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Die Erfindung betrifft einen Wasserspeicher mit wenigstens einem, im oberen Bereich dessel- ben angeordneten Anschlussrohr für die Zufuhr von in einer Wärmequelle erwärmtem Wasser, einem im oberen Bereich desselben angeordneten Anschlussstutzen für die Entnahme von Warm- wasser, und einem im unteren Bereich desselben angeordneten Anschlussstutzen für eine Rück- laufleitung.
Derartige Wasserspeicher werden bei Heizungsanlagen verwendet, wobei das entnommene Warmwasser entweder Heizkörpern oder einem der Erwärmung von Brauchwasser dienenden Wärmetauscher zugeführt wird und nach Abgabe seiner Wärmeenergie über die Rücklaufleitung wieder in den Wasserspeicher gelangt. Das im Wasserspeicher befindliche Wasser wird in einer Wärmequelle, beispielsweise in einer Kesselanlage, in einer Solaranlage, durch Wärmepumpen od. dgl., erwärmt, wobei dieses Wasser im Speicher in verschiedenen Niveaus unterschiedliche Temperaturen aufweist. Da das Wasser in Abhängigkeit von den jeweiligen Temperaturen unter- schiedliche spezifische Gewichte aufweist, ist das Wasser im oberen Bereich des Speichers wär- mer als im unteren Bereich.
So steigt einströmendes Wasser, welches wärmer ist als das Wasser im Speicher, nach oben und einströmendes Wasser, welches kälter ist als das Wasser im Spei- cher, sinkt zum unteren Bereich desselben ab. Dies gilt sowohl für das über das im oberen Bereich desselben angeordnete Anschlussrohr zugeführte, in der Wärmequelle erwärmte Wasser, als auch für das über die Rücklaufleitung mit dem unteren Bereich des Speichers in Verbindung stehenden Wassers.
Ein Nachteil bei den bekannten Speichern ist darin gelegen, dass sich das im Speicher befind- liche Wasser, das verschiedene Temperaturniveaus aufweist, bei der Zufuhr von in der Wärme- quelle erwärmtem Wasser infolge der dabei auftretenden Turbulenzen vermischt, sodass dann nicht mehr im oberen Bereich des Speichers das dort entnommene Warmwasser die grösste Tem- peratur aufweist.
Die DE 4121083 A1 zeigt einen Doppelmantelspeicher, bei welchem Kaltwasser über einen im unteren Bereich des Druckbehälters zugeführten Anschlussstutzen diesem Druckbehälter zuge- führt wird, wobei in diesem Druckbehälter kein Verteilerrohr für die Verteilung des zugeführten Wassers vorgesehen ist. Die Erwärmung des Wassers im Druckbehälter erfolgt durch das sich in einem den Druckbehälter umgebenden Behälter befindliche, in einer Solaranlage erwärmte Was- ser. Der gezielte Schichtungsaufbau im Druckbehälter wird nicht über das Verteilerrohr und die im oberen Abschnitt desselben angeordnete Einströmlanze erzielt, sondern vielmehr über die ent- sprechende Temperaturschichtung von dem im umgebenden Behälter befindlichen, in der Solaran- lage erwärmten Warmwasser.
Um die gewünschte Temperatur des zu entnehmenden Wassers sicherzustellen, wird bei dieser Konstruktion über ein mechanisch angetriebenes Standrohr der sich natürlich aufbauende Schichtungsaufbau im Druckbehälter ausgenützt, wobei hiefür spiralför- mig angeordnete Schlitze vorgesehen sind. Bei dieser Anordnung wird das Problem nicht gelöst, die unterschiedlichen Temperaturniveaus im Speicher aufrechtzuerhalten; sondern es tritt vielmehr der Nachteil auf, dass bei Zufuhr von Wasser im unteren Bereich des Druckbehälters in diesem Turbulenzen auftreten, durch die in unerwünschter Weise eine Vermischung der einzelnen Tempe- raturschichten im Druckbehälter bewirkt wird.
Die DE 4306684 A1 beschreibt einen Wasserspeicher, bei welchem kaltes Wasser im unteren Bereich des Speicherbehälters einem Einbau zugeführt wird, dort durch eine elektrische Heizein- richtung oder einen sonstigen Wärmeübertrager erwärmt wird und am oberen Ende des Speicher- behälters eine Warmwasserentnahme für das Warmwasser vorgesehen ist. Das im Einbau er- wärmte Wasser strömt im Einbau nach oben und tritt entsprechend seinem Temperaturniveau aus den Bohrungen im Einbau aus. Auch bei dieser bekannten Konstruktion tritt der Nachteil auf, dass sich im Einbau bei der Zufuhr des Kaltwassers Turbulenzen bilden, welche ein Vermischen der Temperaturschichten zur Folgen haben.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu vermeiden und ei- nen Wasserspeicher zu schaffen, bei welchem die unterschiedlichen Temperaturniveaus im Spei- cher erhalten bleiben, also im oberen Bereich des Speichers die grösste Wassertemperatur vorhan- den ist. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass im Speicher wenigstens ein sich vom oberen Bereich in Richtung zum unteren Bereich erstreckendes Verteilerrohr vorgesehen ist, das mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen ist, und dass die Zufuhr des erwärmten Wassers in das Verteilerrohr über eine im oberen Abschnitt desselben angeordnete Einströmlanze erfolgt.
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Dadurch, dass das erwärmte Wasser zunächst über die Einströmlanze dem Verteilerrohr zugeführt wird, wo bereits eine Beruhigung des einströmenden Wassers erfolgt, und von diesem über die seitlichen Austrittsöffnungen in den Wasserspeicher gelangt, werden Störungen des Schichtungs- aufbaues des im Wasserspeicher bereits befindlichen Wassers weitgehend vermieden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Verteilerrohr über die gesamte Höhe des Speichers und ist an seinen beiden Enden an der Speicherwand befestigt, sodass eine sichere Verankerung dieses Verteilerrohres im Speicher erfolgt.
Vorzugsweise sind das Verteilerrohr und die innerhalb desselben angeordnete Einströmlanze zentrisch im zylindrischen Speicher angeordnet, die Mittelachsen des Verteilerrohres und der Einströmlanze fallen somit mit der Zylinderachse des Speichers zusammen. Dadurch wird eine gleichmässige Beschickung des Speichers mit dem über die Austrittsöffnungen austretenden er- wärmten Wasser in den Ebenen der jeweiligen Austrittsöffnungen gewährleistet.
Optimale Strömungsverhältnisse ergeben sich dann, wenn der Innenquerschnitt der Einström- lanze zumindest die gleiche Grösse aufweist, wie der Innenquerschnitt des Anschlussrohres, über welches die Zufuhr des in der Wärmequelle erwärmten Wassers erfolgt, sodass eine gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit des Wassers gewährleistet ist.
Die Zufuhr des Wassers zum Verteilerrohr über die Einströmlanze erfolgt gemäss einem weite- ren Merkmal der Erfindung dadurch, dass diese Einströmlanze an ihrem Mantel mit, vorzugsweise gleichmässig über den Umfang verteilt angeordneten, Löchern versehen ist. Dadurch erfolgt eine gleichmässige Verteilung des erwärmten Wassers im Verteilerrohr. Die Löcher sind hierbei zweck- mässig lediglich im unteren Bereich der Einströmlanze angeordnet.
Die Einströmlanze ist bei einer bevorzugten Ausführungsform am unteren Ende offen, sodass das erwärmte Wasser auch an diesem unteren Ende austreten kann, es ist jedoch auch möglich, das untere Ende der Einströmlanze zu verschliessen.
Vorteilhaft ist es, wenn das untere Ende der Einströmlanze, vorzugsweise mittig, zwischen in Längsrichtung des Verteilerrohres benachbarten Austrittsöffnungen endet, wodurch gleichfalls eine optimale Zufuhr des erwärmten Wassers zum Speicher gewährleistet ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung der Innenquerschnitt des Verteilerrohres grösser ist als die Summe der Querschnitte der Löcher in der Einströmlanze, über welche das erwärmte Wasser in das Verteilerrohr gelangt. Dadurch kommt es zu einer beträchtlichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit im Verteilerrohr und es findet bereits in diesem Verteilerrohr eine Schichtung des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur desselben statt, sodass über die in unterschiedlicher Höhe befindlichen Austrittsöffnungen des Verteilerrohres bereits Wasser mit einer Temperatur austritt, die der Temperatur des Wassers im Wasserspeicher entspricht.
Es hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, wenn der Innenquerschnitt des Verteilerrohres das 1,5-fache bis 2,5-fache, vorzugsweise das 2-fache der Summe der Quer- schnitte der Löcher in der Einströmlanze beträgt.
Um einen möglichst geringen Wärmeaustausch zwischen dem zugeführten erwärmten Wasser und dem im Speicher befindlichen Wasser über die Wand des Verteilerrohres sowie zweckmässig auch zwischen dem Wasser in der Einströmlanze und dem Wasser im Verteilerrohr über die Wand der Einströmlanze zu verhindern, bestehen erfindungsgemäss das Verteilerrohr und vorzugsweise auch die Einströmlanze aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kunst- stoff.
Eine Beruhigung des zugeführten, erwärmten Wassers erfolgt weiters dadurch, dass erfin- dungsgemäss der Innenquerschnitt des Verteilerrohres das 4-fache bis 8-fache, vorzugsweise das 5-fache bis 7-fache, des Innenquerschnittes der Einströmlanze beträgt.
Weiters ist es von Vorteil, wenn die Austrittsöffnungen entlang der gesamten Länge des Vertei- lerrohres, vorzugsweise in einem Abstand in Längsrichtung von etwa 10% der Länge des Verteiler- rohres, angeordnet sind, sodass ein Austritt des erwärmten Wassers aus dem Verteilerrohr in jedem Temperaturniveau des Wasserspeichers möglich ist.
Vorteilhaft ist es weiters, wenn der Durchmesser des zylindrischen Speichers etwa das 6-fache bis 10-fache, vorzugsweise das 7-fache bis 9-fache, des Durchmessers des Verteilerrohres be- trägt.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage mit einem integrierten, erfindungsgemässen Wasserspeicher.
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Fig. 2 stellt in grösserem Massstab einen Längsschnitt durch den erfindungsgemässen Wasserspei- cher dar.
Dem in Fig. 1 gezeigten Wasserspeicher 1 wird über ein Anschlussrohr 2 sowohl ein über eine Solaranlage 3 unter Vermittlung eines Wärmetauschers 4 erwärmtes Wasser, als auch ein in einer Kesselanlage 5 erwärmtes Wasser zugeführt. Über einen im oberen Bereich des Wasserspeichers 1 befindlichen Anschlussstutzen 6 wird Warmwasser entnommen, das über eine Leitung 7 einem Verteiler 8 zugeführt wird, über den die Anspeisung von Radiatoren 9, einer Fussbodenheizung 10 und einer Heizschlange 11 im Inneren eines Kessels 12 für die Erzeugung von warmem Brauch- wasser erfolgt. Das dabei abgekühlte Wasser gelangt über den Verteiler 8 in eine Rücklaufleitung 14, die mit einem im unteren Bereich des Wasserspeichers 1 angeordneten Anschlussstutzen 13 sowie mit der Kesselrücklaufleitung 15 und der Solarrücklaufleitung 16 in Verbindung steht.
An die Kesselrücklaufleitung 15 ist ferner ein Ausdehnungsgefäss 17 angeschlossen.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Anschlussrohr 2 für die Zufuhr von in der So- laranlage 3 und in der Kesselanlage 5 erwärmtem Wasser mit einer Einströmlanze 18 verbunden, die innerhalb eines Verteilerrohres 19 angeordnet ist, welches sich über die gesamte Höhe des Wasserspeichers 1 erstreckt und an der Wand des Wasserspeichers 1 fixiert ist. Am unteren Ende des Verteilerrohres befindet sich der Anschlussstutzen 13 für die Rücklaufleitungen 14,15 und 16.
Sowohl die Einströmlanze 18 als auch das Verteilerrohr 19 bestehen aus Kunststoff, beispielswei- se aus Polypropylen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erstreckt sich die Einströmlanze 18 etwa über ein Drittel der Länge des Verteilerrohres 19. Die Einströmlanze 18 ist an ihrem unteren Ende offen, kann aber auch verschlossen sein, und weist im Bereich dieses unteren Endes über den Umfang verteilt, Löcher 20 auf, über die das über das Anschlussrohr 2 zugeführte, erwärmte Wasser in das Vertei- lerrohr 19 austritt. Beispielsweise sind 24 Bohrungen mit einem Durchmesser von 10 mm vorgese- hen. Diese Ausbildung bewirkt eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten, erwärmten Wassers schon vor dem Austritt aus der Einströmlanze 18 schlagartig, sodass es zu keinen Druckunterschieden und dadurch bedingten Durchmischungen im Verteilerrohr 19 und im Speicher 1 kommt.
Das Verteilerrohr 19 weist einen Innenquerschnitt auf, der grösser ist als die Summe der Quer- schnitte der Löcher 20 in der Einströmlanze 18 und der etwa das 5-fache bis 7-fache des Innen- querschnittes der Einströmlanze 18 beträgt. Auch dadurch wird eine Beruhigung des einströmen- den Wassers bewirkt, welches über entlang der gesamten Länge des Verteilerrohres 19 in einem Abstand a von etwa 10% der Länge des Verteilerrohres 19 verteilt angeordnete Austrittsöffnungen 21 in das Innere des Speichers 1 austritt. Bei einer praktischen Ausführungsform weist das Vertei- lerrohr 19 in einem Längsabstand von 200 mm am Umfang 3 um 120 zueinander versetzt ange- ordnete Austrittsöffnungen 21 mit einem Durchmesser von 35 mm auf.
Der Durchmesser des zylindrisch ausgebildeten Speichers 1 beträgt etwa das 7-fache bis 9-fache des Durchmessers des Verteilerrohres 19.
Aufgrund der angegebenen Querschnittsverhältnisse zwischen Einströmlanze 18, Verteilerrohr 19 und Wasserspeicher 1 sowie der Anordnung der Löcher 20 und der Austrittsöffnungen 21 kommt es zu einer wesentlichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des über das An- schlussrohr 2 zugeführten erwärmten Wassers, wobei dieses aus den Austrittsöffnungen 21 des Verteilerrohres 19, abhängig vom spezifischen Gewicht, in der jeweiligen Temperaturebene in das Innere des Speichers 1 austritt. Dadurch kommt es zu keiner Störung des im Speicher 1 in den verschiedenen Temperaturebenen geschichteten Wassers, dieser Schichtungsabbau wird vielmehr aufrecht erhalten, sodass sich in der obersten Schicht das Wasser mit der grössten Temperatur befindet, welches dann über den Anschlussstutzen 6 entnommen wird.
Obwohl in der Zeichnung ein Wasserspeicher dargestellt ist, in welchem ein einziges Verteiler- rohr 19 mit einer darin befindlichen Einströmlanze 20 vorgesehen sind, ist es möglich, in einem Wasserspeicher mehrere Verteilerrohre mit darin befindlichen Einströmlanzen anzuordnen.
Ferner ist eine zusätzliche Erwärmung des im Wasserspeicher befindlichen Wassers durch Anordnung von Heizschlangen od. dgl. im Wasserspeicher möglich.