DE2710139A1

DE2710139A1 - Vorrichtung zum erhitzen von brauchwasser in einem fluessigkeitsgefuellten speicherkessel

Info

Publication number: DE2710139A1
Application number: DE19772710139
Authority: DE
Inventors: Otto Ing Grad Kreibaum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1977-03-09
Publication date: 1978-09-14

Description

Otto Kreibaum, 3216 Salzhemmendorf 2, Orteteil Lauenstein

Vorrichtung zum Erhitzen von Brauchwasser in einem fltiaaigkeitageftlllten Speicherkesael

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von Brauchwaaaer und ggf· von Heizungsflüssigkeit in einem flUaaigkeitagefUllten Speicherkeaael der einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einer hoch temperierten Wärmequelle (beiapielaveiae «ine Brennkammer für foaaile Brennetoffe) •ine elektriache Heizeinrichtung oder einen Wärmetaueeher für Fernwärme auf daβ Brauchwaaaer bzw· die Heizungaflüaaigkelt enthält. Da diese und ähnliche Energieformen knapper und teurer werden, besteht der Yiunech, auf dieae Energiequellen nach Möglichkeit zu verzichten.

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BANK: DRESONER BANK. HAMBURQ, 4 09044· (BLZ 200 SOD 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 147807-200 · TELEGRAMM: SPECHTZIES

Es stehen zwar Wärmequellen zur Verfugung, deren Ausnutzung, bis auf Investitionskosten, im vesentliehen kostenlos ist. Solche Wärmequellen sind z.B. die Sonnenenergie, Erdwärme, Abfallvärme von Klima- und Kühlgeräten, verbrauchte Warmluft aus Raunen und warme Abwässer. Auch die durch Wärmepumpen gewonnene Wärme durch Abkühlung z.B. der Außenluft ist relativ billig, obwohl für den Betrieb der Wärmepumpe Energie aufgewendet werden muß· Alle diese Wärmequellen haben jedoch den Nachteil, daß sie normalerweise nur eine verhältnismäßig geringe Temperatur liefern oder haben. So wird, insbesondere in Ländern wie Deutschland, die in den gemäßigten Klimazonen liegen, nur für einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil des Jahres mit Hilfe von Solar-Kollektoren eine Temperatur erreicht werden, die zur Beheizung des Brauchwassers auf eine gewünschte Temperatur von ungefähr k$ bis 7ο ausreicht. Es ist zwar möglich, die an Tagen mit günstigen Sonnenscheinbedingungen gewonnene Wärme in Langzeitspeichern aufzunehmen und für die Verwendung an solchen Tagen zu speichern, bei denen die Solar-Kollektoren keine Wärme zu liefern vermögen· Solche Langzeitspeicher müssen jedoch in den gemäßigten Zonen eine beträchtliche Größe haben, so daß Probleme der Unterbringung und Wärmeverluste durch Abstrahlung der großen Oberfläche entstehen. Außerdem erfordern diese Langzeitspeicher wegen ihrer Größe beträchtliche Investitionskosten, so daß sie ebenfalls unwirtschaftlich sind«

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß - abgesehen von Spezialfallen z.B. in heißen und sonnenaeheinreichen Gebieten - eine wirtschaftliche Erwärmung der in Gebäuden benötigten Fluide auf die gewünschte Temperatur durch niedrig temperierte Wärmeenergie alleine nicht möglich ist.

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Es kann vielmehr wirtschaftlicher sein, neben der Ausnutzung der niedrig temperierten Wärmeenergie eine Zusatzbeheizung der Fluide mit Öl, Gas, elektrischer Energie, Fernwärme oder anderen konventionellen Energieträgern vorzusehen« Die Fluide können dabei z.B. Brauchwasser, Heizungswasser oder Heizungsluft sein.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Erhitzen von Brauchwasser und ggf. weiteren in Gebäuden benutzen Fluiden, die mäßigen Invest!tonsaufwand verlangt und eine besolders wirtschaftliche Betriebsweise ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß in dem Speicherkessel unterhalb des für die Wärmeübertragung von der hoch temperierten Wärmequelle vorgesehenen Wärmetauschers, der im folgenden als zweiter Wärmetauscher bezeichnet wird, ein erster Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einem niedrig temperierten Wärmeträger auf das Brauchwasser, bevor dieses dem zweiten Wärmetauscher zugeführt ist, angeordnet ist. Als niedrig temperierter Wärmeträger kommt in erster Linie das Medium einer Solar-Kollektoranlage in Betracht.

Ferner ist die Ausnutzung anderer Wärmequellen mit relativ geringer Temperatur wie z.B. warme Abwässer, Abfallwärme aus Kühlkreislaufen usw. möglich.

Ein solcher Speicherkessel führt unter vielen Bediigingen zu einer wirtschaftlichen Ausnutzung der Energie des niedrig temperierten Wärmeträgers· Wenn der Wärmeträger eine Temperatur hat, die größer oder gleich der gewünschten Brauchwassertemperatur ist, wird die Flüssigkeit im

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Speicherkessel und, direkt oder indirekt über die SpeicherflUssigkeit, da· Brauchwasser von der V/arm*energie des Wärmeträger· aufgeheizt. Durch die Flüssigkeit de· Speicherkessels wird die »arme auch gespeichert, so daß auch zu Zeiten, in denen der Wärmeträger eine niedrigere Temperatur al· die gewünschte Brauchwassertemperatur hat» wie z.B. zu Zeiten verminderter Sonneneinstrahlung, eine gewisse Wärmemenge im Wärmetauscher gespeichert ist, die an das Brauchwasser abgegeben wird.

Die Wärmeenergie des niedrig temperierten Wärmeträgers wird jedoch nicht nur ausgenutzt, solange dieser eine Temperatur hat, dl· höher als die gewünschte Brauchwassertemperatur ist. Wenn Brauchwasser abgezapft wird, strömt kaltes

ersten ^ö * *

Brauchwasser an dem Wärmetauscher nach· Solange der niedrig temperierte Wärmeträger eine Temperatur hat, die höher ist als die de· kalten Brauchwassers wird dieses beim Einströmen in den ersten Wärmetauscher vorgewärmt. Es gelangt also in den oberen Teil des Speicherkessels mit einer höheren Temperatur, so daß es dort entsprechend weniger Wärme entnimmt, ÜB auf die gewünschte Endtemperatur zu kommen. Da die erwärmte SpeicherflUssigkeit nach oben steigt, wird auf diese Weise noch nach einer Verminderung der Energiezufuhr durch den Wärmeträger für eine verhältnismäßig lange Zeit eine genügende Erwärmung des Brauchwassers im oberen Teil de· Speicherkessele stattfinden. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit im oberen Teil des Speicherkeesel· ao weit abgekühlt iat, daß das hindurchfließende Brauchwasser nicht mehr genügend erwärmt wird, kann der Brenner eingeschaltet werden. Dadurch werden der Teil der SpeioherflUaeigkeit, der eich über oder neben der Brennkammer befindet, und das dort im zweiten Wärmetauscher befindliche Brauchwasser aufgeheizt. Die im unteren Teil

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des Speicherkaseels befindlichen Flüssigkeiten werden

dabei durch den zweiten Wärme tauscher jedoch nicht

erwärmt·

Der Wärmeträger kann daher auch bei verhältnismäßig niedriger Temperatur weiter Wärme energie|an Speicher flüssigkeit und Brauchwasser im unteren Teil abgeben· Das Brauchwasser wird auf diese Weise, bevor es in den von der hoch temperierten Wärmequelle erwärmten zweiten Wärmetauscher eintritt, vor« gewärmt· Es können daher durch den erfindungsgemäßen Speicher· kessel Energiekosten für die hoch temperierte Wärmequelle gespart werden, solange die Temperatur des niedrig temperierten Wärmeträgers über der Temperatur des Brauchwassers liegt, mit der dieses in den Wärmeaustauscher eintritt.

Wegen der natürlichen Temperaturschichtung ist die Temperatur der Speicherflüssigkeit am Boden des Speicherkessels am niedrigsten· Der Wärmeträger vermag hier daher auch beiniedrigen Temperaturen noch Wärme abzugeben wenn gemäß der Erfindung die von dem Wärmeträger bespülten Wärmeaus tauecnflachen des ersten Wärmeaustauschers in der Nähe des Bodens des Speicherkessels angeordnet sind·

Es lassen sich im Prinzip zwei verschiedene Betriebszustände der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheiden« Wenn der niedrig temperierte Wärmeträger Temperaturen liefert, die mindestens der gewünschten Brauchwassertemperatur entsprechen, kann auf den Betrieb des Brenners als hochtemperierter Wärmequelle verzichtet werden. Der gesamte Inhalt des Speicherkessels steht dann für die Speicherung der von dem niedrig temperierten Wärmeträger übernommenen Wärme zur Verfügung. Wenn die Temperatur des niedrig temperierten Wärmeträgers unter der gewünschten Brauchwassertemperatur liegt, wird das Brauchwasser nur so weit vorge-

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wärmt, wie dies bei der jeweiligen Temperatur des Wärmeträgers möglich ist, und gelangt dann in den oberen Teil des Speicherkessele, um dort von der hochtemperierten Wärmequelle (Brennkammer) auf die Endtemperatur gebracht zu werden· Um auch im letzteren Fall die insbesondere bei der Nutzung Solar-Kollektoren periodisch eintÄffende, niedrig temperierte Wärmeenergie zu nutzen, ist es vorteilhaft, nicht nur denjenigen Teil des Speicherkessels, in welchem das Brauchwasser seine Endtemperatur erreichen soll, als Wärmespeicher auszubilden, sondern auch den unteren Bereich des Speicherkessels in welchem das Brauchwasser vorgewärmt wird.

Für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist es im Prinzip gleichgültig, ob der Speicherkessels von dem Brauchwasser, dem Wärmeträgermedium, einer gleichfalls in dem Speicherkessel zu erhitzenden Heizungsflüssigkeit oder einem gänzlich anderen Medium gefüllt ist, sofern nur die Höhenanordnung der jeweiligen Wärmeaustauscher zur Ausnutzung der Temperaturschichtung der SpeicherflUssigkeit gewahrt ist. Es ist nämlich nicht notwendig, daß in dem ersten Värmeaus-, tauscher zur Übertragung der Wärme von dem niedrig temperierten Medium auf das Brauchwasser dieses Medium und das Brauchwasser dieselben Wärmeaustauscherflächen bespülen· Vielmehr kann die Wärmeübertragung über verschiedene Wärmeaustauscherflächen geschehen, wobei die Wärme von den Wärmeaustauscherflachen zunächst an die SpeicherflUssigkeit und von dieser anschließend an das Brauchwasser abgegeben wird. Entsprechendes gilt für die Wärmeübertragung von der hoch temperierten Wärmequelle (Brennkammer) auf das Brauchwasser, die gleichfalls direkt oder über Vermittlung der SpeicherflUssigkeit geschehen kann. Wenn das Brauchwasser als Speicherflüssig-

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keit benutzt wird, läßt man das Brauchwasser zweckmäßigerweise unten (unterhalb des zweiten Wärmeaustauschers) in den Speicherkessel eintreten. Es erwärmt sich dann am zweiten Wärmetauscher, wird oberhalb desselben und unterhalb des zweiten Wärmeaustauschers gespeichert, um anschließend ggf. durch den letzteren auf Endtemperatur gebracht zu werden und den Speicher am oberen Ende wieder zu verlassen. Wenn der niedrig temperierte Wärmeträger als SpeicherflUssigkeit verwendet wird, läßt man diesen unterhalb des ersten Wärmetauschers ein- und austreten, so daß der Strom des niedrig temperierten Wärmeträgers lediglich den ersten Wärmetauscher durchzieht und der obere Bereich des Speicherkessele mit dem zweiten Wärmetauscher passiv von diesem Medium gefüllt ist. In diesem oberen Bereich dient es lediglich als Speichermedium und zur Übertragung der Wärme von der hoch temperierten Wärmequelle auf die von dem Brauchwasser berührten Wärmeaustauschflachen« Dabei läßt man den niedrig temperierten Wärmeträger vorteilhafterweise am oberen Ende des als Vorwärmspeicher dienenden unteren Bereiche des Speicherkessels eintreten und am unteren Ende dieses Bereichs wieder austreten. Die Warmeaustauschflächen zur Vorwärmung des Brauchwassers sind dann zweckmäßigerweise an oberen Ende dieses Bereichs vorgesehen oder befinden sich in diesem Bereich in Gegenstromanordnung, damit das Brauchwasser diesen Bereich mit der höheren Zulauftemperatur des niedrig temperierten Wärmeträgers verlassen kann«

Es können auch Einrichtungen zur Erwärmung weiterer Medien in dem Speicherkessele vorgesehen sein. Insbesondere handelt es sich dabei um die Erhitzung von Heizungsflüssigkeit. Da die Rücklauftemperatur der Heizungsflüssigkeit verhältnismäßig hoch liegt im Vergleich mit der Zulauftemperatur des

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Brauchwasser·, läßt man die Heizungeflüesigkeit zweckmäßigerweise oberhalb des Bereiche eintreten, in welchem der Wärmeaustausch mit dem niedrig temperierten Wärmeträger stattfindet. Es sind deshalb zweckmäßigerweise Wärmeaustauschflachen zur Erwärmung von Heizungsflüesigkeit bei oder oberhalb der hoch temperierten Wärmequelle vorgesehen.

Dieses Prinzip für die Anordnung der Erwärmungsflächen für Heizungsflüssigkeit gilt auch dann, wenn als Speicherflüssigkeit die Heizungsflüesigkeit verwendet wird. In diesem Fall läßt man die Heizungeflüssigkeit unterhalb des zweiten Wärmetauschers, Jedoch oberhalb des ersten Wärmetauschers und des zugehörigen Teils des Speicherraums, in den Speicherkessel eintreten, während der Erwärmung nach oben steigen und schließlich am Kopf des Behälters wieder austreten.

Für einen mit Brauchwasser gefüllten Speicherkessel müssen edle Werkstoffe verwendet werden. Es kann daher günstiger sein, den Speicherkessel mit einer Flüssigkeit zu füllen, die einem geschlossenen Kreislauf angehört und ggf. mit KorrosionsSchutzmitteln versetzt ist.Es wäre auch möglich, den Speicherkessel mit einer separaten Flüssigkeit zu füllen, die an keinem der genannten Kreisläufe teilnimmt, und den niedrig temperierten Wärmeträger ., die Heizungsflüssigkeit und das Brauchwasser durch Wärmeaustauscher durch diese Flüssigkeit hindurchzuleiten. Zur Vermeidung der WärmeUbertragungsverluste ist es jedoch zweckmäßiger, als SpeicherflUssigkeit den niedrig temperierten Wärmeträger oder die Heizungsflüesigkeit vorzusehen.

Der Wärmeinhalt des Speicherkessels kann besser genutzt werden, wenn sich die wärmeren oberen Flüssigkeitsschichten im Speicher· kessel nicht mit kälteren unteren Schichten vermischen.

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Die Zulauf- und Ablaufleitungen für die Flüssigkeit im Speicherkessel sowie auch die Wärtneaustauschflächen können daher so ausgebildet sein, daß ein Mischeffekt möglichst vermieden wird. Die Zulaufleitungen können im Inneren des Speicherkessels z.B. in mit einer Vielzahl von Bohrungen versehene, am Ende geschlossene Rohre übergehen, aus denen die Flüssigkeit gleichmäßig austritt.

Um eine Verwirbelung des Speichermediums gänzlich auszuschließen, kann es notwendig sein, eine Trennplatte zwischen den oberen Bereich des Speicherkessels, der den zweiten Wärmetauscher enthält und dem unteren Bereich des Speicherkessels, der den ersten Wärmetauscher enthält (Brauchwasser-Vorwärmung) anzuordnen. Diese Trennplatte erhält ggf. eine kleine «Öffnung, die den Druckausgleich gewährleistet. Der Wärmeübergang erfolgt durch die Trennplatte. In diesem Fall kann keine Verwirbelung des Mediums entstehen.

Wenn der niedrig temperierte Wärmeträger die Flüssigkeit im Speicherkessel nicht genügend aufheizt, muß die Heizeinrichtung von Zeit zu Zeit zur Erreichung einer genügenden Temperatur der genutzten Flüssigkeiten eingeschaltet werden. Ub die Bedienung zu vereinfachen und um eine gleichmäßige Temperatur des genutzten Wassers zu erreichen, können Fühler für die Temperatur der im Speicherkessel über der hoch temperierten Wärmequelle befindlichen Flüssigkeit zum Steuern der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Temperatur der den Speicherkessel verlassenden Flüssigkeiten erreicht werden. Die Steuerung kann dabei so geschehen, daß die zu erreichende Temperatur z.B. entsprechend der Außentemperatur einstellbar ist. Dabei kann man drei Einstellstufen unterscheiden.

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Im Sommer wird im wesentlichen nur Brauchwasser benötigt, Ueizungswasser wird ausnahmsweise in geringer Menge und mit geringer Temperatur zur abendlichen Erwärmung benötigt. Venn man im oberen Speicherbereich eine Flüssigkeitstemperatur von 45 bis 5o einstellt, kann man diesen Wärmebedarf im allgemeinen ausschließlich mit Solar-Kollektoren zur Lieferung des niedrig temperierten Wärmeträgers decken. Diese Einstellung kann - mit Unterstützung des Brenners als hoch temperierter Wärmequelle - auch in der Übergangszeit noch ausreichend sein.

Bei normalen Wintertemperaturen ist eine Einstellung von 5o° bis 55 C zweckmäßig, die dann auch noch unter maßgeblicher Beteiligung der von den Solarkollektoren gelieferten Energie erreicht werden kann· Diese Temperaturetufe hat den Vorteil, daß der wesentliche Härteanteil des Brauchwassers noch gelöst bleibt und nicht zu Kalkansätzen führt.

Erfahrungsgemäß herrscht in unseren Breiten nur während weniger Winterwochen strenger Frost, der Heiztemperaturen von 6o° bis 65⁰C oder mehr verlangt. Dafür ist eine dritte Ein-_% stellstufe vorgesehen. Temperaturfühler, die auf diese Temperaturetufen eingestellt oder einstellbar sind, werden im oberen Bereioh des Speicherkessels zur Steuerung des Brenners vorgesehen»

Hingegen wird die Pumpe für den Kreislauf der Solar-Kollektoren bzw. für einen entsprechenden Kreis eines niedrig temperierten Wärmeträgers von der Temperatur im unteren Teil des Speicherkessels her gesteuert. Wenn die Temperatur in diesem Bereich höher liegt als die Temperatur im Kreislauf des niedrig temperierten Wärmeträgers,so wird der Kreislauf dieses Wärme-

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trägers abgeschaltet, um erneut eingeschaltet zu werden, wenn die Temperaturüifferenz positiv ist·

Die Größe des Speicherkessels sollte so bemessen sein, daß Zeiten geringerer Wärmeabgabe durch den niedrig temperierten Wärmeträger nach Möglichkeit Überbrückt werden und daß sich im Speicherkessel Schichten von Flüssigkeit mit verschiedener Temperatur ausbilden können. Letzteres kann auch ohne kostspielige und Platz beanspruchende große Speicherkessel dadurch erreicht werden, daß der Speicherkessel eine wesentlich größere Höhe als Breite besitzt. Zur Überbrückung von Zeiträumen mit geringerer Wärmezufuhr durch den Wärmeträger kann der Speicherkessel mit einer die Temperatur der darin befindlichen Flüssigkeiten über längere Zeit im wesentlich konstant haltenden Wärmeisolierung versehen sein.

Drei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Fig.1 bis der Zeichnung, in denen diese Ausführungsformen schematisch dargestellt sind, beschrieben.

In Fig.1 ist ein Speicherkessel 1 angedeutet, der mit einem _% Brenner 2 ausgerüstet ist. Dieser Brenner ist ungefähr in halber Höhe des Speicherkessels angeordnet und kann über nicht gezeigte Versorgungsleitungen mit Brennstoff versorgt werden. An seine Stelle können andere Heizeinrichtungen treten, z.B. ein elektrischer Heizer oder ein Wärmetauscher zur Übergabe von Fernwärme. Am^oden des Speicherkessele 1 ist die Zuführungsleitung 3, am oberen Ende die Entnahmeleitung k für das Brauchwasser angeordnet. Der Speicherkessel selbst ist bei dieser Ausführungsform mit Brauchwasser gefüllt. In der Nähe des Bodens des Speicherkessels 1 sind Wärmeaustauschflächen 5 angeordnet, die zu einem Solar-

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Kollektorkreielauf 6,7 mit Umwälzpumpe 8 gehören.

Zur Steuerung des Brenners 2 ist Im oberen Teil des Speicherkessels 1 ein entsprechend der gewünschten Temperature tufe ums cha It bar er F tülle r 9 vorgesehen. Ein weiterer Fühler Io befindet sich im unteren Teil des Speicherkessels 1 und dient zur Steuerung der Umwälzpumpe 8· Schließlich sind im Speicherkessel 1 noch Varmeaustauechflächen 11 über dem Brenner 2 vorgesehen, die über Leitungen 12 von der Heizungsflüssigkeit durchströmt werden«

Die Wirkungsweise ist die folgende. Das beispielsweise mit ca, 1o° eintretende Brauchwasser wird im unteren Bereich des Speicherkessel über die Wärmeaustauschflächen vom Wärmeträger des Solarkollektorkreislaufs erwärmt. Das erwärmte Wasser steigt dabei nach oben und kann durch die Leitung k entnommen werden. Wenn die Temperatur des Brauchwassers im unteren Bereich des Speicherkessels 1 einen bestimmten Wert überschreitet, wird, um eine Wärmeabfuhr zu den Solar-Kollektoren zu vermeiden, die Umwälzpumpe 8 abgeschaltet* Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn nicht nur die Temperatur der Flüssigkeit im Speicherkessel 1, sondern auch die Temperatur des Kollektors gemessen wird und wenn die Umwälzpumpe 8 immer dann abgeschaltet wird, wenn die Temperatur der Flüssigkeit im unteren Bereich des Speicherkessele fast gleich oder höher ist als die des Solarkollektorβ.

Bei starker Sonneneinstrahlung wird der Wärmebedarf des Brauch- und Heizwassere allein durch die von den Solar-Kollektoren gelieferte Wärme gedeckt. Ansonsten leistet diese einen wesentlichen Beitrag zur Erwärmung des Brauchwassers·

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Die Heizungeflüssigkeit vird durch die Leitungen 12 durch die Wärmeaustauschflächen 11 hindurchgeleitet und durch den Wärmekontakt mit dem erwärmten Brauchwasser erwärmt. Die Temperatur des Heizungswassers erreicht also ungefähr den gleichen Wert wie die des Brauchwassers. Zumindest in der Übergangszeit kann die Wärmeenergie, die im Brauchwasser gespeichert ist, das sich im Speicherkessel 1 befindet, zur kurzzeitigen Beheizung ausreichend sein. Wenn es für längere Zeiten erforderlich ist, die Heizzung einzuschalten, wie z.B. im Winter kann die Temperatur im oberen Bereich des Speicherkessel so weit absinken, daß der Brenner 2 über den Fühler 9 eingeschaltet wird. Die gewünschte Minimaltemperatur für Brauchwasser und Heizungsflüssigkeit wird durch entsprechende Einstellung des Fühlers 9 den» Wärmebedarf angepaßt.

In der Ausführungsform der Fig.2 wird der Wärmeträger des Solar-Kollektorkreislaufs über Leitungen 6 durch den Speicherkessel 1 geleitet. Der Wärmeträger wird dabei unterhalb des Brenners in den Speicherkessel eingeleitet und aus diesem herausgeleitet. In der in der Figur gezeigten Ausführungβ-form befindet sich' der Zulauf des Wärmeträgers zum Speicherkessel über dem Ablauf. Das Brauchwasser wird durch eine Zuleitung 3» durch unterhalb der Heizeinrichtung 2 befindliche Wärm· aus taue ch flächen 13, eine Verbindungsleitung 14 und durch weitere Wärmeaustauschflächen 15 geleitet, die sich oberhalb des Brenners 2 befinden. Von diesen Warmeaustauschflächen 15 vird das Wasser durch eine Leitung k aus dem Speicherkessel entnommen. Dabei wird das Wasser an den unteren Wärmeaustauschflächen 13 bis auf eine Temperatur erwärmt, die den des Wärmeträgere des Solarkollektorkreislaufes

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dieser Stelle entspricht. Dabei wird der Wärmeträger_y bevor er zu den Solar-Kollektoren zurückgeführt wird, im wesentlichen bis auf die Zulauftemperatur des Brauchwassers abgekühlt« An den oberen Wärmeaustauschflächen 15 wird das Brauchwasser weiter erwärmt. Dies geschieht entweder durch die im Solar-Kollektor aufgenommene Wärme des Wärmeträgers, wenn die Temperatur hoch genug ist, oder durch die Wärme der für diesen Zweck eingeschalteten Heizeinrichtung 2, die wie bei der AusfUhrungsform der Fig.1 über einen Fühler 9 gesteuert wird. Weitere Wärmeaustauschflächen 11 sind über Leitungen 12 mit dem Heizungekreislauf verbunden und haben im wesentlichen die gleichen Aufgaben, wie dies beim AusfUhrungsbeispiel der Fig.1 beschrieben wurde. Die Steuerung der Umwälzpumpe 8 kann durch in der Figur nicht gezeigte Fühler erfolgen, durch die z.B. die Umwälzpumpe dann abgeschaltet wird, wenn die Temperatur des im Speicherkessel befindlichen Mediums fast gleich oder größer ist als die Temperatur des Solar-Kollektors.

In der Ausführung·form der Fig.3 ist der Speicherkessel 1 mit Heizungsflüssigkeit gefüllt, die durch eine Leitung 16, die vorzugsweise in den Speicherkessel hinein verlängert und" dort zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers mit kleinen Bohrungen oder einer Prallplatte versehen ist, zugeführt wird. Durch die gleichmäßige Verteilung der Heizungsflüssigkeiten und durch die geringen Strömungsgeschwindigkeiten wird verhindert, daß Schichten verschiedener Temperatur im Speicherkessel 1 miteinander vermischt werden. Die Wasserführung der Leitung 16 wird so angeordnet, daß die rückfließende Heizungeflüssigkeit die möglicherweise kälteren Schichten der Flüssigkeit im Speicherkessel unterhalb der Leitung 16 nicht erwärmt bzw. vermischt.

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Die Heizungsflüssigkeit vird im Speicherkessel 1 entweder von der Wärme des Solar-Kollektorkreislaufs durch die von den Wärmeaustauschflächen 5 aufsteigende, erwärmte Flüssigkeit oder durch den Brenner 2 erwärmt« Die erwärmte Heizungsflüssigkeit wird durch eine Leitung 17 im oberen Teil des Speicherkessels entnommen. Die Einzelheiten des Solarkollektorkreislaufs und der Steuerung des Brenners und der Umwälzpumpe entsprechen denen, die im Zusammenhang mit Fig.1 beschrieben wurden. Das Brauchwasser wird, wie bei Fig.2 beschrieben, über

eine Zuführungsleitung 3 and Wärme tauschflächen 13t die

eich unterhalb des Brenners und der Zuführungsleitung 16 für das Heizungewasser befinden, über eine Leitung 14 und

zweite Wärmeaustauschflachen 15 im oberen Teil des Speicherkessels und über eine Leitung k zu den Verbrauchsstellen geführt. Die Ausnutzung auch niedriger Temperaturen des Wärmeträgere des Solar-Kollektorkreislaufs geschieht hier nicht durch direkten Wärmekontakt mit dem Brauchwasser, sondern durch einen indirekten Wärmekontakt über die im unteren Teil des Speicherkessels befindliche Heizungsflüssigkeit.

Es wäre Jedoch auch möglich, die Brauchwasserleitungen der Wärmeaustauschflachen 13 und die Leitungen der Wärmeaustauschflächen 5 wärmeleitend zu verbinden, um den Wärmekontakt zwischen diesen beiden Medien zu verbessern. Jedoch ist es häufig vorzuziehen, die Wärmeaustauschflächen 5 im unteren und die Wärmeaustau·chflachen 13 im oberen Bereich des unteren Kesselten· unterzubringen, damit ausreichendes Speichervolumen in Form der in diesem Teil des Kessels befindlichen SpeicherflUssigkeit nutzbar gemacht wird.

Als zweiter Wärmetauscher im Sinne der Ansprüche ist im Falle der Fig.1 die wärmeabgebende Oberfläche der Brennkammer2zu betrachten» Im Fall der Fig·2 und 3 wird er von' dieser Oberfläche und den Wärmeaustauschflächen I5 unter Vermittlung der Speicherflüssigkeit gebildet. Der zweite Wärmetauscher wird im Fall der Fig· 1 von den Wärmeauetauschflächen 5 und im Fall der Fig. 2 von den Wärmeaus taue chf lachen 13 gebildet·

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Im Fall der FIg,3 bilden diese gemeinsam unter Vermittlung der Speicherflüssigkeit den ersten Wärmetauscher.

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Claims

Patentansprüche

1.)Vorrichtung zum Erhitzen von Brauchwasser in einem flüssig- ^-' keitsgefüllten Speicherkessel, der einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einer hoch temperierten Wärmequelle auf das Brauchwasser enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherkessel (i) unterhalb des genannten, zweiten Wärmetauschers (2,15) ein erster Wärmetauscher (5»13) zur Wärmeübertragung von einem niedrig temperierten Wärmeträger wie dem Medium einer Solar-Kollektoranlage (6,7) auf das Brauchwasser, bevor dieses dem zweiten Wärmetauscher zugeführt ist, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem niedrig temperierten Wärmeträger bespülten Wärmeaustauschflächen (5) des ersten Wärmetauschers in der Nähe des Bodens des Speicherkessels(1) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des zweiten Wärmetauschers (2,15) ein beträchtlicher Speicherraum als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig temperierten Wärmeträgers vorgesehen ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf des Brauchwassers aus dem ersten Wärmetauscher am oberen Ende des als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig temperierten Wärmeträgers ausgebildeten Teil des Speicherraums vorgesehen ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkessel (i) mit Brauchwasser gefüllt ist und daß der Zulauf (3) des Brauchwassers unterhalb des ersten Wärmetauschers (5) und der Auslauf (U)
oberhalb des zweiten Vf arme tauschers (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkessel (1) mit dem niedrig temperierten Wärmeträger gefüllt ist und daß Zulauf und
Ablauf des Wärmeträgers unterhalb des zweiten Wärmetauschers (2) angeordnet sind.

7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet daß der Zulauf und der Ablauf des Wärme trägers am oberen bzw. unteren Ende des als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig temperierten Wärmeträgers vorgesehenen Speicherraums vorgesehen s ind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherkessel (1) Warmeau3tauschflächen (11) zur Erwärmung von Heizungsflüssigkeit bei oder oberhalb der hoch temperierten Wärmequelle vorgesehen sind.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkessel (1) mit Heizungsflüssigkeit gefüllt ist, deren Rücklaufleitung (16) zwischen dem zweiten Wärmeaustauscher (15) und der hoch temperierten
Wärmequelle (2) in dem Speicherkessel mündet, während die Vorlaufleitung (17) oberhalb des zweiten Wärme — tauschers (15) aus dem Speicherkessel austritt.

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1o. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher sowie die Öffnungen, durch die die Speicherflüssigkeit in den Speicherkessel einströmt, mischungsfeindlich ausgebildet sind·

11« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch temperierte Wärmequelle (2) abhängig von der Temperatur der Speicherflüssigkeit oberhalb derselben gesteuert ist,

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für mehrere Temperaturetufen ausgebildet ist.

13« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1-, dadurch gekennzeichnet, daß Fühler (io) für die Temperatur der SpeicherflUssigkeit unterhalb der hoch temperierten Wärmequelle (2) zum Steuern des niedrig temperierten Wärmeträger« vorgesehen sind.

1U. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der äpeicherkessel (i) eine wesentlich größere Höhe als Breite besitzt.

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