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Vorrichtung zur gleichzeitigen Bereitung von heissem Gebrauchswasser und warmem Heizungswasser Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Bereitung von heissem Gebrauchswasser und warmem Heizungswasser für eine Warmwasserhei- zungsanlage mittels Wärmeübertragung vom Gebrauchswasser auf das Heizungswasser durch Wärme- übertragungselemente.
Bei den bisher bekannten Heizanlagen dieser Art wurde ein Gebrauchswasserspeicher mit einem vom Heizungswasser durchflossenen Doppelmantel umgeben; es ist auch bekannt, in einem Warmwasserhei- zungskessel mittels eingebauter Rohrheizflächen Gebrauchswasser im Durchfluss zu erwärmen. Während bei der ersten Methode die Wärmeübertragung in den Heizwasserkreis ungenügend war und ausserdem während des Betriebs eine fortschreitende Entmischung bzw. Schichtung des Speicherwassers mit sogar stellenweiser Dampfbildung eintrat, konnten bei der zweiten Anordnung infolge Fehlens eines Speichers für das Gebrauchswasser nur geringe Mengen Gebrauchswasser entnommen werden.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass mit dem Gebrauchswasser in Berührung stehende Wärmeübertragungselemente die Form von Rohren aufweisen, die in den Wasserkreislauf einer Warmwasserheizung eingeschaltet sind. Auf diese Weise wird ermöglicht, eine ausreichende Wärmeüber- gangsfläche dort zur Verfügung zu stellen, wo Wasser mit richtiger Temperatur im Speicherinnenraum vorhanden ist. Es wird also mit dieser wohlfeilen Warmwasserquelle stets die richtige Heizleistung für die Raumbeheizung bereitgestellt, ohne dass die Ge- brauchswasseranlieferung leidet.
Diese Lösung ermöglicht ausserdem, dass dem Gerät grosse minutliche Mengen von heissem Gebrauchswasser mit einer Temperatur bis zu etwa 90 C stossweise entnommen werden können, wie dies z. B. bei der Benützung gewisser Waschautomaten unbedingt erforderlich ist, aber auch beim gewöhnlichen Badebetrieb wünschenswert erscheint. Es kann damit eine Warmwasserheizung betrieben werden, für die im allgemeinen eine veränderbare Wassertemperatur von weniger als 90 C gefordert wird, so dass sich der Temperaturabfall im Wärmeübertragungselement günstig auswirkt.
Durch diesen Temperaturabfall wird auch die Rücklaufbeimischung, die bei manchen kombinierten Heizungskesseln, bei denen primär das Heizungswasser durch Heizgase erwärmt wird und denen ebenfalls Gebrauchswasser von hoher Temperatur entnommen werden kann, erforderlich ist, entbehrlich. Die mittlere Heizwasser- bzw. Heizkörpertemperatur ist durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit im Heizungskreislauf leicht regelbar.
Bei kleinen Anlagen, bei denen die Kosten der Heizkörper und Rohrleitungen verhältnismässig gering sind im Vergleich mit den Kosten der wärmeerzeugenden Geräte, ergibt sich bei Anwendung der beschriebenen Vorrichtung weiters der Vorteil einer wesentlichen Einsparung an Anlagekosten, da der technische Aufwand einer Rohrschlange oder eines Rohrsystems wesentlich geringer ist als der eines zweiten kompletten Geräts.
Beim Sommerbetrieb kann der Heizungskreislauf abgeschaltet werden, wodurch keine grösseren Wärmeverluste entstehen als bei einem normalen Heisswasserspeicher.
Es wird somit mit geringsten Anlagekosten unter Aufrechterhaltung einer grossen Speicherfähigkeit eines hochtemperierten Gebrauchswassers und gleichzeitiger bestmöglicher Ausnützung der Wärme für eine Warmwasserheizungsanlage ein besonders rationeller Betrieb des Heizungssystems erzielt. Hierbei ergibt sich vor allem der Vorteil, dass diese Heizung beson-
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ders bei kleinen und mittleren Wohnungen auch noch nachträglich bei geringfügigen Baukosten eingebaut werden kann.
Gemäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Rohre schraubenlinienförmig gebogen und zu einem Bündel parallel geschalteter Rohre vereinigt sowie der obere Boden des Speichers teilweise als Schraubentorusabschnitt ausgebildet und mit einer Einführungsöffnung für das Rohrbündel versehen sein.
Auf diese Weise wird hinsichtlich der Zirkulation des Speicherwassers eine besonders günstige Unterbringung der Wärmeübertragungsfläche im Speicher geschaffen. Des weiteren werden durch die besondere Formgebung der Rohre bzw. des Rohrsystems eine leichte Montier- und Demontierbarkeit der austauschbaren Wärmeübertragungselemente am und vom Speicher sowie optimale Betriebseigenschaften erreicht. Optimale Betriebseigenschaften ergeben sich nämlich nur, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in den Rohren derart ist, dass die Wärmedurchgangszahl fast ihr Maximum erreicht, aber der Druckverlust noch klein ist.
Grundsätzliche Vorteile der Gesamtanordnung sind die dargebotene Möglichkeit der Entnahme gro- sser Gebrauchswassermengen in der Zeiteinheit von hoher Temperatur, Speisung einer mittels einer Pumpe und eines Raumthermostaten leicht regelbaren Warmwasserheizung mit warmem Wasser, rasche Wiedererwärmung des Gebrauchswassers nach einer vollständigen Entleerung des Speichers, da sich dann die mit dem Brenner zugeführte Wärme fast allein auf den Speicher konzentriert, sowie selbst bei tiefen Aussentemperaturen nur geringe Beeinflussung der Raumtemperatur nach Gebrauchswasserentnahmen, wenn der tägliche Wärmeentzug durch die Wasserentnahme nicht grösser ist als etwa das Doppelte der stündlichen nutzbaren Brennerleistung,
was ungefähr den Gepflogenheiten der Bewohner einer Wohnung oder eines Einfamilienhauses entspricht, leichte Messung oder Feststellung des Wärme- bzw. Brennstoffverbrauchs pro Wohnungseinheit, geringe Anlagekosten und leichter Einbau in fertige Räume.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung mit einfach gebogenen Übertragungsrohren, die Fig. 2 und 3 den oberen Teil des Speichers im Längsschnitt und in Draufsicht bei einer Ausführung mit schraubenlinienförmigen übertragungsrohren. Dabei sind stets zur Verbesserung der Übersichtlichkeit Isolierung und Aussenmantel weggelassen.
Gemäss Fig. 1 wird die Heizeinrichtung 1 des Speichers 3 durch einen in den Wasserraum tauchenden Thermostaten 2 in ihrer Leistung auf die übliche Weise derart beeinflusst, dass das im Speicher 3 befindliche Gebrauchswasser nicht höher als auf etwa 80 oder 90 C, welche Temperatur wählbar ist, erhitzt werden kann. Durch Konvektion und Wärmeleitung wird die vom Gebrauchswasser aufgenommene Wärme durch die Rohrwand des Rohrsystems 4 auf das in den Rohren fliessende Heizungswasser übertragen. Die Regelung der Heizung 7 kann durch Ein- und Ausschalten der Pumpe 5 mittels Raumthermostat 6 erfolgen.
Bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 kann durch die mit einem Flansch 11 versehene Öffnung des oberen Bodens 12 des Speichers 3 das Rohrbündel 13 (von dem in Fig. 2 nur ein Rohr gezeichnet ist) eingeführt und mit der Rohrplatte 14, dem Gegenflansch 15 und Dichtungen dicht befestigt werden. Die geteilte Kammer 16 mit den anschliessenden zwei dicken Rohren 17 und 18 dient der Parallelschaltung der Rohre des Rohrbündels bzw. der Zu- und Ableitung des Heizungswassers.
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Device for the simultaneous preparation of hot service water and warm heating water. The invention relates to a device for the simultaneous preparation of hot service water and warm heating water for a warm water heating system by means of heat transfer from the service water to the heating water through heat transfer elements.
In the previously known heating systems of this type, a utility water storage tank was surrounded by a double jacket through which the heating water flows; It is also known to use built-in tubular heating surfaces to heat service water in a hot water heating boiler. While with the first method the heat transfer into the heating water circuit was inadequate and, in addition, progressive segregation or stratification of the storage water occurred during operation with even steam formation in places, with the second arrangement only small amounts of service water could be withdrawn due to the lack of a storage tank for the service water.
According to the invention, these disadvantages are eliminated in that heat transfer elements which are in contact with the service water are in the form of tubes which are connected to the water circuit of a hot water heater. In this way it is possible to provide a sufficient heat transfer area where water at the correct temperature is available in the interior of the storage tank. With this inexpensive hot water source, the correct heating output for the room heating is always provided without the domestic water supply suffering.
This solution also makes it possible that large minute quantities of hot service water at a temperature of up to about 90 C can be withdrawn from the device in bursts, as z. B. is absolutely necessary when using certain washing machines, but also appears desirable for normal bathing. A hot water heating system can thus be operated, for which a variable water temperature of less than 90 ° C. is generally required, so that the temperature drop in the heat transfer element has a favorable effect.
Due to this temperature drop, the return admixture, which is necessary in some combined heating boilers, in which the heating water is primarily heated by heating gases and from which service water at a high temperature can also be taken, is unnecessary. The mean heating water or radiator temperature can be easily regulated by changing the flow rate in the heating circuit.
In the case of small systems, where the costs of the radiators and pipelines are relatively low compared to the costs of the heat-generating devices, there is also the advantage of a significant saving in system costs when using the device described, since the technical complexity of a pipe coil or pipe system is significant is less than that of a second complete device.
In summer operation, the heating circuit can be switched off, which means that there are no greater heat losses than with a normal hot water storage tank.
A particularly efficient operation of the heating system is thus achieved with the lowest system costs while maintaining a large storage capacity for high-temperature service water and at the same time making the best possible use of the heat for a hot water heating system. The main advantage here is that this heater is particularly
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This can also be retrofitted for small and medium-sized apartments with low construction costs.
According to the further embodiment of the invention, the tubes can be bent helically and combined to form a bundle of tubes connected in parallel, and the upper floor of the reservoir can be partially designed as a screw torus section and provided with an insertion opening for the tube bundle.
In this way, with regard to the circulation of the storage water, a particularly favorable accommodation of the heat transfer surface in the storage is created. In addition, the special shape of the tubes or the tube system makes it easy to assemble and disassemble the exchangeable heat transfer elements on and from the storage unit, as well as achieve optimal operating properties. Optimal operating properties are only obtained if the flow velocity in the pipes is such that the heat transfer coefficient almost reaches its maximum, but the pressure loss is still small.
The basic advantages of the overall arrangement are the possibility of drawing off large quantities of service water in a unit of time at a high temperature, feeding a warm water heating system that can be easily regulated by means of a pump and a room thermostat, and the quick reheating of the service water after the storage tank has been completely emptied the heat supplied by the burner is concentrated almost entirely on the storage tank and, even at low outside temperatures, there is only a slight influence on the room temperature after tapping water, if the daily heat extraction through the water extraction is not greater than about twice the hourly usable burner output,
which corresponds roughly to the habits of the residents of an apartment or a single-family house, easy measurement or determination of the heat or fuel consumption per apartment unit, low installation costs and easy installation in finished rooms.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows an overall arrangement with simply bent transfer tubes, Figs. 2 and 3 the upper part of the memory in longitudinal section and in plan view in an embodiment with helical transfer tubes. The insulation and outer jacket are always omitted to improve clarity.
According to Fig. 1, the heating device 1 of the storage tank 3 is influenced in its performance in the usual way by a thermostat 2 immersed in the water chamber such that the service water in the storage tank 3 is not higher than about 80 or 90 C, which temperature can be selected , can be heated. By convection and thermal conduction, the heat absorbed by the service water is transferred through the pipe wall of the pipe system 4 to the heating water flowing in the pipes. The heating 7 can be regulated by switching the pump 5 on and off by means of a room thermostat 6.
In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, the tube bundle 13 (of which only one tube is drawn in FIG. 2) inserted through the opening provided with a flange 11 in the upper base 12 of the memory 3 and connected to the tube plate 14, the Counterflange 15 and seals are tightly attached. The divided chamber 16 with the adjoining two thick tubes 17 and 18 is used to connect the tubes of the tube bundle in parallel or to supply and discharge the heating water.