DE19526862A1 - Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem Gegenstromwärmetauscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte und über eine Warmwasserleitung entnehmbare Brauch­ wasser, wobei ein Strömungskanal als schraubenförmig auf einem Innenmantel aufgewickelte Rohrschlange ausgebildet ist, deren von einem Außenmantel um­ schlossene Windungen zwischen sich und den beiden Mänteln den anderen Strö­ mungskanal einschließen.

Um mit Hilfe der fühlbaren Wärme des Heizmediums einer Fernheizanlage Brauch­ wasser vorteilhaft erwärmen zu können, ist es bekannt, den Wärmetauscher als Durchlauferhitzer auszubilden, so daß zufolge des Wärmeaustausches zwischen strömenden Medien die jeweils günstigsten Verhältnisse hinsichtlich des Wärmeüber­ ganges eingehalten werden können. Einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dabei, wenn der Wärmetauscher einen Innen- und einen Außenmantel und wenig­ stens eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrschlange aufweist, deren Windun­ gen zwischen dem Innen- und dem Außenmantel eingeschlossen sind und die zwischen sich und dem Innen- und dem Außenmantel einen zusätzlichen Strömungs­ kanal bilden, so daß beispielsweise das Brauchwasser durch die Rohrschlange und im Gegenstrom dazu das Heizmedium in dem sich zwischen den Windungen der Rohrschlange ergebenden Strömungskanal geführt werden. Nachteilig bei solchen Gegenstromwärmetauschern ist im Vergleich zu Warmwasserspeichern allerdings, daß sich aufgrund des begrenzten Wärmeangebotes durch das Heizmedium eine Beschränkung für die in der Zeiteinheit entnehmbare Warmwassermenge ergibt. Warmwasserspeicher bedingen unabhängig davon, ob sie über einen solchen Gegen­ stromwärmetauscher gespeist werden oder zur Erwärmung des Wassers im Wärme­ austausch mit einem Heizmedium eine Rohrschlange für das Heizmedium aufweisen, insbesondere bei einer im allgemeinen geforderten Begrenzung der Rücklauftempera­ tur des Heizmediums eine Temperaturschichtung des Brauchwassers, die die Gefahr einer Legionellenbildung mit sich bringt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums zu schaffen, die die Vorteile eines Gegenstromwärmetauschers mit den Vorteilen eines Warmwasserspeichers verbindet, ohne die jeweiligen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Windungen der Rohrschlange die den Innen­ mantel bildende Umfangswand eines Warmwasserspeichers umschließen, daß der Strömungskanal für das Brauchwasser mit seinem warmen Ende im Warmwasser­ speicher mündet und daß die Warmwasserleitung an den Warmwasserspeicher angeschlossen ist.

Aufgrund dieser Maßnahmen wird zunächst das aus der Kaltwasserleitung dem Gegenstromwärmetauscher zuströmende Brauchwasser durch das Heizmedium erwärmt, bevor es in den Warmwasserspeicher fließt. Da die Umfangswand des Warmwasserspeichers außerdem eine Wärmetauscherfläche zwischen dem Brauch­ wasser im Warmwasserspeicher und dem Heizmedium bildet, das zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und dem Außenmantel des Gegenstrom­ wärmetauschers strömt, kann das Brauchwasser im Wärmespeicher unabhängig von einer Wasserentnahme über die an den Warmwasserspeicher angeschlossene Warm­ wasserleitung erwärmt werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß das Brauchwasser im Warmwasserspeicher ein vorgegebenes Temperaturniveau nicht unterschreitet. Damit ist eine wirtschaftliche Ausnützung des Wärmeangebotes durch das Heizmedium gewährleistet, und zwar unter Berücksichtigung einer gegebe­ nenfalls geforderten Temperaturbegrenzung für den Rücklauf des Heizmediums. Dazu kommt, daß der vom Heizmedium erwärmte Ringraum zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und der Außenwand des Gegenstromwärmetauschers Wärmeverluste des Warmwasserspeichers verhindert, so daß mit einer üblichen den Gegenstromwärmetauscher außen umschließenden Wärmedämmung die Wärmever­ luste sehr niedrig gehalten werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums in einem schematischen Axialschnitt gezeigt.

Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Warmwasserspeicher 1, auf dessen Umfangswand 2 eine Rohrschlange 3 schraubenförmig so aufgewickelt ist, daß zwischen den einzelnen Windungen 4 ein axialer Abstand verbleibt. Da die Windungen 4 der Rohrschlange 3 von einem Außenmantel 5 umschlossen sind, ergibt sich zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 und den beiden Mänteln 2 und 5 ein zusätzlicher Strömungskanal 6, der den Warmwasserspeicher 1 ebenfalls schraubenlinienförmig umschließt. Der durch die Rohrschlange 3 gebildete Strö­ mungskanal 7 und der zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 erhaltene Strömungskanal 6 ergeben einen Gegenstromwärmetauscher 8. Zu diesem Zweck ist die Rohrschlange 3 an ihrem unteren Ende an eine Kaltwasserleitung 9 angeschlos­ sen und mündet im Bereich des oberen Endes über eine Speiseleitung 10 im Warm­ wasserbehälter 1, aus dem das Warmwasser durch eine Warmwasserleitung 11 entnommen werden kann, die über ein Mischventil 12 mit der Kaltwasserleitung 9 zur Temperaturregelung des entnommenen Warmwassers verbunden ist. Das Heizmedi­ um einer Fernheizung, üblicherweise Heißwasser, wird über eine Vorlaufleitung 13 oben dem Strömungskanal 6 zugeführt und fließt im Gegenstrom zum Brauchwasser in der Rohrschlange 6 zwischen den Windungen 4 der Rohrschlange 3 schraubenför­ mig um den Warmwasserspeicher 1 nach unten wo es über die Rücklaufleitung 14 wieder abgeführt wird. Die Rücklaufleitung 14 ist mit einem Temperaturbegrenzungs­ ventil 15 versehen, das den Rücklauf sperrt, wenn die Rücklauftemperatur des Heizmediums über einem voreingestellten Wert liegt.

Wird dem Warmwasserspeicher 1 über die Warmwasserleitung 11 Warmwasser entnommen, so fließt Brauchwasser über den Gegenstromwärmetauscher 8 in den Warmwasserspeicher 1 nach. Das aus der Kaltwasserleitung 9 nachfließende Brauch­ wasser wird im Gegenstrom mit dem Heizmedium durch Wärmeaustausch erwärmt, wobei sich aufgrund der vergleichsweise großen Wärmetauscherflächen zwischen den Strömungskanälen 6 und 7 ein vorteilhafter Wärmeübergang ergibt. Das Sperren der Warmwasserleitung 11 ist jedoch nicht zwangsläufig mit dem Ende der Warmwasser­ erwärmung verbunden. Liegt nämlich die Rücklauftemperatur des Heizmediums unter dem Ansprechwert des Temperaturbegrenzungsventils 15, so durchströmt das Heizmedium auch nach der Warmwasserentnahme dem Gegenstromwärmetauscher 8, um nunmehr über die Umfangswand 2 des Warmwasserspeichers 1 das Brauch­ wasser im Warmwasserspeicher zu erwärmen, bis aufgrund der steigenden Brauch­ wassertemperatur die Rücklauftemperatur des Heizmediums die Ansprechtemperatur des Temperaturbegrenzungsventils 15 erreicht. Die Brauchwassererwärmung kann erst wieder einsetzen, wenn zufolge einer Brauchwasserentnahme oder einer Ab­ kühlung des gespeicherten Brauchwassers die Rücklauftemperatur des Heizmediums unter den Ansprechwert des Temperaturbegrenzungsventiles 15 fällt.

Durch die konstruktive Maßnahme, die Rohrschlange 3 des Gegenstromwärmetau­ schers 8 auf die Umfangswand des Warmwasserspeichers 1 aufzuwickeln, wird somit ein zusätzlicher Wärmeaustausch zwischen dem Heizmedium und dem Brauchwasser im Warmwasserspeicher 1 ermöglicht, wodurch die Vorteile eines Durchlauferhitzers mit den Vorteilen eines Warmwasserspeichers verbunden werden können. Dazu kommen geringe Wärmeverluste, weil der vom Heizmedium erwärmte Gegenstrom­ wärmetauscher 8, der in üblicher Weise von einer lediglich strichpunktiert angedeute­ ten Wärmedämmung 16 umschlossen ist, größere Wärmeverluste verhindern hilft.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, beste­ hend aus einem Gegenstromwärmetauscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte und über eine Warmwasserleitung entnehmbare Brauchwasser, wobei ein Strömungskanal als schraubenförmig auf einem Innenmantel aufgewickelte Rohrschlange ausgebildet ist, deren von einem Außenmantel umschlossene Windungen zwischen sich und den beiden Mänteln den anderen Strömungskanal einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (4) der Rohrschlange (3) die den Innenmantel bildende Umfangs­ wand (2) eines Warmwasserspeichers (1) umschließen, daß der Strömungskanal (7) für das Brauchwasser mit seinem warmen Ende im Warmwasserspeicher (1) mündet und daß die Warmwasserleitung (11) an den Warmwasserspeicher (1) angeschlossen ist.