeitig platzsparenden Integration der Rohrschlange (26) im Ausdehnungsgefäß.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Ausdehnungsgefäß für eine Heizungsanlage mit einem Wärmeübertrager zur Brauchwasserbereitung nach der Gattung des Anspruchs 1. In der Patentanmeldung 196 33 236.2 wurde vorgeschlagen, einen an ein Wasserleitungsnetz anschließbaren Wärmeübertrager zur Brauchwasserbereitung in einem als Speicher ausgebildeten Gehäuseteil eines Ausdehnungsgefäßes anzuordnen. Diese Funktionsintegration Ausdehnungsgefäß-Wärmeübertrager führt zu Kosteneinsparungen und trägt zu einer kompakten Bauweise eines Heizgerätes für Raumheizung und Brauchwassererwärmung bei.

[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, den als Rohrschlange ausgebildeten Wärmeübertrager klein und platzsparend zu bauen, bei gleichzeitiger Gewährleistung eines ausreichenden Brauchwasserkomforts.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Wärmeübertragungsoberfläche der Rohrschlange vergrößert ist, während der wirksame Strömungsquerschnitt im wesentlichen konstant bleibt.

[0004] Eine erste vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, für die Rohrschlange einen von der Kreisform abweichenden, vorzugsweise elliptischen oder ovalen Querschnitt zu wählen. Die Rohrschlange ist dabei so ausgebildet, daß die Wärmeübertragungsoberfläche vergrößert ist, während der wirksame Strömungsquerschnitt im wesentlichen konstant bleibt.

[0005] Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, im Inneren der Rohrschlange einen Verdrängungskörper anzuordnen. Dabei wird ebenfalls unter Beibehaltung des wirksamen Strömungsquerschnitts die Wärmeübertragungsoberfläche vergrößert. Im Sinne einer optimalen Wärmeübertragung erstreckt sich der Verdrängungskörper im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrschlange.

[0006] Bei dem Einsatz einer im Querschnitt kreisrunden Rohrschlange ist es vorteilhaft, den Querschnitt des Verdrängungskörpers ebenfalls kreisförmig auszubilden.

[0007] Der im Querschnitt zur Rohrschlange kleinere Verdrängungskörper wird dann durch in der Rohrschlange angeordnete Abstandsnoppen abgestützt.

[0008] Eine vorteilhafte Alternative zum kreisförmigen Querschnitt des Verdrängungskörpers besteht in der Ausbildung als Vieleck, zum Beispiel in dreiecksform. Dabei dienen die Ecken des Verdrängungskörpers gleichzeitig der Fixierung in der Rohrschlange.

[0009] Es ist vorteilhaft, wenn eine die Rohrschlange umgebende und das Heizungswasser führende Leitung im wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie die das Brauchwasser führende Rohrschlange, aufweist.

Zeichnung

[0010] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch eine Heizungsanlage mit Brauchwasserbereitung, Figuren 2 und 3 Schnittdarstellungen eines als Rohrschlange ausgebildeten Wärmeübertragers und Figur 4 den in einem Speicher angeordneten Wärmeübertrager.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0011] Figur 1 zeigt einen als Teil eines Ausdehnungsgefäßes ausgebildeten Speicher 10 für die Brauchwassererwärmung in einem heizwasserführenden Leitungssystem 12, 14 eines Heizungsgerätes. Ein im Leitungssystem 12, 14 angeordneter und durch einen Brenner 15 von Verbrennungsgasen beaufschlagter Primärwärmeübertrager 16 versorgt den Speicher 10 über den Vorlaufabschnitt 12 dieses Leitungssystems und über einen Vorlaufanschluß 12a des Speichers 10 mit Heizwasser für die Brauchwassererwärmung. Der Rücklaufabschnitt 14 des Leitungssystems führt von einem Rücklaufanschluß 14a des Speichers 10 über ein Dreiwegeventil 18 und eine Heizwasserpumpe 20 zum Primärwärmeübertrager 16 zurück. Dabei geben die durchgezogen dargestellten Pfeile die Strömungsrichtung des Heizwassers an. Das Dreiwegeventil 18 ermöglicht die Versorgung eines mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 22, 24 angedeuteten Heizungssystems mit Heizungswasser durch dieselbe Wärmequelle.

[0012] Im Inneren des Speichers 10 sind die als Rohrschlange ausgebildeten Übertragungsflächen eines Wärmeübertragers 26 angeordnet, der über einen Anschluß 28 mit einem Kaltwasser-Zulauf verbunden ist. Durch einen Warmwasser-Anschluß 30 am anderen Ende der Rohrschlange 26 kann warmes Brauchwasser entnommen werden. Die gestrichelt dargestellten Pfeile geben die Strömungsrichtung des Brauchwassers an.

[0013] Wie Figur 2 zeigt, ist in einem ersten Ausführungsbeispiel im Inneren der Rohrschlange 26 ein Verdrängungskörper 32, der sich über die gesamte Länge der Rohrschlange 26 erstreckt, angeordnet. Durch den Verdrängungskörper 32 wird durch die Wahl einer im Durchmesser größeren kreisrunden Rohrschlange 26 die Wärmeübertragungsoberfläche unter Beibehaltung eines vorgegebenen wirksamen Strömungsquerschnitts vergrößert. Damit bleibt die Strömungsgeschwindigkeit des in der Rohrschlange 26 fließenden Brauchwassers konstant, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmedurchgangs vom Heizwasser zum Brauchwasser nicht verschlechtert wird. Der Verdrängungskörper 32 weist dieselbe kreisrunde Querschnittsform auf wie die Rohrschlange 26 und wird durch in der Rohrschlange 26 angeordnete Abstandsnoppen 34 in der Mitte der Rohrschlange 26 fixiert. Der Verdrängungskörper 32 besteht aus einem Kunststoffmaterial mit schlechtem Wärmeleitvermögen, so daß der Wärmeübergang auf das Brauchwasser begrenzt ist.

[0014] Es ist auch möglich, den Querschnitt des Verdrängungskörpers 32 dreieckig oder viereckig auszubilden, wobei dann auf die Abstandsnoppen 34 verzichtet werden kann, da der Verdrängungskörper 32 so dimensioniert ist, daß er an der Innenwand der Rohrschlange 26 durch seine Ecken abgestützt ist.

[0015] Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Rohrschlange 26, bei dem durch die ovale Querschnittsform die Wärmeübertragungsoberfläche vergrößert worden ist, während der wirksame Strömungsquerschnitt und damit die Strömungsgeschwindigkeit widerum im wesentlichen konstant bleibt.

[0016] Beide Ausführungsbeispiele tragen dazu bei, daß der als Rohrschlange 26 ausgebildete Wärmeübertrager klein und platzsparend im Speicher 10 integriert werden kann.

[0017] Der Speicher 10 wird durch ein an sich bekanntes Verfahren mit Heizwasser geladen. Ein im Speicher 10 angeordneter, nicht dargestellter Temperaturfühler mißt die Temperatur des Heizwassers im Speicher, der dann mit Heizwasser durch den Primärwärmeübertrager 16 und durch das Heizwasser führende Leitungssystem 12, 14 nachgeladen wird, wenn die Temperatur des Heizwassers unter einen bestimmten Wert sinkt.

[0018] Wie Figur 4 zeigt, ist der Speicher 10 als Teil eines für die Heizungsanlage vorgesehenen Ausdehnungsgefäßes ausgebildet, wobei eine als elastische Membran 36 ausgebildete Zwischenwand eine das Heizwasser führende Gehäusehälfte 38 von einer ein Gasvolumen aufnehmenden Gehäusehälfte 40 trennt. Dabei weisen beide Gehäusehälften 38, 40 an ihren Enden umlaufende Kragen 42, 44 auf, zwischen denen die Membran 36 mit Hilfe einer Ringwulst 46 eingespannt ist. Der sich zwischen Membran 36 und der Gehäusehälfte 40 ausbildende Raum ist mit Stickstoff gefüllt, der ein Druckpolster aufbaut. Die Gehäusehälfte 38 ist weiterhin mit einem Anschlußstutzen 48 für einen Schnellentlüfter versehen, durch den im Heizwasser befindliche Luft ausgeschieden werden kann.

[0019] Durch diese Merkmale eines Ausdehnungsgefäßes ist es möglich, die im Heizungsnetz auftretenden Volumenänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen zu kompensieren. Der dann gleichzeitig als Teil eines Ausdehnungsgefäßes ausgebildete Speicher 10 trägt zu einer besonders kompakten Bauweise eines Heizgerätes bei.

[0020] Um den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung vom Heizwasser auf das in der Rohrschlange 26 fließende Brauchwasser zu erhöhen, verläuft eine Leitung 50 koaxial zu der Rohrschlange 26. Dabei ist das eine Ende der koaxialen Leitung 50 als im Speicher 10 bzw. in der das Heizwasser führenden Gehäusehälfte 38 liegendes offenes Ende 52 ausgebildet, während das andere Ende 54 mit dem Rücklaufabschnitt 14 des heizwasserführenden Leitungssystems 12, 14 verbunden ist. Die koaxiale Leitung 50 weist dabei dieselbe Querschnittsform wie die Rohrschlange 26 auf und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrschlange 26.

[0021] Der als Teil des Ausdehnungsgefäßes ausgebildete Speicher 10 arbeitet auf folgende Art und Weise:

[0022] Bei Brauchwasserentnahme über die Rohrschlange 26 wird gleichzeitig durch die im Rücklaufabschnitt 14 angeordnete Heizwasserpumpe 20 im Speicher 10 befindliches Heizwasser durch das offene Ende 52 der koaxialen Leitung 50 gefördert, wobei ein erhöhter Wärmeaustausch zwischen dem in der koaxialen Leitung 50 geförderten Heizwasser und dem in der Rohrschlange 26 fließenden Brauchwassers stattfindet.

[0023] Der Wärmeaustausch findet im Gegenstromprinzip statt, das heißt, der Kaltwasseranschluß 28 und der Warmwasseranschluß 30 der Rohrschlange 26 sind so gewählt, daß in der Rohrschlange 26 fließendes Brauchwasser entgegensetzt zu dem in der koaxialen Leitung 50 geförderten Heizwasser fließt, wodurch der Wärmeübertragungsfaktor weiter verbessert wird. Im Gegensatz zum Gleichstromprinzip kann die Endtemperatur des in der Rohrschlange 26 fließenden Brauchwassers über die Endtemperatur des in der koaxialen Leitung 50 fließenden und sich abkühlenden Heizwassers gesteigert werden.

Ansprüche

1. Ausdehnungsgefäß für eine Heizungsanlage, mit einem Gehäuse und einer das Gehäuse unterteilenden Wand, wobei der eine Gehäuseteil das Heizmedium und der andere Gehäuseteil ein Gasvolumen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein an ein Wasserleitungsnetz anschließbarer, als Rohrschlange ausgebildeter Wärmeübertrager (26) zur Brauchwasserbereitung im das Heizmedium aufnehmenden Gehäuseteil (38) des Ausdehnungsgefäßes angeordnet ist und daß die Wärmeübertragungsoberfläche der Rohrschlange (26) vergrößert ist, während der wirksame Strömungsquerschnitt im wesentlichen konstant bleibt.

2. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (26) einen von der Kreisform abweichenden, vorzugsweise elliptischen oder ovalen Querschnitt aufweist.

3. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Rohrschlange (26) ein Verdrängungskörper (32) angeordnet ist.

4. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (32) sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrschlange (26) erstreckt.

5. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verdrängungskörpers (32) und der Querschnitt der Rohrschlange (26) kreisförmig ausgebildet sind.

6. Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (32) durch in der Rohrschlange (26) angeordnete Abstandsnoppen (34) abgestützt ist.

7. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verdrängungskörpers (32) als Vieleck ausgebildet ist, wobei sich die Ecken an der Innenwand der Rohrschlange (26) abstützen.

8. Ausdehnungsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohrschlange (26) umgebende Leitung (50) im wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie die Rohrschlange (26) aufweist.

Zeichnung