DE3403293A1 - Hot water storage tank - Google Patents
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Abstract
Description
Wariwasser-Speicher Warm water storage
Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasser-Speicher, bestehend aus einem Kessel und aus wenigstens zwei von einem Wärme transportierenden Medium (Wärmemittel) durchströmbaren Wärmetauschern, von denen sich einer im unteren Bereich des Kessels befindet und die zur Bildung eines Wäremittelkreislaufes mit ihrem Einlaß an den Vorlauf und mit ihrem Auslaß an den Rücklauf einer Quelle für das Wärme transportierende Medium an;chließbar sind.The invention relates to a hot water storage tank, consisting from a boiler and from at least two of a heat-transporting medium (Heat medium) through-flow heat exchangers, one of which is in the lower area of the boiler is located and the formation of a heat medium circuit with its inlet to the flow and with its outlet to the return of a source for the heat transporting Medium; are connectable.
Wa r;flwasser-Speicher sind an sich in zahlreichen Ausführungen bekannt, wobei allerdings der Einsatz dieser bekannten Speicher vor allem bei Niedertemperatur-Heizungsanlagen, d.h. bei Anlagen, die als Quelle für das Wärme transportierende Medium (Wasser bzw. Heizungswasser) Niedertemperatur-Heizkessel oder Wärmepumpen verwenden, wegen der relativ niedrigen Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums bzw. Heizungswasser (Vorlauftemperatur kleiner oder gleich etwa 550C) nicht zu vollständig zufriedenstellenden Ergebnissen führt.Wa r; fl water storage tanks are known per se in numerous designs, However, the use of this known memory is mainly used in low-temperature heating systems, i.e. in systems that are used as a source for the heat-transporting medium (water or Heating water) use low temperature boilers or heat pumps because of the relatively low flow temperature of the heat-transporting medium or heating water (Flow temperature less than or equal to about 550C) not too completely satisfactory Results.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasser-Speicher aufzuzeigen, der in weit besserer Weise als bekannte Waimwasser-Speicher für den Einsatz bei Niedertemperatur-Heizkesseln bzw. Heizungswärmepumpen geeignet ist und der insbesondere eine direkte Ausnutzung der Vorlauftemperatur von etwa 550C des Wärme transportierenden Mediums bzw. des Heizungswasservorlaufs im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers gestattet, so daß aus diesem oberen Bereich des Warmwasser-Speichers Brauchwasser mit einer möglichst hohen Temperatur zur Verfügung steht und entnommen werden kann.The invention is based on the object of a hot water storage tank to show that in a much better way than the well-known Waimwasser storage for the Use in low-temperature boilers or heating heat pumps is suitable and which in particular a direct use of the flow temperature of about 550C des Heat-transporting medium or the heating water flow in the upper area of the hot water storage tank, so that from this upper area of the hot water storage tank Domestic water with the highest possible temperature is available and taken can be.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Warmwasser-Speicher der eingangs geschilderten Art so ausgebildet, daß der andere der beiden Wärmetauscher im oberen Bereich des Kessels angeordnet i:;i und milLcis eines Ventils in Abhängigkeit von der Differenz zuliuchcn dlr Temperatur im oberen Bereich des Speichers und der Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums und/oder in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur des Wärme transportivisenden Mediums zu- und abschaltbar ist, wobei im zugeschaltet@ Zustand die beiden Wärmetauscher in Serie liegen.To solve this problem, a hot water storage tank is the one at the beginning described type so designed that the other of the two heat exchangers in the upper Area of the boiler arranged i:; i and milLcis of a valve depending on the difference in the temperature in the upper area of the storage tank and the flow temperature the heat-transporting medium and / or in dependency of The flow temperature of the heat transporting medium can be switched on and off, where in the connected @ state the two heat exchangers are in series.
Der erfindungsgemäße Warmwasser-Speicher ist insbesondere für den Einsatz in solchen Systemen geeignet, bei denen die Quelle für das Wärme transportierende Medium eine Vorlauftemperatur in der Größenordnung von etwa 550C aufweist, d.h. der erfindunqsgemäße Warmwasser-Speicher eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Niedertemperatur-Heizungskesseln und/oder Heizungswärmepumpen.The hot water storage tank according to the invention is particularly suitable for Suitable for use in systems where the source for the heat transporting Medium has a supply temperature of the order of about 550C, i.e. the hot water storage tank according to the invention is particularly suitable for use in the case of low-temperature heating boilers and / or heating heat pumps.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine direkte Ausnutzung der Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers erreicht, wodurch eine ausreichende Menge an genügend warmem Wasser zur Entnahme aus dem Warmwasser-Speicher zur Verfügung steht, da die Entnahme an warmem Wasser in der Regel aus dem oberen Bereich des Speichers erfolgt.The design according to the invention enables direct utilization the flow temperature of the heat-transporting medium in the upper range of the Hot water storage tank achieved, creating a sufficient amount of enough warm Water for withdrawal from the hot water storage tank is available because the withdrawal usually takes place in warm water from the upper area of the storage tank.
Durch das Zu- und Abschalten des im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers vorgesehenen zusätzlichen Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Temperatur in diesem oberen Bereich des Speichers und der Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums und/oder in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur dieses Mediums wird weiterhin verhindert, daß über die Wärmetauscher und das diese Tauscher durchfließende Wärme transportierende Medium Wärme aus dem oberen warmen Bereich des Speichers in den unteren, älteren Bereich des Speichers verschleppt wird, was dem angestrebten Ziel an sirh zuwider laufen würde.By switching on and off the in the upper area of the hot water tank provided additional heat exchanger depending on the difference between Temperature in this upper area of the storage tank and the flow temperature of the Heat transporting medium and / or depending on the flow temperature this medium is also prevented from passing through the heat exchanger and this Exchanger flowing through heat transporting medium heat from the upper warm Area of the memory moved to the lower, older area of the memory becomes what would run counter to the desired goal in sirh.
Die Steuerung ist dabei so getroffen, daß der im oberen Bereich des Speichers vorgesehene Wärmetauscher immer dann abgeschíItet wird, wenn die Differenz zwischen der Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums (Temperatur des Wärme transportierenden Mediums am Einlaß des im oberen Bereich des Speichers angeordneten Wärmetauschers) und die Temperatur des Brauchwlssers im oberen Bereich des Speichers einen bestimmten, vorceges neun Wert unterschreitet, oder aber wenn die Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums unter einem vorgegebenen Wert, z.B. unter 480C absinkt.The control is made in such a way that the in the upper area of the The heat exchanger provided in the storage tank is always switched off when the difference between the flow temperature of the heat transporting medium (temperature of the Heat-transporting medium at the inlet of the arranged in the upper area of the memory Heat exchanger) and the temperature of the domestic water in the upper area of the storage tank a certain, predetermined nine falls below the value, or else when the flow temperature of the heat-transporting medium is below a given one Value, e.g. drops below 480C.
Um auch bei kalter Speicher eine Vorlauftemperatur von 5 50C sicherzustellen, kann es zweckmäßig sein, im Vorlauf ein thelmostatisches Ventil vorzusehen, welches durch Drosselung des Stres des Wärme transportierenden Mediums bzu. des Heizungswassers verhindert, daß bei kaltem Speicher die Vorlauftemperatur an der Quelle für das Wärme transportierende Medium (Niedertemperatur-Heizungskessel oder Heizungswärmepumpe) unter 550C sinkt.To ensure a flow temperature of 5 50C even when the storage tank is cold, it may be useful to provide a thelostatic valve in the flow, which by throttling the stres of the heat-transporting medium bzu. of the heating water prevents the flow temperature at the source for the Heat-transporting medium (low-temperature heating boiler or heating heat pump) drops below 550C.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments of the invention are the subject of the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung und im Schnitt einen Warmwasser-Speicher gemäß der Erfindung zusammen mit einer als Quelle für das Wärme transportierende Medium (z.B. Wasser) dienenden Wärmepumpe; Fiq. 2 in schematischer Detaildarstellung ein "thermostatisches Ventil" zur Verwendung bei dem Warmwasser-Speicher gemäß Fig. 1.The invention is illustrated below with reference to the figures using an exemplary embodiment explained in more detail. They show: FIG. 1 in a schematic representation and in section Hot water storage tank according to the invention together with one as a source for the heat transport medium (e.g. water) serving heat pump; Fiq. 2 in schematic Detailed representation of a "thermostatic valve" for use in the hot water storage tank according to FIG. 1.
Der in der Fig. 1 dargestellte Warmwasser-Speicher besteht aus einem kreiszylinderförmigen, aufrechtstehenden (d.h. mit seiner Achse S in vertikaler Richtung stehend angeordneten) Kessel 1, dessen zur Aufnahme von Warmwasser (zB. Brauchwasser) dienender Innenraum 2 an der Unterseite des Kessels durch einen aufgeschweißen Boden 3 und an der Oberseite des Kessels durch einen abnehmbaren Deckel 4 verschlossen ist. In der Nähe des Bodens 3 ist im Innenraum 2 des Kessels 1 ein von einer Rohrschlange gebildeter Wärmetauscher 5 angeordnet, dessen einlaß 6 (Vorlauf) und dessen Auslaß 7 (Rücklauf) durch einen Deckel 8 abgediXc"iet herausgeführt sind, der auf einem Rohrflansch 9 an der Umfangswand des Kessels 1 ebenfalls abgedichtet gehalten ist.The hot water storage tank shown in FIG. 1 consists of one circular cylindrical, upright (i.e. with its axis S in vertical Direction upright arranged) boiler 1, whose for receiving hot water (e.g.. Domestic water) serving interior space 2 on the underside of the boiler by a welded The bottom 3 and the top of the boiler are closed by a removable cover 4 is. In the vicinity of the bottom 3 in the interior 2 of the boiler 1 there is one of a pipe coil formed heat exchanger 5 arranged, whose inlet 6 (flow) and the outlet 7 (return) of which is led out through a cover 8 sealed off, which is also sealed on a pipe flange 9 on the peripheral wall of the boiler 1 is held.
Im oberen Bereich des Kessels 1 ist ein weiterer Wärmetausciler 10 vorgesehen, welcher bei der dargestellten Ausführungsform von einem die Uni UmPang!;wad des Kessels 1. umschließenden und konzentrisch zur Achse S liegenden Ringkanal gebildet ist. Dieser als Wärmetauscher 10 dienende Ringkanal ist dadurch erzeugt, daß unterhalb des Flansches 11 zur Befestigung des Deckels 4 konzentrisch zur Umfangswand des Kessels 1 und im Abstand von dieser Umfangswand eine in sich vollständig geschlossene ringförmige Wand 12 vorgesehen ist, die mit ihrer oberen Kante abgedichtet mit dem Flansch 11 verbunden bzw. verschweißt ist.Another heat exchanger 10 is located in the upper area of the boiler 1 provided, which in the illustrated embodiment of a Uni UmPang!; wad of the boiler 1. enclosing and concentric to the axis S lying annular channel formed is. This serving as a heat exchanger 10 ring channel is created in that below of the flange 11 for fastening the cover 4 concentrically to the peripheral wall of the Boiler 1 and at a distance from this peripheral wall a completely closed one annular wall 12 is provided, which is sealed with its upper edge with the Flange 11 is connected or welded.
An der Unterseite ist der den Wärmetauscher 10 bildende Rinkanal dadurch nach außen hin abgeschlossen, daß die Wand 12 an ihrer unteren Kante abgedichtet mit einem Rinq 13 und dieser wiederum abgedichtet mit der Umfangswand des Kessels 1 (z.B.The rink channel forming the heat exchanger 10 is thereby on the underside completed to the outside that the wall 12 is sealed at its lower edge with a Rinq 13 and this in turn sealed with the peripheral wall of the boiler 1 (e.g.
durch Schweißuno) verbunden ist.is connected by welding.
Der Wärmetauscher 10 besitzt einen Einlaß 14, der in den oberen Bereich des diesen Wärmetauscher bildenden Ringkanal mündet, sowie einen Auslaß 15 (Rücklauf), der in den unteren Teil des Ringkanals mündet und über eine Leitung 16 mit dem Einlaß 6 des Wärmetauschers 5 verbunden ist. Der Einlaß 14 des Wärmetauschers 10 steht mit dem einen Ausgang eines Zwei-Wege-Ventils 17 in Verbindung. An den anderen Ausgang dieses Ventils ist eine Leitung 18 angeschlossen, die ebenfalls mit dem Auslaß 15 iri Verbindung steht. Der Eingang des Ventiles 17 steht über eiii thermostatisches Ventil 19 und eine Umwälzpumpe 2'J mit dem Vorlauf 21 einer Wärmepumpe 22 in Verbindung, an deren Rücklauf 23 der Auslaß 7 des Wärmetauschers 5 angeschlossen ist. Die Wärmepumpe 22 bildet bei der dargestellten Ausführungsform die Quelle für das Wärme transportierende Medium (Wasser). Als solche Quelle kann anstelle einer Wärmepumpe 22 auch der leizungswasserrohr- bzw. Rücklauf dienen.The heat exchanger 10 has an inlet 14 which is in the upper area of the ring channel forming this heat exchanger opens, as well as an outlet 15 (return), which opens into the lower part of the annular channel and via a line 16 to the inlet 6 of the heat exchanger 5 is connected. The inlet 14 of the heat exchanger 10 is standing with one output of a two-way valve 17 in connection. To the other exit this valve is connected to a line 18, which is also connected to the outlet 15 iri is connected. The input of the valve 17 is via a thermostatic eiii Valve 19 and a circulation pump 2'J connected to the flow 21 of a heat pump 22, the outlet 7 of the heat exchanger 5 is connected to the return 23 thereof. The heat pump 22 forms the source for the heat transporting in the embodiment shown Medium (water). Instead of a heat pump 22, the pipeline water pipe can also be used as such a source. or return.
Das thermostatische Ventil ist in schematischer Darstellung in F i%. 2 gezeigt. cs besteht im wesentlichen au; einem Ventilgehause 24 mit einem Einlaß 25 und einem Auslaß 26. Der Innenraum des Ventilgehäuses 24 ist durch eine Wand 27 in zwei Kammern unterteilt, von denen Die eine den Einlaß 25 und die andere den Auslaß 26 aufweist. In der Wand 27 sind eine Nebenströmöffnung 26 sowie eine Ventilöffnung 29 vorgesehen, weich letztere durch einem von einer Feder 30 vorgespannten Ventil--örper 31 verschließbar ist. Durch einen Thermostaten 32 wird bei Übersteigen einer vorgegebenen Temperatur des Wärme transportierenden Mediums die Ventilöffnung 29 mit steigender Temperatur) zunehmend geöffnet.The thermostatic valve is shown schematically in F i%. 2 shown. cs essentially consists of; a valve housing 24 with an inlet 25 and an outlet 26. The interior of the valve housing 24 is through a wall 27 divided into two chambers, one of which the inlet 25 and the other the Has outlet 26. In the wall 27 are a secondary flow opening 26 and a valve opening 29 is provided, the latter soft by a valve body pretensioned by a spring 30 31 is lockable. By a thermostat 32 is exceeded when a predetermined The temperature of the heat-transporting medium increases the valve opening 29 Temperature) increasingly open.
Die Steuerung des Zwei-Wege-Ventils 17 erfolge mit Hilfe eines Motors oder Stel lgliedes entweder in Abhängigkeit von der Temperatur-Differenz zwischen der Vorlauftemperatur des Wärme transportierenden Mediums (z.B. am Vorlauf 21 oder am Eingang des Ventiles 17) und der Temperatur im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers, oder aber ausschließlich in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärme transportierenden Mediums im Vorlauf 21. Bei Verwendung einer Wärmepumpe bzw. eines Niedertemperatur-Kessels, an die bzw. an den auch der Heizungskreislauf angeschlossen ist, ist die Temperatur des Wärme transportierenden Mediums (Heizungswasser) kleiner oder höchstens gleich etwa 550 C.The two-way valve 17 is controlled with the aid of a motor or actuator either depending on the temperature difference between the flow temperature of the heat-transporting medium (e.g. at flow 21 or at the inlet of valve 17) and the temperature in the upper area of the hot water tank, or exclusively depending on the temperature of the heat transporting Medium in flow 21. When using a heat pump or a low temperature boiler, The temperature is to which the heating circuit is also connected of the heat-transporting medium (heating water) less than or at most equal about 550 C.
lurch den Wärmetauscher 10 erfolgt eine direkte Ausnutzung der Temperatur von etwa 550C des über die Pumpe und das Ventil 19 zugeführten Heizungswassers im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers, wofür am Ventil 17 eine Verbindung zum Einlaß 14 hergestellt und die Verbindung zur Leitung 18 unterbrochen wird.The heat exchanger 10 makes direct use of the temperature of about 550C of the heating water supplied via the pump and valve 19 in the upper area of the hot water tank, for which a connection to the valve 17 Inlet 14 established and the connection to line 18 is interrupted.
Der Wärmetauscher 10 ist somit dem zwischen dem Vorlauf 21 und eem Rücklauf 23 gebildeten Kreis des Wärme transportierenden Mediums zugeschaltet und liegt in Serie mit dem Wärmetauscher 5, d.h. entsprechend den Pfeilen der Fig. 1 fließt das Wärme transportierende Medium von Vorlauf 21 über die Pumpe 20, über das Ventil 19, üeer das Ventil 17, über den kärmetauscher 1 anwie über den Wärmetauscher 5 an den Rücklauf 23.The heat exchanger 10 is thus the one between the flow 21 and eem Return 23 formed circuit of the heat-transporting medium switched on and is in series with the heat exchanger 5, i.e. according to the arrows in Fig. 1 the heat-transporting medium flows from the flow line 21 via the pump 20 over the valve 19, via the valve 17, via the heat exchanger 1 and via the heat exchanger 5 to the return 23.
Wird das Ventil 17 nur in Abhängigkeit von der Teperatur Vorlauf 21 oder am Eingang dieses Ventils gesteuert, so schaltet das Ventil 17 den Wärmetauscher 10 aus dem -Kreis des Wärme transportierenden Mediums erst dann ab, wenn eine bestimmte vorgegebene Temperatur, beispielsweise 480C unterschritten wird.If the valve 17 only depends on the temperature flow 21 or controlled at the inlet of this valve, the valve 17 switches the heat exchanger 10 from the circuit of the heat-transporting medium only when a certain predetermined temperature, for example 480C is fallen below.
In diesem Fall steht dann der Eingang des Ventiles 17 mit der Leitung 18 in Verbindung, während die Verbindung zum Einlaß 14 hin unterbrochen ist. Das Wärme transportierende Medium fließt über die Leitung 18 an dem Wärmetauscher 10 vorbei.In this case, the inlet of the valve 17 is then connected to the line 18 in connection, while the connection to the inlet 14 is interrupted. That The heat-transporting medium flows via the line 18 to the heat exchanger 10 past.
Bei einer Steuerung des Ventiles 17 in Abhängigkeit von der Temperatur-Differenz zwischen der Temperatur des Wärme transportierenden Mediums (Heizungswasser) am Vorlauf und der Temperatur im oberen Bereich des Warmwasser-Speichers wird der Wärmetauscher lü dann aus dem Kreislauf des Wärme transportierenden Mediums abgeschaltet, wenn diese Temperatur-Differenz einen vorgegebenen Wert unterschreitet.When the valve 17 is controlled as a function of the temperature difference between the temperature of the heat-transporting medium (heating water) on Flow and the temperature in the upper area of the hot water storage tank is used by the heat exchanger lü then switched off from the circuit of the heat-transporting medium when this temperature difference falls below a specified value.
Durch die beschriebene Steuerung des Ventiles 17 wird vermieden, daß über das Wärme transportierende Medium aus dem oberen, wärmeren Bereich des Warmwasser-Speichers Wärmeenergie an den unteren, kälteren Bereich verschleppt wird. Durch das Ventil 19 wird der Heizungswasser-Strom derart gedrosselt, daß auch hei kaltem Speicher eine Vorlauftemperatur von etwa 550C sichergestellt ist.The described control of the valve 17 avoids that Via the heat-transporting medium from the upper, warmer area of the hot water storage tank Thermal energy is carried to the lower, colder area. Through the valve 19 the heating water flow is throttled in such a way that also hot cold storage a flow temperature of around 550C is ensured.
Claims (7)
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AT400264B (en) * | 1991-08-29 | 1995-11-27 | Vaillant Gmbh | HOT WATER TANK |
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1984
- 1984-01-31 DE DE19843403293 patent/DE3403293A1/en not_active Withdrawn
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |