AT 400 984 BAT 400 984 B
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem Gegenstromwärmetäuscher 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.The invention relates to a device for heating domestic water with the aid of a heating medium, consisting of a countercurrent heat exchanger with two flow channels on the one hand for the heating medium and on the other hand for the domestic water supplied via a cold water line and removable via a hot water line, a flow channel being helical on an inner jacket coiled tube coil is formed, the turns of which are enclosed by an outer jacket and enclose the other flow channel between them and the two jackets.
Um mit Hilfe der fühlbaren Wärme des Heizmediums einer Fernheizanlage Brauchwasser 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 Wärmeüberganges eingehalten werden können. Einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dabei, wenn der Wärmetauscher einen Innen- und einen Außenmantel und wenigstens eine schraubenlinienförmig verlaufende Rohrschlange aufweist, deren Windungen zwischen dem Innen- und dem Außenmantel eingeschlossen sind und die zwischen sich und dem Innen- und dem Außenmantel einen zusätzlichen Strömungskanal 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 Gegenstromwärmetäuschern 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 Gegenstromwärmetäuscher gespeist werden oder zur Erwärmung des Wassers im Wärmeaustausch mit einem Heizmedium eine Rohrschlange für das Heizmedium aufweisen, insbesondere bei einer im allgemeinen geforderten Begrenzung der Rücklauftemperatur des Heizmediums eine Temperaturschichtung des Brauchwassers, die die Gefahr einer Legionellenbildung mit sich bringt.In order to be able to heat domestic water advantageously with the help of the sensible heat of the heating medium of a district heating system, it is known to design the heat exchanger as a continuous-flow heater so that the most favorable conditions with regard to the heat transfer can be maintained as a result of the heat exchange between flowing media. Simple design relationships result if the heat exchanger has an inner and an outer jacket and at least one helical pipe coil, the windings of which are enclosed between the inner and the outer jacket and which form an additional flow channel between themselves and the inner and the outer jacket, so that, for example, the process water is led through the coil and in countercurrent to the heating medium in the flow channel between the coils of the coil. A disadvantage of such countercurrent heat exchangers in comparison to hot water storage tanks, however, is that, due to the limited amount of heat provided by the heating medium, there is a restriction on the amount of hot water that can be withdrawn in the unit of time. Hot water storage tanks, regardless of whether they are fed via such a countercurrent heat exchanger or have a coil for the heating medium to heat the water in the heat exchange with a heating medium, in particular with a generally required limitation of the return temperature of the heating medium, a temperature stratification of the hot water, which increases the risk of Legionella formation entails.
Darüber hinaus ist ein Warmwasserspeicher bekannt (CH-PS 641 268), in den die Kaltwasserleitung und die Warmwasserleitung münden, ohne daß die Kaltwasserleitung über einen Gegenstromwärmetäuscher geführt wird. Das Brauchwasser im Warmwasserspeicher wird vielmehr über eine Rohrschlange erwärmt, die zwischen einem Innen- und einem Außenmantel vorgesehen ist und die die Innenwand bildende Umfangswand des Warmwasserspeichers umschließt, allerdings mit radialem Abstand, weil die Wärmeübertragung zwischen der an eine Zu- und eine Ableitung für ein Heizmedium angeschlossenen Rohrschlange und dem Warmwasserspeicher über eine Wärmeübertragungsflüssigkeit erfolgt, die in den Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenmantel eingefüllt ist. Damit ergeben sich grundsätzlich andere Wäremübergangsverhältnisse, weil kein Gegenstromwärmetäuscher mit zwei Strömungskanälen einerseits für das Heizmedium und anderseits für das über eine Kaltwasserleitung zugeführte Brauchwasser vorliegtIn addition, a hot water tank is known (CH-PS 641 268), into which the cold water pipe and the hot water pipe open, without the cold water pipe being passed through a countercurrent heat exchanger. The process water in the hot water tank is rather heated via a pipe coil, which is provided between an inner and an outer jacket and which encloses the inner wall forming the peripheral wall of the hot water tank, but with a radial spacing, because the heat transfer between an inlet and an outlet for a Heating medium connected pipe coil and the hot water tank via a heat transfer liquid, which is filled in the space between the inner and the outer jacket. This results in fundamentally different heat transfer conditions because there is no countercurrent heat exchanger with two flow channels on the one hand for the heating medium and on the other hand for the domestic water supplied via a cold water pipe
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums zu schaffen, die die Vorteile eines Gegenstromwärmetäuschers mit den Vorteilen eines Warmwasserspeichers verbindet, ohne die jeweiligen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.The invention is therefore based on the object to provide a device for heating domestic water with the aid of a heating medium, which combines the advantages of a countercurrent heat exchanger with the advantages of a hot water tank without having to accept the respective disadvantages.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Windungen der Rohrschlange in an sich bekannter Weise die den Innenmantel bildende Umfangswand eines Warmwasserspeichers umschließen, daß der Strömungskanal für das Brauchwasser mit seinem warmen Ende im Warmwasserspeicher mündet und daß die Warmwasserleitung, wie an sich ebenfalls bekannt, an den Warmwasserspeicher angeschlossen ist.Starting from a device of the type described above, the invention achieves the object in that the windings of the pipe coil enclose in a manner known per se the peripheral wall forming the inner jacket of a hot water tank, that the flow channel for the hot water opens with its warm end in the hot water tank and that the hot water pipe, as is also known per se, is connected to the hot water tank.
Aufgrund dieser Maßnahmen wird zunächst das aus der Kaltwasserleitung dem Gegenstromwärmetäuscher zuströmende Brauchwasser durch das Heizmedium erwärmt, bevor es in den Warmwasserspeicher fließt. Da die Umfangswand des Warmwasserspeichers außerdem eine Wärmetauscherfläche zwischen dem Brauchwasser im Warmwasserspeicher und dem Heizmedium bildet, das zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und dem Außenmantel des Gegenstromwärmetäuschers strömt, kann das Brauchwasser im Wärmespeicher unabhängig von einer Wasserentnahme über die an den Warmwasserspeicher angeschlossene Warmwasserleitung 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 gegebenenfalls geforderten Temperaturbegrenzung für den Rücklauf des Heizmediums. Dazu kommt, daß der vom Heizmedium erwärmte Ringraum zwischen der Umfangswand des Warmwasserspeichers und der Außenwand des Gegenstromwärmetäuschers Wärmeverluste des Warmwasserspeichers verhindert, so daß mit einer üblichen den Gegenstromwärmetäuscher außen umschließenden Wärmedämmung die Wärmeverluste sehr niedrig gehalten werden können.As a result of these measures, the process water flowing from the cold water line to the counterflow heat exchanger is first heated by the heating medium before it flows into the hot water tank. Since the peripheral wall of the hot water tank also forms a heat exchanger surface between the hot water in the hot water tank and the heating medium that flows between the peripheral wall of the hot water tank and the outer jacket of the countercurrent heat exchanger, the hot water in the heat storage device can be heated independently of a water withdrawal via the hot water pipe connected to the hot water tank. This is an essential prerequisite for ensuring that the domestic water in the hot water tank does not fall below a predetermined temperature level. This ensures an economic use of the heat supply by the heating medium, taking into account any temperature limitation required for the return of the heating medium. In addition, the annular space heated by the heating medium between the circumferential wall of the hot water tank and the outer wall of the countercurrent heat exchanger prevents heat losses from the hot water tank, so that the heat losses can be kept very low with conventional heat insulation that surrounds the countercurrent heat exchanger.
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. 2In the drawing, the subject matter of the invention is shown, for example, namely a device according to the invention for heating industrial water with the aid of a heating medium is shown in a schematic axial section. 2nd