DE3827585A1 - Brauchwasserspeichererhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brauchwasser­ speichererhitzer gemäß dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches.

Ein gattungsbildender Kessel zum Erhitzen und Spei­ chern von Wasser ist in der DE-29 03 250 C 2 beschrie­ ben. Dieser bekannte Kessel arbeitet außerhalb der Wasserentnahmeperioden auf die bewußt ruhend gehal­ tene Brauchwassersäule im Behälter und schichtet wärmeres Wasser von oben auf die Brauchwassersäule auf. Die Heizschlange ist als Verflüssiger eines Kältemittelkreislaufes zum Erhitzen des Wassers aus­ gebildet, wobei angestrebt wird, daß die Temperatur des aufströmenden Wassers wenigstens annähernd die Oberflächentemperatur des Heizelementes entspricht.

Der Betrieb eines solchen Kessels mit einem sehr heißen Heizmedium, wie es beispielsweise beim Ein­ satz der Fernwärme vorhanden ist, ist mit dieser be­ kannten Anordnung nicht möglich.

Aus der DE-33 15 219 C 2 ist ein speziell mit Fern­ wärme als Heizmedium betreibbarer Brauchwasserspei­ chererhitzer bekannt, bei welchem der durch direkte Wärmeübertragung zum Speicherinhalt nicht mehr ge­ eignet nutzbare rücklaufnahe Abschnitt der Heizwen­ del durch eine Ummantelung umgeben ist, so daß eine Vorheizkammer geschaffen wird. In diese Vorheizkam­ mer wird das Kaltwasser eingeführt und in der Vor­ heizkammer wird das Heizmedium von dem im Gegen­ strom über die Heizflächen geleiteten Kaltwasser auf eine erheblich niedrigere Temperatur - im gün­ stigsten Fall bis kurz über die Kaltwassereintritts­ temperatur - abgekühlt. Es erfolgt also eine sehr weitgehende Ausnutzung des Heizmediums.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist, daß die Heizwendel sehr unglücklich in dem Speicherbe­ hälter angeordnet ist, nämlich die gesamte Heizwen­ del liegt quer und im unteren Teil, so daß erhebli­ che Turbulenzen auftreten.

Bei mit relativ heißen Heizmedien betriebenen Brauchwasserspeichererhitzern besteht ein Problem darin, daß sich in dem Speicherbehälter auch eine Schichtung des Wassers einstellt, derart, daß das heißere Wasser im oberen Bereich des Speicherbehäl­ ters steht. Der Vorlauf des Heizmediums erfolgt aber nicht in Abhängigkeit des Verbrauchs, sondern rich­ tet sich nach vorher festgelegten Mängeln. Wird nun aus irgendwelchen Gründen besonders viel warmes Wasser an der Warmwasserzapfstelle entnommen, ist es für eine gute Erwärmung des im Kessel befind­ lichen Wassers erforderlich, daß nach Möglichkeit die gesamte Heizschlange zur Verfügung steht. Andererseits ist es - wie in der DE-33 15 219 C 2 erläutert - sinnvoll, den Kaltwasserzulauf so zu steuern, daß das Heizmedium auf eine möglichst niedrigere Temperatur abgekühlt wird. Während des Zapfens des Warmwassers an der Warmwasserzapfstelle tritt diese Bedingung bei der Einrichtung gemäß der DE-33 15 219 C 2 ein, aber während des normalen Aufheizens zu einem Zeitpunkt, wenn kein Warmwasser gezapft wird und damit kein Kaltwasser zuströmt, ist der im Speicherbehälter angeordnete Wärme­ tauscher zu klein oder - was erhebliche Kosten verursacht - für den Normalbetrieb überdimensioniert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gat­ tungsbildende Einrichtung so zu verbessern, daß ein beispielsweise mit Fernwärme betriebener Brauchwas­ serspeichererhitzer geschaffen wird, bei welchem eine volle Ausnutzung des Wärmetauschers erreicht wird, wobei gleichzeitig eine möglichst weitgehende Abkühlung des Heizmediums im Wärmetauscher erzielbar ist.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen erläutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß der Wärmetauscher in einem durch eine Ringzylin­ derwand geschaffenen Ringraum liegt, der dazu führt, daß das unten in diesen Ringraum einströmende kalte bzw. vorgewärmte Wasser in Richtung der nach oben weiter verlaufenden Rohrwendel geführt wird, so daß eine gute Schichtung des Warm- oder Heißwassers im Speicherbehälter erreichbar ist. Weiterhin ist im unteren Teil des als gewendelte Rohrschlange ausge­ bildeten Wärmetauschers die Zuführung des Kaltwas­ sers derart vorgesehen, daß das Kaltwasser in einem Koaxialrohr durch die Wendeln des Wärmetauschers ge­ leitet wird, so daß dort ein sehr guter intensiver übergang von dem noch eine Restwärme aufweisenden Heizmedium im Wärmetauscher an das in den Speicher­ behälter abgegebene Kaltwasser erfolgt. Wird aus dem erfindungsgemäßen Speicherbehälter nicht an der Warmwasserzapfstelle Warmwasser entnommen, fließt im Koaxialrohr auch kein Kaltwasser zu und trotzdem steht für die Erwärmung des im Speicherbehälter im unteren Teil befindlichen kälteren Wassers die volle Länge der Wendel des Wärmetauschers für den Wärme­ tausch zur Verfügung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend anhand der Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Brauchwasserspeicher­ erhitzer bezeichnet, der im wesentlichen aus einem Speicherbehälter 2 besteht. Im oberen Teil dieses Speicherbehälters 2 ist eine Warmwasserzapfstelle 3 vorgesehen und im unteren Teil des Speicherbehälters 1 ein Kaltwasserzulauf 4, der derart gesteuert ist, daß, wenn an der Warmwasserzapfstelle 3 warmes Was­ ser entnommen wird, gleichzeitig durch den Kaltwas­ serzulauf 4 kaltes Wasser in den Speicherbehälter einströmt.

Im unteren Teil des Speicherbehälters ist ein Wärme­ tauscher 5 vorgesehen, der aus einer gewendelten Rohrschlange 6 besteht, die einen guten Wärmetausch zwischen dem in ihr geführten Heizmedium und dem die Wendel umströmenden, aufzuwärmenden Brauchwassers ermöglicht. Das Heizmedium wird über den Vorlaufan­ schluß 7 in den Wärmetauscher 5 geführt, während der Rücklaufanschluß für das Heizmedium bei 8 darge­ stellt ist.

Die Rohrschlange 6 liegt in einem Ringraum 12, der durch eine Ringzylinderwand 10 gebildet wird, die den Ringraum 12 zum Inneren des Speicherbehälters 2 hin trennt. Hierbei liegt vorzugsweise die Rohrschlange 6 im Abstand von der Innenwand des Speicherbehälters 2 und im Abstand von der Außenwand der Ringzylinder­ wand 10, so daß eine gute Strömung in diesem Bereich von unten nach oben möglich ist, wobei sich diese Strömung als laminare Strömung im Bereich der Wan­ dung des Speicherbehälters 2 weiterhin nach oben fortsetzt, so daß dadurch eine gute Aufschichtung des heißeren Wassers über dem kälteren Wasser er­ folgt.

Der Kaltwasserzulauf 4 in den Speicherbehälter 2 er­ folgt über ein Koaxialrohr 9, d.h. im unteren Bereich der Rohrschlange 6 weisen die Rohrschlangen 6 des Wärmetauschers 5 ein Innenrohr auf, durch das das über den Kaltwasserzulauf 4 zugegebene kalte Wasser nach oben geführt wird und über den mit 14 bezeich­ neten Kaltwassereinlauf in den Speicherbehälter 2 strömen kann.

Bei 11 ist ein Wärmefühler dargestellt, der thermo­ statisch den Zulauf des Heizmediums steuert.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt:

Wird an der Warmwasserzapfstelle 3 warmes Wasser entnommen, strömt automatisch über den Kaltwasserzu­ lauf 4 Kaltwasser durch das Koaxialrohr 9 in den Speicherbehälter im Bereich des Kaltwassereinlaufes 14 ein. Üblicherweise wird gleichzeitig gesteuert uber den Wärmefühler 11 der Vorlaufanschluß 7 für das Heizmedium geöffnet und über das im Gegenstrom durch die Rohrschlange 6 führende Koaxialrohr 9 wird das Heizmedium auf seinem Weg vom Vorlaufan­ schluß 7 zum Rücklaufanschluß 8 erheblich abge­ kühlt, d.h. im günstigsten Fall bis kurz über die Kaltwassereintrittstemperatur abgekühlt. Hierdurch erfolgt gleichzeitig eine gute Aufwärmung des ein­ strömenden Kaltwassers.

Da beispielsweise bei mit Fernwärme betriebenen Ein­ richtungen aber der Zulauf des Heizmediums pro Stunde auf bestimmte Mengen eingestellt ist, kann es eintreten, daß bei einer großen Entnahme von Warmwasser an der Warmwasserzapfstelle 3 der eigent­ liche Speicherbehälter 1 sehr weit nach unten hinsichtlich des Warmwassers entleert wird, ohne daß im gleichen Maße wie dieser außergewöhnlich hohe Verbrauch ein angepaßter Zufluß des Heiz­ mediums eintritt. Um nunmehr während der nach dem Verbrauch eintretenden Stillstandszeit zu errei­ chen, daß trotzdem, wenn dann das Heizmedium in seinem beschränkten Maße wieder einströmt, ein gutes Aufheizen des Brauchwassers erfolgt, steht zu diesem Zeitpunkt die gesamte Rohrschlange 6 des Wärmetauschers für den Wärmeübergang zur Verfügung.

Claims (4)

1. Brauchwasserspeichererhitzer mit einem das zu heizende Brauchwasser aufnehmenden Speicher­ behälter, mit einem im unteren Bereich des Be­ hälters angeordneten Kaltwasserzulauf und einem im oberen Bereich angeordneten Warm­ wasserzapfanschluß sowie einem im unteren Be­ reich innerhalb des Behälters angeordneten, als gewendelte Rohrschlange ausgebildeten, vertikal ausgerichteten Wärmetauscher, dessen Vorlaufanschluß oben und dessen Rücklaufan­ schluß unten angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) die Rohrschlange (6) im Bereich der Innenwandung des Speicherbehälters (2) angeordnet ist,
• b) der Kaltwasserzulauf (4) als Koaxialrohr (9) in den unteren Wendeln der Rohr­ schlange (6) von unten nach oben verlau­ fend angeordnet ist,
• c) die Rohrschlange (6) zum Inneren des Speicherbehälters (2) durch eine Ringzy­ linderwand (10) abgeschirmt ist.

2. Brauchwasserspeichererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialrohr (9) im unteren Drittel des Wärmetauschers (5) angeordnet ist.

3. Brauchwasserspeichererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ wendelte Rohrschlange (6) des Wärmetauschers (5) im Abstand von der Innenwand des Spei­ cherbehälters (2) und im Abstand von der äußeren Wandung der Ringzylinderwand (10) an­ geordnet ist.

4. Brauchwasserspeichererhitzer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im unteren Drittel des Speicherbehälters (2) ein den Zulauf des Heizmediums steuernder Wärmefühler (11) ange­ ordnet ist.