AT406517B

AT406517B - Vorrichtung zum erwärmen von brauchwasser

Info

Publication number: AT406517B
Application number: AT82397A
Authority: AT
Original assignee: Seebacher Theodor
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2000-06-26
Also published as: ATA82397A; DE29808324U1

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit einem über einen Wärmetauscher für das Brauchwasser ladbaren, einerseits an eine Warmwasserentnahmeleitung und anderseits an eine Kaltwasserzuleitung angeschlossenen Warmwasserspeicher, der einen Behälter mit einer an die Kaltwasserzuleitung angeschlossenen 
Kaltwasserkammer und einer an die Warmwasserentnahmeleitung angeschlossenen Warmwasserkammer aufweist, die von der Kaltwasserkammer durch eine bewegliche, einen Boden sowohl der Kaltwasserkammer als auch der Warmwasserkammer bildende Abtrennung getrennt ist 
Um Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, im allgemeinen Heizungswasser, zu erwärmen, wird der Heizungsvorlauf an einen Wärmetauscher für das Brauchwasser angeschlossen Wird der Wärmetauscher nicht innerhalb, sondem ausserhalb des Warmwasserspeichers vorgesehen,

   so kann der Warmwasserbedarf einerseits über den Wärmetauscher und anderseits über den Brauchwasserspeicher gedeckt werden Zum Laden des Warmwasserspeichers ist allerdings eine Ladepumpe erforderlich, die das kalte Brauchwasser aus dem unteren Bereich des Warmwasserspeichers zum Aufwärmen im Kreislauf über den Wärmetauscher wieder dem Warmwasserspeicher in dessen oberen Bereich zuführt Als nachteilig ist bei diesen bekannten Vorrichtungen zum Erwärmen von Brauchwasser einerseits der vergleichsweise grosse Aufwand im Hinblick auf die Ladepumpe und deren Steuerung und anderseits der Umstand anzusehen, dass sowohl bei der Kaltwasserentnahme aus dem Warmwasserspeicher während des Aufladens als auch beim Nachströmen von Kaltwasser in den Warmwasserspeicher bei einer Warmwasserentnahme die Temperaturschichtung beeinträchtigt werden kann. 



   Darüber hinaus sind Warmwasserspeicher bekannt (DE 31 15 988 A1, DE 44 01 039 A1), die einen Behälter mit einer an die Kaltwasserzuleitung angeschlossenen Kaltwasserkammer und einer an die Warmwasserentnahmeleitung angeschlossenen Warmwasserkammer aufweisen, wobei die beiden Kammern voneinander durch eine bewegliche, einen gemeinsamen Boden bildende Abtrennung getrennt sind Da der Druck der Kaltwasserleitung in der Kaltwasserkammer ansteht, wird bei einer Warmwasserentnahme die bewegliche Abtrennung gegen die Warmwasserkammer hin bewegt und die Kaltwasserkammer mit Kaltwasser gefüllt. Zur Ladung des Warmwasserspeichers muss Kaltwasser aus der Kaltwasserkammer über einen Wärmetau- scher in die Warmwasserkammer gefördert werden, wofür wieder eine Ladepumpe vorgesehen ist (DE 31 15 988 A1), die zusätzlich gesteuert werden muss.

   Wird keine Pumpe eingesetzt (DE 44 01 039 A1), so kann lediglich der Dichteunterschied zwischen dem Kaltwasser in der oberen Kaltwasserkammer und dem Warmwasser in der darunterliegenden Warmwasserkammer für die Wasserförderung ausgenützt werden, was jedoch in der Praxis unbrauchbare Bedingungen schafft. 



   Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass sich eine selbständige Steuerung der Aufladung des Warmwasserspeichers ergibt, ohne eine Ladepumpe einsetzen zu müssen 
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die bewegliche Abtrennung im Sinne einer Beaufschlagung der Kaltwasserkammer mit einem den Druckabfall im Wärmetauscher übersteigenden Druck belastbar ist. 



   Da zum Laden des Warmwasserspeichers muss Wasser der Kaltwasserkammer entnommen und über den Wärmetauscher der Warmwasserkammer zugeführt werden muss und die bewegliche Abtrennung im Sinne einer Beaufschlagung der Kaltwasserkammer mit einem den Druckabfall im Wärmetauscher übersteigenden Druck belastet ist, verdrängt die druckbeaufschlagte Abtrennung bei gesperrter Warmwasserentnahmeleitung und dem damit verbundenen Ausgleich des Leitungsdruckes über den Wärmetauscher Kaltwasser aus der Kaltwasserkammer über den Wärmetauscher in die Warmwasserkammer bis dieser Ladevorgang unterbrochen wird oder der Ladevorgang beendet ist Durch den Beaufschlagungsdruck der Abtrennung muss zwar der Strömungswiderstand zwischen den beiden Kammern über den zwischengeschalteten Wärmetauscher überwunden werden,

   doch darf dieser Beaufschlagungsdruck die Kalt- wasserzufuhr während der Warmwasserentnahme nicht verhindern. Aus diesem Grunde muss die Beaufschlagung der Kaltwasserkammer durch den Leitungsdruck der Kaltwasserzuleitung grösser als die durch die Beaufschlagung der Abtrennung sein. Die Druckverhältnisse im Bereich der Warmwasserkammer und im Bereich des Warmwasserausgangs des Wärmetauschers bestimmen jeweils die Warmwasseranteile, die zur Deckung eines Warmwasserbedarfs dem Wärmetauscher und dem Warmwasserspeicher entnommen werden. 

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   Die über eine bewegliche Abtrennung aneinanderstossenden Kammem des Warmwas- serspeichers können konstruktiv in verschiedener Weise gestaltet werden. So ist es beispielsweise möglich, zumindest eine der beiden Kammem des Warmwasserspeichers aus einem im Speicherbehälter vorgesehenen Membransack oder Balg zu bilden, der sich bei einer Wasserzufuhr vergrössert und bei einer Wasserentnahme verkleinert Um eine flüssigkeitsdichte Trennung zwischen der Warmwasserkammer und der Kaltwasserkammer zu erhalten braucht zwar lediglich eine der beiden Kammem aus einem Sack oder einem Balg gebildet zu werden, weil ja die andere Kammer aus dem von diesem Sack bzw Balg nicht eingenommenen Teil des Warm- wasserspeichers bestehen kann, doch müssen beim Einsatz von zwei gesonderten Säcken oder Bälgen lediglich diese Säcke oder Bälge,

   nicht aber der Speicherbehälter den hygienischen Ansprüchen genügen 
Die Druckbeaufschlagung der beweglichen Abtrennung zwischen den beiden Kammern könnte beispielsweise über ein entsprechendes Gewicht erfolgen. Vorteilhaftere Konstruktionsverhältnisse ergeben sich jedoch im allgemeinen dadurch, dass die bewegliche Abtrennung zwischen den beiden Kammern des Warmwasserspeichers durch eine in der Warmwasserkammer vorgesehene Druckfeder belastet ist. Da der Beaufschlagungsdruck der Kaltwasserkammer über die Vorspannung dieser Druckfeder bestimmt wird, kann auch die Druckbeaufschlagung der Kaltwasserkammer entsprechend vorgewählt werden, insbesondere wenn die Vorspannung der Druckfeder einstellbar ist. 



   Wie bereits ausgeführt wurde, hängt der Warmwasseranteil, der bei einer Warm- wasserentnahme über den Wärmetauscher erhalten wird, von den Druckverhältnissen im Bereich der Warmwasserkammer und im Bereich des Warmwasserausganges des Wärmetauschers ab. 



  Diese Druckverhältnisse können über die Druckfeder zur Beaufschlagung der Kaltwasserkammer beeinflusst werden. Es ist aber auch möglich, den Strömungswiderstand des Kaltwasseranschlusses des Warmwasserspeichers und/oder des Wärmetauschers über eine Drossel einstellbar zu machen, um eine gewünschte Aufteilung der entnommenen Warmwassermenge auf den Warmwasserspeicher und auf den Wärmetauscher sicherzustellen. 



   Besonders günstige Konstruktionsverhältnisse können dadurch erreicht werden, dass der Speicherbehalter in an sich bekannter Weise den Innenmantel des Wärmetauschers bildet, der eine zwischen diesem Innenmantel und einem Aussenmantel schraubenförmig verlaufende Rohrschlange als Strömungskanal fur das eine der beiden wärmetauschenden Medien aufweist, während das andere Medium den Strömungskanal zwischen den Windungen der Rohrschlange durchströmt. Zufolge dieser Massnahmen kann über den Innenmantel des Wärmetauschers auch das Brauchwasser innerhalb des Speicherbehälters erwärmt werden, was zu einer guten Wärmeausnützung führt. 



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen 
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser in einem schematischen Blockschaltbild, 
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante und 
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfinderischen Vorrichtung ebenfalls in einem Blockschaltbild. 



   Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser weist einen Wärmetauscher 1 auf, der an den Vorlauf 2 und den Rücklauf 3 einer Warmwasserheizung angeschlossen ist und zum Erwärmen von Brauchwasser dient, für das ein Warmwasserspeicher 4 vorgesehen ist. Dieser Warmwasserspeicher 4 besteht aus einem Speicherbehälter 5, der eine Warmwasserkammer 6 und eine Kaltwasserkammer 7 umfasst. Die Warmwasserkammer 6 ist an eine Warmwasserentnahmeleitung 8 und die Kaltwasserkammer 7 an eine Kaltwasserzuleitung 9 angeschlossen. Von der Kaltwasserkammer 7 führt eine Anschlussleitung 10 zum Wärmetauscher 1, dessen Warmwasserausgang über eine Leitung 11 mit der Warmwasserkammer 6 in Verbindung steht. Die beiden Kammern 6 und 7 werden jeweils durch einen Membransack 12 gebildet.

   Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die beiden aneinanderliegenden Böden 13 der Membransäcke 12 eine bewegliche Abtrennung 14 ergeben, die über eine in der Warmwasserkammer 6 angeordnete Druckfeder 15 belastet ist. Bei geschlossenem Entnahmeventil 16 bewirkt diese Druckfeder 15 eine Druckbeaufschlagung der Kaltwasserkammer 7, so dass Kaltwasser aus der Druckkammer 7 über die Anschlussleitung 10 dem Wärmetauscher 1 zugeführt wird und nach der Erwärmung in die Warmwasserkammer 6 strömt. Die bewegliche Abtrennung 14 verschiebt sich dabei gegen die Kaltwasserkammer 7 hin, wie dies strichpunktiert 

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 angedeutet ist Dieser Ladevorgang des Warmwasserspeichers 4 wird erst unterbrochen, wenn der Warmwasserspeicher 4 aufgeladen ist oder das Entnahmeventil 16 geöffnet wird.

   In diesem Fall kann sich der Druck in der Warmwasserkammer 6 abbauen, so dass der Druck in der Kaltwasserzuleitung 9 ein Auffüllen der Kaltwasserkammer 7 und damit ein Verstellen der beweglichen Abtrennung 14 entgegen der Druckfeder 15 bedingt In Abhängigkeit von den Druckverhältnissen im Bereich der Leitung 11und in der Warmwasserkammer 6 wird ein Teil des entnommenen Warmwassers über den Wärmetauscher 1 zugeführt, der somit in Abhängigkeit von den hydraulischen Verhältnissen einen Teil der Warmwasserversorgung übernimmt, solange die Warmwasserkammer 6 nicht entleert ist. Nach einem Verbrauch der in der Warmwasserkammer 6 gespeicherten Warmwassermenge kann die Warmwasserversorgung nur mehr über den Wärmetauscher 1 alleine ablaufen.

   Schliesst das Entnahmeventil 16, so ergibt sich über die Verbindungsleitungen 10 und 11 der Kammern 6 und 7 ein entsprechender Druckausgleich mit der Folge, dass die Druckfeder 15 für eine Kaltwasserverdrängung über den Wärmetauscher 1 und damit fur eine selbständige Aufladung der Warmwasserkammer 6 sorgt. 



   Die Rücklauftemperatur der Warmwasserheizung soll einen oberen Wert nicht übersteigen Zu diesem Zweck ist im Rücklauf 3 ein von der Rücklauftemperatur abhängig steuerbares Ventil 17 vorgesehen Da zugleich in der Leitung 11 ein Thermostatventil 18 angeordnet ist, stellt sich eine sehr einfache selbstätige Steuerung ein, die einerseits vorteilhafte Wärmeübergänge sicherstellt und anderseits das Einhalten vorgegebener Warmwassertemperaturen erlaubt. 

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Claims

Die Ausführungsform in der Fig. 2 unterscheidet sich von der nach der Fig. 1 im wesentlichen nur durch die Art der Ausbildung der Kammem 6 und 7. Die Warmwasserkammer 6 wird nämlich von der Kaltwasserkammer 7 lediglich durch eine Membran 19 gebildet, die zwischen zwei Teilen des Speicherbehälters 5 eingespannt ist. Da die durch die Membran 19 gebildete Abtrennung 14 wieder durch eine Druckfeder 15 in der Warmwasserkammer 6 beaufschlagt wird, ergeben sich ähnliche Verhältnisse beim Laden des Warmwasserspeichers 4 bzw. bei der Warmwasserentnahme.

Um die Aufteilung der Volumenströme zwischen dem Warmwasserspeicher 4 und dem Wärmetauscher 1 den jeweiligen Verhältnissen entsprechend anpassen zu können, wird der Strömungswiderstand des Kaltwasseranschlusses 20 des Warmwasserspeichers 4 und des Wärmetauschers 1 durch Drosseln 21 eingestellt Auch die Ausführungsform nach der Fig. 3 weist zwei voneinander getrennte Kammem 6 und 7 für das warme und das kalte Brauchwasser auf Diese Kammern 6 und 7 werden entsprechend der Fig 1 durch Membransäcke 12 gebildet Zum Unterschied zu den Fig 1 und 2 umschliesst jedoch der Wärmetauscher 1 den Speicherbehälter 5, der den Innenmantel des einen Innenmantel und einen Aussenmantel 22 aufweisenden Wärmetauschers 1 bildet.

Im Ringraum zwischen dem Innenmantel und dem Aussenmantel 22 verläuft eine Rohrschlange 23 schraubenlinienförmig in mehreren Windungen, die an die Anschlussleitung 10 für die Kaltwasserkammer 7 und die Leitung 11für die Warmwasserkammer 6 angeschlossen ist. Zwischen den Windungen der Rohrschlange 23 ergibt sich ein Strömungskanal 24, der mit dem Vorlauf 2 und dem Rücklauf 3 der Warmwasserheizung verbunden ist. Da der Innenmantel durch den Speicherbehälter 5 selbst gebildet wird, stellt der Behältermantel eine Wärmeaustauschfläche dar, über die zusätzlich Wärme an den Warmwasserspeicher abgegeben wird, was insbesondere zur Vorwärmung des Kaltwassers ausgenutzt werden kann. Im übrigen funktioniert die Vorrichtung nach der Fig. 3 wie die nach den Fig. 1 und 2 Patentansprüche : 1.

Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser mit einem über einen Wärmetauscher für das Brauchwasser ladbaren, einerseits an eine Warmwasserentnahmeleitung und anderseits an eine Kaltwasserzuleitung angeschlossenen Warmwasserspeicher, der einen Behälter mit einer an die Kaltwasserzuleitung angeschlossenen Kaltwasserkammer und einer an die Warmwasserentnahmeleitung angeschlossenen Warmwasserkammer aufweist, die von der Kaltwasserkammer durch eine bewegliche, einen Boden sowohl der Kaltwasserkammer als auch der Warmwasserkammer bildende Abtrennung getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Abtrennung (14) im Sinne einer <Desc/Clms Page number 4> Beaufschlagung der Kaltwasserkammer (7) mit einem den Druckabfall im Wärmetauscher (1) übersteigenden Druck belastbar ist.
2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Kammern (6,7) des Warmwasserspeichers (4) aus einem die bewegliche Abtrennung (14) bildenden Membransack (12) oder Balg besteht
3. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Abtrennung (14) zwischen den beiden Kammem (6,7) des Warm- wasserspeichers (4) durch eine in der Warmwasserkammer (6) vorgesehene Druckfeder (15) belastet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Druckfeder (15) einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand des Kaltwasseranschlusses (20) des Warmwasserspeichers (4) und/oder des Wärmetauschers (1) über eine Drossel (21) einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (5) in an sich bekannter Weise den Innenmantel des Wärmetauschers (1) bildet, der eine zwischen diesem Innenmantel und einem Aussenmantel (22) schraubenförmig verlaufende Rohrschlange (23) als Strömungskanal für das eine der beiden wärmetauschenden Medien aufweist, während das andere Medium den Strömungskanal (24) zwischen den Windungen der Rohrschlange (23) durchströmt.

Hlezu 3 Blatt Zeichnungen