DE29813784U1

DE29813784U1 - Warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE29813784U1
Application number: DE29813784U
Authority: DE
Original assignee: KOWERT JOHANNES
Current assignee: KOWERT JOHANNES
Priority date: 1998-08-01
Filing date: 1998-08-01
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2008-08-02

Description

B.uss.e & Busse .ß-ajte'ntanwälte

'Eurdßean Patentand Trademark Attorneys

Dipl.-Ing. Johannes Kowert _.. . . _. . .. _n

—"* ⁵^ — — Dipl.-Ing. Dr. iur. V. Busse

Im Esch 10 Dipl.-Ing. Dietrich Busse

49090 Osnabrück Dipl.-Ing. Egon Bünemann

Dipl.-Ing. Ulrich Pott

Großhandelsring 6

D-49084 Osnabrück

Postfach 1226

D-49002 Osnabrück

Telefon:0541-586081 Telefax:0541-588164

31.07.1998 IdS/St-698040

Warmwasserspeicher

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Warmwasserspeicher (DE 44 11 352 Cl) sind als Warmwasserschichtenspeicher ausgebildet, in denen ein in einer an sich bekannten Heizanlage, z.B. einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Kessel, einer Solarwärmeanlage oder einer Wärmepumpenanlage, erwärmtes Heizmedium über einen Wärmetauscher wirksam ist. Über ein Ausströmöffnungen und Rückschlagventile in verschiedenen Höhen aufweisendes Mittelrohr wird eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erzeugt und der Wärmeübergang vom Wärmetauscher in das Speichermedium beschleunigt. Mittels diesem wird das in dem Warmwasserspeicher in Entladerohrwendeln strömende Brauch- oder Heizungswasser erwärmt und kann von Verbrauchern entnommen werden. Derartige Warmwasserspeicher sind in ihrer Aufnahmekapazität nachteilig begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserspeicher zu schaffen, dessen Wärmespeicherkapazität mit geringem technischen Aufwand an verschiedene Einbau- und Nutzungsbedingungen anpaßbar ist und dabei eine schnelle Anpas-

sung an unterschiedliche Wärmezufuhr- und Entnahmebedingungen ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Warmwasserspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 10 verwiesen.

Der Vorteil des erfinderischen Warmwasserspeichers liegt darin, daß einerseits beim Zentralspeicher mit einer Schichtenladevorrichtung und ein oder mehreren Entladerohrwendeln noch mindestens ein Zusatzspeicher direkt angeschlossen wird. Andererseits wird der Zusatzspeicher mit einer Schichtenladevorrichtung am Zentralspeicher angeschlossen. Dabei wird im Zentralspeicher im Bereich der Schichtenladevorrichtung vom Zusatzspeicher das Speichermedium (Wasser) mit wesentlich höheren Temperaturen behalten als im angeschlossenen Zusatzspeicher. Das wird für das Aufheizen von Brauchwasser gebraucht. So kann man in der Heizungsanlage einen Wärmespeicher verwenden, dessen Speichervolumen man gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Anlagen erheblich und variabel vergrößern kann, ohne Verwendung teuerer und komplizierter Regeltechnik. Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise in Zeiten mit mäßigem bis mittlerem Wasserbedarf der Brenner trotz seiner großen Heizleistung, die regelmäßig für den Wärmebedarf am kältesten Tag ausgelegt ist, für eine relativ lange Dauer eingeschaltet bleibt und damit optimal arbeiten kann, bis der Wärmespeicher wieder voll aufgeladen ist, oder es wird ein Brenner mit kleiner Heizleistung gewählt, oder es wird bei der Nutzung von Sonnenenergie mehr Wärme an sonnigen Tagen gespeichert und entsprechend gezielt an kalten Tagen durch warmes Wasser und Heizung abgegeben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmespeichers veranschaulichen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Warmwasserspeichers in Form einer Mehrkammereinheit gemäß einer Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht des Warmwasserspeichers gemäß Fig. 1 in einer Schnittebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht ähnlich Fig. 2 mit einer Schnittebene III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des

Mittelrohres des Wärmetauschers gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht des Mittelrohres gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer die Mehrkammereinheit verbindenden Schichtenladevorrichtung, und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Schichtenladevorrichtung gemäß einer Linie V-V in Fig. 6.

Die in Fig. 1 dargestellte und insgesamt mit M bezeichnete Mehrkammereinheit wird durch Ankoppelung von einem oder mehreren zusätzlichen Wärmespeichern 2, 3 an den Zentralspeicher 1 mittels eines als Austauschrohr wirksamen Ver-

-A-

bindungsrohres 4 und einer Vorrichtung 6 mit einer Durchlaßöffnung 5 erreicht. Die Durchflußöffnungen 4' und 5 dieser Rohrteile haben einen Querschnitt von mind. 1 bis 10 % der Nennfläche des Zentralspeichers 1. Dabei sind die oberen Verbindungsrohre 5 zusammen mit den Schichtenladevorrichtungen 6 montiert, die mit in verschiedene Höhen angeordneten Ausströmöffnungen 8 und Rückschlagventilen 9 ausgebildet sind. Diese Schichtenladevorrichtungen 6 weisen eine Länge L von 0,25 bis 0,5 der Höhe H des Zentralspeichers auf.

Beim Aufladen wird das Speichermedium (Wasser) in dem unteren Bereich des Zentralspeichers 1 in dem Ladewärmetauscher 10 aufgeheizt und fließt mit höherer Temperatur durch das Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 in den oberen Teil des Zentralspeichers 1. Dieses Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 hat auch in verschiedenen Höhen angeordnete Ausströmöffnungen 8' und Rückschlagventile 9'. Dabei strömt das aufgewärmte Wasser im wesentlichen in der Höhe aus, in der das außerhalb des Mittelrohres 11 befindliche Wasser die gleiche Temperatur hat wie das aufsteigende Wasser, drückt die Rückschlagventile 9 nach unten, öffnet die Ausströmöffnungen 8 und bildet mehrere Schichten heißen Wassers, wobei jede Schicht ihre eigene Temperatur hat. Bei einer starken Aufwärtsströmung im Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 werden durch einen entstandenen Sog die Rückschlagventile 9 die Ausströmungsöffnungen 8 schließen und dabei tritt kein kaltes Wasser in das Mittelrohr (Schichtenladevorrichtung) 11 ein und kühlt das erhitzte Speichermedium (Wasser) ab.

Wenn in der Ebene der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 des Zentralspeichers 1 die Wassertemperatur höher als in dem oberen Teil des zusätzlichen Wärme-Speichers 2, 3 wird, dann wird mit dem Aufladen des zusätzlichen Wärmespeichers 2, 3 begonnen. Dabei fließt das Speichermedium (Wasser) mit höherer Temperatur durch die Schichtenladevorrichtung 6 in den oberen Teil des zusätzlichen Wärmespeichers 2, 3 und drückt das kalte Wasser durch das Verbindungsrohr 4 in den unteren Bereich des Zentralspeichers 1. Dort wird wiederum das kalte Wasser in dem Ladewärmetauscher 10 aufgeheizt und mit dem Mittelrohr 11 (Schichtenladevorrichtung) nach oben gefördert. Das geht so lange, bis die zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 in der Ebene von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 die gleiche Temperatur haben, wie der Zentralspeicher 1 in gleicher Ebene.

Danach wird das Speichermedium (Wasser) im Zentralspeicher unterhalb von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 und den zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 weiter gleichzeitig aufgeheizt, bis die Wassertemperatur in der Ebene der Ladewärmetauscher 10 die maximale Temperatur erreicht, die der Wärmetauscher 10 liefert.

Beim Verbrauch des warmen Brauchwassers wird kaltes Wasser durch die Entladerohrwendel 12, die durch die ganze Höhe des Zentralspeichers 1 verläuft, gepumpt. Für die Heizungsunterstützung wird eine zweite Entladerohrwendel 13 benutzt. Sie ist von unterem (Kälte)Bereich bis zu der Ebene von der unteren Einströmöffnung 7 der Schichtenladevorrichtung 6 in Zentralspeicher 1 eingeordnet. Bei Benutzung von Brauchwasser und Heizungsunterstützung kühlt sich das Wasser

im Zentralspeicher 1, strömt nach unten und drückt warmes Wasser in den Zusatzpeichern 2 und 3 nach oben. Bei diesem Verlauf kommt warmes Speichermedium (Wasser) aus dem zusätzlichen Wärmespeicher 2 und 3 in den Zentralspeicher 1 durch die Schichtenladevorrichtung 6.

Wenn die Temperatur vom Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 kleiner ist als in den zusätzlichen Wärmespeichern 2 und 3, dann drückt heißes Wasser die Rückschlagklappen 9 bei den Ausströmöffnungen 8 der Schichtenladevorrichtung 6 nach unten und heißes Wasser fließt in den Zentralspeicher 1 zurück.

Wenn die Temperatur vom Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 größer ist als in den zusätzlichen Wärmespeichern 2 und 3, dann drückt das heiße Wasser in dem Zentralspeicher 1 die Rückschlagklappen 9 bei den Ausströmöffnungen 8 der Schichtenladevorrichtung 6 zu und das Speichermedium (Wasser) fließt aus dem zusätzlichen Wärmespeicher 2, 3 in den Zentralspeicher 1 durch die nächsten unteren Ausströmöffnungen 8 oder letztendlich durch die Einströmöffnungen 7 der Schichtenladevorrichtung 6. Dabei bleibt das Speichermedium im oberen Teil des Zentralspeichers 1 mit höherer Temperatur und gibt seine Wärme dem Brauchwasser. Wenn die Temperatur im Zentralspeicher 1 tiefer fällt als im Zusatzspeicher 2, kommt automatisch Nachschub vom Speichermedium (Wasser) mit höherer Temperatur aus dem Zusatzspeicher 2 und 3 durch die Schichtenladevorrichtung 6.

Weitere konstruktive Einzelheiten der Mehrkammereinheit M sind prinzipiell in den Zeichnungen dargestellt, wobei die Schichtenladevorrichtung 6, 6' insbesondere aus einem wärme-

dämmenden Material besteht, die Behälter 1, 2 eine sechseckige Querschnittskontur aufweisen können und im Zusatzspeicher 2, 3 ein eine latente Wärmespeichersubstanz aufnehmender Behälter B vorgesehen ist.

Claims

1. Warmwasserspeicher, mit einem wärmeisolierten, geschlossenen Behälterteil, in dem sich ein bodenseitig mit einer ein Heizmedium enthaltenden Laderohrwendel (10) zusammenwirkendes Mittelrohr (11) erstreckt, das in unterschiedlichen Höhen angeordnete Ausströmöffnungen (8') für erwärmtes, aufsteigendes Speicherwasser aufweist, mittels dem im Behälter verlaufende und aus diesem zu einem Verbraucher herausgeführte Entladerohrwendeln (12, 13) aufheizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserspeicher als eine Mehrkammereinheit (M) mit dem Behälterteil als Zentralspeicher (1) ausgebildet ist, der über eine nahe dem oberen Endbereich des Mittelrohres (11) angeordnete Schichtenladevorrichtung (6; 6') und ein bodenseitiges Austauschrohr (4) mit zumindest einem Zusatzspeicher (2, 3) verbunden ist.

2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralspeicher (1) mit einer Vielzahl von Zusatzspeichern (2, 3) über eine jeweilige Schichtenladevorrichtung (6, 6') und ein jeweiliges bodenseitiges Austauschrohr (4) verbunden ist.

3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralspeicher (1) im Querschnitt eine polygonale Umfangskontur aufweist und an jeder seiner Seitenflächen mit einem Zusatzspeicher (2, 3) verbunden ist.

4. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtenladevorrichtung (6; 6') als ein abgewinkelter Rohrkörper ausgebildet ist, dessen langer Rohrteil an der Wandung des Zentralspeichers (1) nach oben hin verläuft und im Bereich des kurzen Rohrteils in den Zusatzspeicher (2, 3) oberseitig einmündet.

5. Warmwasserspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper in seinem zum Innenraum des Zentralspeichers (1) gerichteten Wandungsbereich mit mehreren übereinander angeordneten und schräg nach unten gerichteten Strömungsöffnungen (8) versehen ist, die über Rückschlagventile (9) verschließbar sind.

6. Warmwasserspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (9) jeweils ein schwimmendes Platten- oder Ringteil als Verschluß aufweisen.

7. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtenladevorrichtung (6; 6') im Bereich des langen Rohrteils mit einer Länge (L) von 0,2 bis 0,6 der Höhe (H) des Zentralspeichers (1) ausgebildet ist.

8. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bodenseitige Austauschrohr (4) bzw. die Schichtenladevorrichtung (6; 6') jeweils eine mit einem Querschnitt von 1 bis 10% des Querschnitts des Zentralbehälters (1) versehene Durchlaßöffnung (4'; 5) aufweisen.

9. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtenladevorrichtung (6; 6') aus einem wärmedämmenden Material besteht.

10. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusatzspeicher (2, 3) ein oder mehrere Behälter (B) mit einer deren jeweiligen Innenraum zumindest teilweise ausfüllenden Wärmespeichersubstanz vorgesehen ist/sind.