CH477658A - Heisswasserspeicher - Google Patents

Heisswasserspeicher

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Publication number
CH477658A
CH477658A CH89668A CH89668A CH477658A CH 477658 A CH477658 A CH 477658A CH 89668 A CH89668 A CH 89668A CH 89668 A CH89668 A CH 89668A CH 477658 A CH477658 A CH 477658A
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CH
Switzerland
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heating
pipes
hot water
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water
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CH89668A
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English (en)
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Kristian Bolet Jens
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Kristian Bolet Jens
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18Water-storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/08Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/082Hot water storage tanks specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend

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Description


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 Heisswasserspeicher Die Erfindung betrifft einen Heisswasserspeicher, insbesondere zur Erwärmung von Konsumwasser, mit einem Behälter und einer Anzahl von gruppenweise im wesentlichen waagrecht liegenden Heizrohren, welche von einem Heizmittel, z. B.    in   der Form von heissem Wasser oder Dampf, durchströmt werden, und zwecks Einführung in den Behälter von zu erwärmendem Wasser mit längs des Heizrohres liegenden Einlass- und Verteilungsrohren mit am Ende    gesperrtem   Durchlauf, aber mit seitlichen Öffnungen zur Ausströmung des Wassers in den Behälter. 



  Bei den bekannten Heisswasserspeichern dieser Art ist jedes Verteilungsrohr so im Verhältnis zu den Heizrohren angeordnet, dass die Strahlen des aus den    öff-      nungen   des Verteilungsrohres austretenden Wassers die nächstliegenden Heizrohre treffen, welche dadurch einen verhältnismässig grossen    thermischen   Wirkungsgrad aufweisen, aber das weitere Eindringen des Wassers zwischen die übrigen, gewöhnlich in weit grösserer Anzahl vorhandenen Heizrohre hemmen, wodurch der thermische Wirkungsgrad der letzteren Rohre verhältnismässig geringer als beabsichtigt wird. 



  Es gilt dies für Heisswasserspeicher zur Erwärmung von Konsumwasser bei sowohl grossem als auch kleinem    Heisswasserkonsum,   aber auch in den Fällen, wo der Heisswasserspeicher in einer Anlage angeordnet ist, worin das erwärmte Wasser in die Anlage an die Konsumstellen und das nicht verbrauchte Wasser zurück nach dem Heisswasserspeicher geleitet wird, um wieder erwärmt zu werden. Das zurückströmende Wasser dringt in dem Falle direkt vom Verteilungsrohr zwischen die Heizrohre    hinein   und verursacht dadurch den weiteren Nachteil, dass die vorteilhafte natürliche thermische Selbstzirkulation des im Behälter befindlichen Wassers zwischen die Heizrohre nach oben gehemmt wird. 



  Beim Anschluss des Heisswasserspeichers an Fernheizungswerke wird man gewöhnlich versuchen, den möglichst grössten Unterschied zwischen der Temperatur des    Fernheizungswassers   bei dessen Einlass in den Heisswasserspeicher und der Temperatur bei dessen    Auslass   aus dem Heisswasserspeicher zu erzielen. Bei Heisswasserspeichern der erwähnten Art zur Erwärmung von Konsumwasser wird die    Abflusstemperatur   des Fernheizungswassers auf die gewünschte Temperatur des Konsumwassers im Behälter begrenzt, d. h. gewöhnlich mindestens 50  C. 



  Ziel der Erfindung ist, den Nachteilen der vorstehend erwähnten Art entgegenzutreten sowie in den    respek-      tiven   Fällen die möglichst grösste Abkühlung des Fernheizungswassers zu erzielen und im übrigen die Leistungsfähigkeit des Heisswasserspeichers zu vergrössern. 



  Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass an den zwei gegenüberliegenden Seiten eines im wesentlichen in waagrechter Ebene gelegenen offenen Raums, welcher die Heizrohre in eine obere und eine untere Gruppe im Behälter aufteilt, je ein Verteilungsrohr angeordnet ist, und zwar mit gegen den Raum nach innen gerichteten Öffnungen. 



  Beim Betrieb des Heisswasserspeichers wird das    Heizmittel   auf gewöhnliche Weise nach den zu    oberst   liegenden Heizrohren geleitet, d. h. nach den    Heizrohren   der oberen Gruppe, und strömt von dort aus durch die Heizrohre in die untere Gruppe, bevor es abgeleitet wird. Das zu erwärmende Wasser wird nach den beiden Verteilungsrohren geleitet und strömt durch die    öff-      nungen   der Rohre von beiden Seiten der Gruppen frei in den Raum dazwischen. 



  Die somit gegeneinander, von je ihrer Seite, kommenden Wasserströme können sich von dem Raum nur nach oben und unten im Behälter verteilen, indem sie quer auf alle Heizrohre darin strömen, und werden somit gezwungen, unter steigender Temperatur die Wärme abgebenden Rohre zu passieren, die gleichzeitig alle ohne Ausnahme von Wärme aufnehmendem Wasser umspült werden und dadurch jedes für sich    effektiv   am Wärmeaustausch teilnimmt. 



  Es ist unmittelbar ersichtlich, dass die Heizrohre, welche in der Nähe des offenen Raums zwischen den beiden Gruppen liegen, welche von dem kältesten Was- 

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    ser   umspült werden, eine grössere Abkühlung des    Heiz-      mittels,   z. B. des    Fernheizungswassers,   geben können als die äussersten Rohre der Gruppen, welche im wesentlichen von bereits erwärmtem Konsumwasser im Behälter umgeben sind; es wird aber doch bei derselben Anzahl von Heizrohren eine grössere resultierende Abkühlung des Heizmittels als bei den vorstehend erwähnten bekannten Heizwasserspeichern erzielt. 



  Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Heisswasserspeichers nach der Erfindung, wobei die Heizrohre des Vor- und des Rücklaufes des Heizmittels im Behälter an dem einen Ende miteinander in offener Verbindung stehen, vorzugsweise paarweise durch Ausführung von je zwei Rohren in der Form eines Rohrbügels, und das andere Ende der Heizrohre des Vorlaufes bzw. des Rücklaufes an eine    Heizmittel-Einlass-      kammer   bzw.

   an eine    Heizmittel-Ablasskammer   angeschlossen sind, welche Kammern von einem Deckel abgeschlossen sind, steht die    Einlasskammer   mit den zu    oberst   in der oberen Gruppe liegenden    Heizrohren   in offener Verbindung, während die    Ablasskammer   in offener Verbindung mit den zu    unterst      in   der oberen Gruppe und in der Nähe des die Heizrohre in zwei Gruppen aufteilenden Raumes steht, und eine ebenfalls vom    Dek-      kel   abgeschlossene dritte Kammer ist vorhanden, welche mit allen Heizrohren der unteren    Gruppe      in   offener Verbindung steht. 



  Die Heizrohre, welche der Ableitungskammer am nächsten angeschlossen sind, werden somit von dem kältesten Konsumwasser bestrichen, und man nähert sich hierdurch dem ideellen Gegenstromprinzip und behält doch die mit freiliegenden Heizrohren offenbar verknüpften Vorteile bei. 



  Bei geringem oder keinem Konsum von Wasser verteilt und    mischt   sich dieses im Behälter schnell bei der natürlichen thermischen Zirkulation des Wassers zwischen allen Heizrohren der beiden Gruppen praktisch ohne Hemmung verursacht von den Verteilungsrohren und vom aus diesen austretenden Wasser. 



  Anschliessend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben, worin    Fig.   1 teilweise im Längsschnitt einen Heisswasserspeicher mit eingebauten bügelförmigen    Heizrohren   und parallel damit liegenden    Wasserverteilungsrohren   für die Zuleitung des zu erwärmenden Wassers,    Fig.   2 einen Schnitt nach der Linie    II-11   in    Fig.   1,    Fig.   3    perspektivisch   die Heizrohre und die Verteilungsrohre schräg von vorne und in Seitenansicht,    Fig.   4 die    Verteilungsrohre   in geänderter Ausführung, aber auf dieselbe Weise wie in    Fig.   3 gesehen,

   und    Fig.   5 ein    Ausführungsbeispiel   des Heisswasserspeichers ähnlich dem in    Fig.   1 gezeigten, aber mit einem geänderten Durchlauf für das    Heizmittel   zeigt. 



  1 bezeichnet einen waagrecht liegenden zylindrischen Behälter, mit einem vorderen Endboden 2, welcher unten einen ausgebauten Stutzen 3 mit einem Flansch 4 hat, woran ein Deckel 5 befestigt ist, und eine zwischen dem Deckel und dem Flansch 4 eingespannte Rohrplatte 6. An der Rohrplatte 6 sind die Enden einer Anzahl von waagrecht liegenden Heizrohren 7 befestigt, und zwar in der Form von in senkrechten Ebenen verhältnismässig dicht aneinander liegenden    Rohrbügeln,   wobei    zwischen   den innersten Schenkeln der Rohrbügel ein im wesentlichen in waagrechter Ebene liegender Raum 8 gebildet wird, der an den Enden sowie oben und unten von den Heizrohren und der Rohrplatte begrenzt, aber an den Seiten offen ist. 



  Der Deckel 5 schliesst zwei durch eine Wand 9 getrennte Kammern 10 und 11 mit Ein- und    Ablassstutzen   12 bzw. 13 ab. Die obere Kammer 10 steht in offener Verbindung mit den zu    oberst   liegenden Bügelschenkeln, welche eine Gruppe der Heizrohre 7 über den Raum 8 bilden, während die zu    unterst   liegenden Bügelschenkel eine andere Gruppe von Heizrohren unter dem Raum 8 bilden, die in offener Verbindung mit der unteren Kammer 11 im Deckel 5 steht. 



  14 bezeichnet zwei Verteilungsrohre zur Verteilung des zu erwärmenden Wassers nach dem Einlass in den Behälter 1, und welche ausserhalb der beiden Gruppen von    Heizrohren   7 an je einer von zwei gegenüberliegenden Seiten des Raums 8    zwischen   den Gruppen liegen. An der dem Raum 8 zugewandten Seite haben die an den Enden geschlossenen Verteilungsrohre über ihre ganze Länge Öffnungen 15 oder Spalte. Die beiden Verteilungsrohre 14 sind über je ein Abzweigstück 16 mit einem gemeinsamen Wasserzuleitungsrohr 17 verbunden, welche dichtschliessend unten durch den Behältermantel 1 durchgeführt    ist.   Der Behältermantel    besitzt   unten ein    Schlammablassventil   18 und oben einen Ablassstutzen 19 für warmes Wasser. 



  Das    Heizmittel   in der Form von heissem Wasser oder Dampf wird der Kammer 10 zugeleitet und strömt von dieser Kammer durch die Heizrohre 7    in   die oberste Gruppe und durch die Rohre der untersten Gruppe in die Kammer 11 zurück, von wo aus es durch den Stutzen 13 abgeleitet wird. Das kalte Wasser wird den Verteilungsrohren 14 durch das    Einlassrohr   17 und die Abzweigstücke 16    zugeleitet   und tritt, wie in    Fig.   4 angedeutet, durch die Öffnungen 15 in den Verteilungsrohren von beiden Seiten in den Raum 8, von wo aus es im wesentlichen gleichmässig verteilt    auf-      und   abwärts zwischen alle    Heizrohre   der beiden Gruppen dieser hineindringt.

   Die stärkste Erwärmung erfolgt in der oberen Gruppe, die zuerst vom    Heizmittel   umspült wird. Dieses wird indessen auch wesentlich in der unteren Gruppe abgekühlt, deren Heizrohre ebenfalls während der Erwärmung von Wasser umspült werden, und das Heizmittel verlässt somit den Heisswasserspeicher, nachdem es auf zweckmässige Weise Wärme an das Wasser im Behälter 1 abgegeben hat. 



  Insbesondere bei geringem oder ganz eingestelltem Konsum von warmem Wasser erfolgt eine natürliche thermische Zirkulation des Wassers nach oben zwischen die Heizrohre. In diesen Perioden hält das Wasser    im   Behälter somit stets die grösstmögliche Temperatur. Bei danach eintretendem grossem Konsum von warmem Wasser fängt die Erwärmung von zuströmendem kaltem Wasser, wie vorstehend beschrieben, sofort wieder an. 



  Bei der Erwärmung von kalkhaltigem Konsumwasser, wobei bei der Erwärmung Kalk ausgeschieden wird, welcher sich erfahrungsgemäss an den Rohren absetzt, aber wieder davon abbröckelt, wenn kaltes Wasser in grossem Umfange plötzlich zugeleitet wird, können Kalkschalen ungehindert in den untersten Teil des Behälters herabsinken, und der Kalkschlamm kann dann gelegentlich durch das    Ablassventil   18 entfernt werden. 



  Bei der Aufteilung der    Wasserverteilungsrohre   14 in mindestens zwei Teile 14a und 14b mit Abzweigstücken 16a bzw. 16b, wie in    Fig.   4 gezeigt, kann dem Heisswasserspeicher gleichzeitig ganz kaltes und teilweise erwärmtes Wasser zugeleitet werden. Das von den Verteilungsrohren 14a austretende Wasser wird sich 

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    zwischen   den Heizrohren 7 der    ober-   und unterhalb des Raumes 8    liegenden   Partien von diesen Rohrgruppen verteilen,    und   zwar praktisch    genommen   ohne sich mit dem Wasser zu mischen, das den Verteilungsrohren 14b zugeleitet wird und sich von dort aus zwischen den Heizrohren der anderen Partien der Gruppen verteilt.

   Eventuell kann im Behälter    eine   senkrechte    Trennung   eingebaut    sein,   die    jedenfalls      teilweise   das    Wasser   im Behälter mit gegenseitig verschiedener Temperatur trennt. 



  Die vorstehend beschriebene    Wassererwärmungs-      weise   kann insbesondere bei    Heisswasserversorgungs-      anlagen      Anwendung   finden, wo das von den Konsumenten nicht abgenommene Wasser zwecks Wiedererwärmung zum Heisswasserspeicher zurückzirkuliert wird. 



  Bei dem in    Fig.   5    gezeigten      Ausführungsbeispiel   des Heisswasserspeichers wird eine    verhältnismässig   sehr grosse Abkühlung des Heizmittels, z. B. des    Fernhei-      zungswassers,   erzielt. Die oberste Kammer 10 in    Fig.   1 ist hier durch eine Wand 20 in zwei Kammern 10a    und   10b geteilt, und der    Ablassstutzen   13 ist derart angeordnet, dass er das    Rücklaufwasser   zur    Fernheizungs-      quelle   von der Kammer 10b ableitet.

   Das vom Einlassstutzen 12 kommende Heizmittel läuft von der Kammer 10a    in   die äussersten Heizrohre 7 der oberen    Gruppe   und läuft von dort aus in die entsprechenden äussersten Rohre 7 der unteren Gruppe, um alsdann in die Kammer 11a zurückzukehren und durch die sowohl in der unteren als auch in der oberen Gruppe restlichen innersten    Heizrohre,   welche dem Raum 8 am nächsten liegen, dem das kalte Wasser zugeleitet wird, hin    und   zurück um den Raum zu strömen, um schliesslich in die Kammer    lob   hineinzulaufen,

   von wo aus es durch den Stutzen 13 zur Wärmequelle zurückgeleitet    wird.   Das    Heizmittel      wird      durch   diesen Verlauf durch den Heisswasserspeicher nach und nach der Abkühlung durch Konsumwasser mit niedriger und niedrigster Temperatur ausgesetzt, und zwar entsprechend dem bei Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeiten angestrebten Gegenstromsprinzip. 



  Der Heisswasserspeicher kann statt mit    bügelförmi-      gen   Heizrohren mit geradlinigen waagrecht liegenden Heizrohren in zwei Gruppen ausgeführt werden, welche an jedem Ende mit    einer   Rohrplatte und einem Deckel versehen sind,    indem   der innen im Behälter 1 liegende Deckel in dem Falle keine Einlass- und    Ablassstutzen   12 und 13 besitzt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Heisswasserspeicher mit einem Behälter und einer Anzahl von gruppenweise im wesentlichen waagrecht liegenden Heizrohren, welche von einem Heizmittel durchströmt werden, und zwecks Einführung in den Behälter von zu erwärmendem Wasser mit längs der Heizrohre liegenden Einlass- und Verteilungsrohren mit am Ende gesperrtem Durchlauf, aber mit seitlichen Öffnungen zur Ausströmung des Wassers in den Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass an den zwei gegen- überliegenden Seiten eines im wesentlichen in waagrechter Ebene gelegenen offenen Raums (8), welcher die Heizrohre (7) in eine obere und eine untere Gruppe im Behälter aufteilt, je ein Verteilungsrohr (14) angeordnet ist,
    und zwar mit gegen den Raum nach innen gerichteten Öffnungen. UNTERANSPRÜCHE 1. Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verteilungsrohre (14) durch ein Abzweigstück (16) mit einem gemeinsamen Wasserzuleitungsrohr (17) verbunden sind. 2.
    Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verteilungsrohr (14) in mindestens zwei Teile (14a und 14b) aufgeteilt ist, welche mit Abzweigstücken (16a und 16b) mit je einem entsprechendem Wasserzuleitungsrohr verbunden sind. 3. Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, wobei die Heizrohre des Vor- und des Rücklaufes des Heiz- mittels im Behälter an dem einen Ende miteinander in offener Verbindung stehen, vorzugsweise paarweise durch Ausführung von je zwei Rohren in der Form eines Rohrbügels, und das andere Ende der Heizrohre des Vorlaufes bzw. des Rücklaufes an eine Heizmittel-Ein- lasskammer bzw.
    an eine Heizmittel-Ablasskammer angeschlossen sind, welche Kammern von einem Deckel abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasskammer (10a) mit den zu oberst in der oberen Gruppe liegenden Heizrohren (7) in offener Verbindung steht, während die Ablasskammer (10b) in offener Verbindung mit den zu unterst in der oberen Gruppe und in der Nähe des die Heizrohre (7) in zwei Gruppen aufteilenden Raumes (8) steht, und dass eine ebenfalls vom Deckel (5) abgeschlossene dritte Kammer (11a) vorhanden ist, welche mit allen Heizrohren der unteren Gruppe in offener Verbindung steht.
CH89668A 1967-01-23 1968-01-19 Heisswasserspeicher CH477658A (de)

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DK38767A DK111704B (da) 1967-01-23 1967-01-23 Anordning ved vandvarmere.

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BE709674A (de) 1968-05-30
DE1300223B (de) 1969-07-31
DK111704B (da) 1968-09-30

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