DE102005024051A1

DE102005024051A1 - Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung

Info

Publication number: DE102005024051A1
Application number: DE102005024051A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kroell; Claude Gross; Alain Bigot
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-14

Abstract

Es wird eine Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung mit mindestens zwei Speicherbehältern (11, 12, 13) mit jeweils einem oberen Bereich (11.1, 12.1, 13.1) und einem unteren Bereich (11.2, 12.2, 13.2) vorgeschlagen. Dem unteren Bereich (11.2, 12.2, 13.2) ist eine Kaltwasserabzugleitung und dem oberen Bereich (11.1, 12.1, 13.1) eine Warmwasserzuleitung und eine an eine Brauchwasserleitung (15) angeschlossene Warmwasserabzugsleitung zugeordnet. Die einzelnen Speicherbehälter (11, 12, 13) sind mittels Verbindungsleitungen (35, 36), die an einen Ladekreis (20) angeschlossen sind, miteinander verbunden. In jeden der einzelnen Speicherbehälter (11, 12, 13) führt eine separate Kaltwasserabzugsleitung (32.1, 32.2, 32.3), eine separate Warmwasserzuleitung (31.1, 31.2, 31.3) und eine separate Warmwasserabzugsleitung (33.1, 33.2, 33.3), so dass die Speicherbehälter (11, 12, 13) mittels einer hydraulischen Parallelschaltung verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 197 04 986 E4 ist eine Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung mit mindestens zwei Speicherbehältern bekannt, bei der in einem unteren Bereich des einen Speicherbehälters ein Kaltwasserzulauf einmündet und ein Kaltwasserabzug angeordnet ist und in einen oberen Bereich des anderen Speicherbehälters ein Warmwasserzulauf mündet und aus dem eine als Brauchwasserleistung dienende Warmwasserleitung wegführt. Zwischen den beiden Speicherbehältern ist eine Verbindungsleitung angeordnet, mit der eine hydraulische Verbindung zwischen dem unteren Bereich des zweiten Speicherbehälters und dem oberen Bereich des ersten Speicherbehälters hergestellt ist. Die Verrohrung dieser Schichtenspeicheranordnung stellt somit eine Reihenschaltung der mindestens zwei Speicherbehälter dar. Nachteilig ist hierbei, dass beim Laden der Speicherbehälter über den Speicherladekreis alle Kaltwasserschichten der hintereinander geschalteten Speicherbehälter durch den Wärmetauscher des Ladekreises befördert werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln einen geringeren Energieaufwand zur Schichtung des warmen Wassers in den Speicherbehältern erfordert.

Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird mit der Schichtenspeicheranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass in jeden einzelnen Speicherbehälter eine separate Kaltwasserabzugsleitung, eine separate Warmwasserzuleitung und eine separate Warmwasserabzugsleitung führt, wird beim Zapfen von Brauchwasser jedem Speicherbehälter gleichzeitig in den unteren Bereich kaltes Wasser zugeführt und aus dem oberen Bereich erwärmtes Brauchwasser entnommen. Die Parallelschaltung der Speicherbehälter hat den Vorteil, dass beim Einströmen von Kaltwasser über die Kaltwasserabzugsleitung am Einlass eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als bei der Reihenschaltung der Speicherbehälter auftritt. Infolgedessen wird die erforderliche Schichtung des warmen Wassers in den Speicherbehältern weniger gestört. Dadurch ist die Erwärmung des Wassers in den Speicherbehältern mit geringerem Energieaufwand möglich. Außerdem ist ein geringerer Bauaufwand für die Schichtenspeicheranordnung erforderlich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Die hydraulische Parallelschaltung der Speicherbehälter wird vorteilhaft dadurch realisiert, dass die Warmwasserzuleitungen über eine erste Verbindungsleitung, die Kaltwasserabzugsleitungen über eine zweite Verbindungsleitung und die Warmwasserabzugsleitungen über eine dritte Verbindungsleitung jeweils miteinander verbunden sind. Vorteilhaft sind die Kaltwasserabzugsleitungen an eine Vorlaufleitung des Ladekreises und die Warmwasserzuleitungen an die Rüeklaufleitung des Ladekreise angeschlossen. Besonders zweckmäßig zur Erreichung einer maximalen Leistung der Schichtenspeicheranordnung ist es, wenn die Verrohrung beziehungsweise das Anschließen der einzelnen Speicherbehälter derart ausgeführt ist, dass alle Strömungswege durch die Speicherbehälter im Wesentlichen den gleichen Strömungswiderstand aufweisen, d.h., die Verbindungsleitungen besitzen im Wesentlichen die gleiche Länge und im Wesentlichen den gleichen Querschnitt. Dadurch wird gewährleistet, dass die einzelnen Speicherbehälter im Speicherladebetrieb im Wesentlichen mit gleichen Wassermengen versorgt werden. Die Einbindung der Kaltwasserzuleitung außerhalb der Speicherbehälter vereinfacht die Verrohrung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schichtenspeicheranordnung.
Die Schichtenspeicheranordnung weist bspw. drei zylindrische Speicherbehälter 11, 12, 13 mit jeweils einem oberen Bereich 11.1, 12.1, 13.1 sowie jeweils einem unteren Bereich 11.2, 12.2, 13.2 auf. Die Speicherbehälter 11, 12, 13 sind an eine Brauchwasserleitung 15, eine Kaltwasserzuleitung 16 und an einen Ladekreis 20 angebunden. Der Ladekreis 20 umfasst einen Sekundärwärmetauscher 21 mit einer Primärseite 22 und einer Sekundärseite 23. An die Sekundärseite 23 ist der Ladekreis 20 mit einer Vorlaufleitung 24 und einer Rücklaufleitung 25 angeschlossen. Die Primärseite 22 ist in einen Heizkreis 26 mit einem Primärwärmetauscher 27, einem 3-Wege-Ventil 28 und einer Heizkreis-Umwälzpumpe 29 eines Heizgerätes eingebunden.
Von der Vorlaufleitung 24 des Ladekreises 20 führt in jeden Speicherbehälter 11, 12, 13 eine Warmwasserzuleitung 31.1, 31.2, 31.3, die mit ihren Mündungsöffnungen jeweils in den oberen Bereich 11.1, 12.1, 13.1 münden. Die Warmwasserzuleitungen 31.1, 31.2, 31.3 sind untereinander mittels einer ersten Verbindungsleitung 34 verbunden und an die Vorlaufleitung 24 des Ladekreises 20 angeschlossen. Aus den unteren Bereich 11.2, 12.2, 13.2 der Speicherbehälter 11, 12, 13 führt jeweils eine Kaltwasserabzugsleitung 32.1, 32.2, 32.3 heraus, die mittels einer zweiten Verbindungsleitung 35 miteinander verbunden sind. Die Kaltwasserabzugsleitungen 32.1, 32.2, 32.3 und die zweite Verbindungsleitung 35 sind an die Rücklaufleitung 25 des Ladekreises 20 angeschlossen. In die Rücklaufleitung 25 ist außerdem eine Umwälzpumpe 37 eingebunden. Aus dem oberen Bereich 11.1, 12.1, 13.1 führt außerdem jeweils eine Warmwasserleitung 33.1, 33.2, 33.3 heraus, die mittels einer dritten Verbindungsleitung 36 zusammengeführt und mit der Brauchwasserleitung 15 verbunden sind. Die Brauchwasserleitung 15 führt zu mindestens einer Zapfstelle eines nicht dargestellten Brauchwassernetzes.
Die an ein Trinkwassernetz angeschlossene Kaltwasserzuleitung 16 ist in Strömungsrichtung des Ladekreises 20 vor der Umwälzpumpe 37 mit der Rücklaufleitung 25 verbunden, so dass die Kaltwasserzuleitung 16 über die Kaltwasserabzugsleitung 32.1, 32.2, 32.3 in den unteren Bereich 11.2, 12.2, 13.2 der Speicherbehälter 11, 12, 13 führt. Da durch entfällt ein separater Anschluss für die Kaltwasserzuleitung 16 an jedem Speicherbehälter 11, 12, 13. Schließlich führt eine Zirkulationsrückleitung 38 zurück in die Rücklaufleitung 25, wobei in die Zirkulationsrückleitung 38 ein Ausdehnungsgefäß 39 eingebunden ist. In der Kaltwasserzuleitung 16 ist außerdem ein Durchflusssensor 44 angeordnet, der bspw. als Turbine ausgebildet ist und als Wasserschalter ein Signal beim Zapfen von Warmwasser an der Brauchwasserleitung 15 liefert. Die Speicherbehälter 11, 12, 13 sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 40 untergebracht. In dem Gehäuse 40 ist zweckmäßigerweise auch das Ausdehnungsgefäß 39 und/oder die Umwälzpumpe 37 angeordnet. Die Speicherbehälter 11, 12, 13 können jedoch auch durch drei in einem Behälter ausgebildete Kammern gebildet sein.
Im unteren Bereich 11.2 des ersten Speicherbehälters 11 ist außerdem ein erster Temperaturfühler 41 angeordnet. Ein zweiter Temperaturfühler 42 befindet sich in der Vorlaufleitung 24 in der Nähe des Sekundärwärmetauschers 21. Schließlich ist ein dritter Temperaturfühler 43 im Heizkreis 26 in Strömungsrichtung unmittelbar benachbart zum Primärwärmetauscher 27 positioniert.
Die beschriebene Verrohrung der Speicherbehälter 11, 12, 13 mit den Warmwasserzuleitungen 31.1, 31.2, 31.3, den Kaltwasserabzugsleitungen 32.1, 32.2, 32.3, den Warmwasserabzugsleitungen 33.1, 33.2, 3.3 und den Verbindungsleitungen 34, 35, 36 bildet eine hydraulische Parallelschaltung der einzelnen Speicherbehälter 11, 12, 13 aus. Dadurch ist es möglich, dass beim Zapfen von Warmwasser an der Brauchwasserleitung 15 aus jedem oberen Bereich 11.1, 12.1, 13.1 jedes einzelnen Speicherbehälters 11, 12, 13 warmes Wasser entnommen wird und dabei nur die entnommene Warmwasserschicht durch den Ladekreis 20 wieder erwärmt beziehungsweise ersetzt werden muss. Zweckmäßig für die parallel geschaltete Anordnung der Speicherbehälter 11, 12, 13 ist, dass alle Strömungswege durch die Speicherbehälter 11, 12, 13 im Wesentlichen den gleichen Strömungswiderstand aufweisen, d.h., dass die Leitungen 31.1 bis 31.3, 32.1 bis 32.3 und 33.1 bis 33.3 sowie die Verbindungsleitungen 34, 35, 36 jeweils im Wesentlichen die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt aufweisen. Diese hydraulische Schaltung wird auch als Tichelmann-Prinzip bezeichnet.
Beim Zapfen von Brauchwasser wird an der nicht dargestellten Zapfstelle Warmwasser entnommen, das aus dem oberen Bereich 11.1, 12.1 13.1 der einzelnen Speicherbehälter 11, 12, 13 in gleichen Mengen abfließt. Gleichzeitig drückt über die Kaltwasserabzugsleitungen 32.1, 32.2, 32.3, die die Funktion der Kaltwasserzuleitung übernehmen, kaltes Wasser in den jeweiligen unteren Bereich 11.2, 12.2, 13.2 nach.
Wird vom ersten Temperaturfühler 41 am unteren Bereich 11.1 des ersten Speicherbehälters 11 die Unterschreitung einer vorgegebenen Solltemperatur registriert, wird die Umwälzpumpe 37 des Ladekreises 20 in Betrieb gesetzt und ein Ladevorgang eingeleitet. Dabei wird über die Kaltwasserabzugsleitungen 32.1, 32.2, 32.3 kaltes Wasser aus den unteren Schichten über die Vorlaufleitung 24 abgezogen, im Sekundärwärmespeicher 21 erwärmt und über die Rücklaufleitung 25 und die Warmwasserzulaufleitungen 31.1, 31.2, 31.3 jeweils in die oberen Bereiche 11.1, 12.1, 13.1 der Speicherbehälter 11, 12, 13 wieder eingeleitet.

11, 12, 13: Speicherbehälter
11.1, 12.1, 13.1: unterer Bereich
11.2, 12.2, 13.2: oberer Bereich
15: Brauchwasserleitung
16: Kaltwasserzuleitung
20: Ladekreis
21: Sekundärwärmetauscher
22: Primärseite
23: Sekundärseite
24: Vorlaufleitung
25: Rücklaufleitung
26: Heizkreis
27: Primärwärmetauscher
28: 3-Wege-Ventil
29: Heizkreis-Umwälzpumpe
31.1 bis 31.3: Warmwasserzuleitung
32.1 bis 32.3: Kaltwasserabzugsleitung
33.1 bis 33.3: Warmwasserabzugsleitung
34: erste Verbindungsleitung
35: zweite Verbindungsleitung
36: dritte Verbindungsleitung
37: Umwälzpumpe
38: Zirkulationsrückleitung
39: Ausdehnungsgefäß
40: Gehäuse
41: erster Temperaturfühler
42: zweiter Temperaturfühler
43: dritter Temperaturfühler
44: Strömungssensor

Claims

Schichtenspeicheranordnung zur Brauchwassererwärmung mit mindestens zwei Speicherbehältern (11, 12, 13) mit jeweils einem oberen Bereich (11.1, 12.1, 13.1) und einem unteren Bereich (11.2, 12.2, 13.2), wobei dem unteren Bereich (11.2, 12.2, 13.2) eine Kaltwasserabzugleitung und dem oberen Bereich (11.1, 12.1, 13.1) eine Warmwasserzuleitung und eine an eine Brauchwasserleitung angeschlossne Warmwasserabzugsleitung zugeordnet ist, und wobei die einzelnen Speicherbehälter (11, 12, 13) an einen Ladekreis (20) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden einzelnen Speicherbehälter (11, 12, 13) eine Kaltwasserabzugsleitung (32.1, 32.2, 32.3), eine Warmwasserzuleitung (31.1, 31.2, 31.3) und eine Warmwasserabzugsleitung (33.1, 33.2, 33.3) führt, so dass die Speicherbehälter (11, 12, 13) mittels einer hydraulischen Parallelschaltung verbunden sind.
Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwasserzuleitungen (31.1, 31.2, 31.3) über eine erste Verbindungsleitung (34), die Kaltwasserabzugsleitungen (32.1, 32.2, 32.3) über eine zweite Verbindungsleitung (35) und die Warmwasserabzugsleitungen (33.1, 33.2, 33.3) über eine dritte Verbindungsleitung (36) jeweils miteinander verbunden sind.
Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwasserabzugsleitungen (32.1, 32.2, 32.3) an eine Vorlaufleitung (24) und die Warmwasserzuleitungen (31.1, 31.2, 31.3) an eine Rücklaufleitung (25) des Ladekreise (20) angeschlossen sind.
Schichtenspeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwasserzuleitungen (31.1, 31.2, 31.3), die Kaltwasserabzugsleitungen (32.1, 32.2, 32.3), die Warmwasserabzugsleitungen (33.1, 33.2, 3.3) jeweils für jeden einzelnen Speicherbehälter (11, 12, 13) im Wesentlichen den gleichen Strömungswiderstand aufweisen.
Schichtenspeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwasserzuleitung (16) außerhalb der Speicherbehälter (11, 12, 13) mit der zweiten Verbindungsleitung (35) oder der Rücklaufleitung (25) des Ladekreises (20) verbunden ist.