Die Erfindung bezieht sich auf eine Schichtenspeicheranordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Solche Schichtenspeicheranordnungen weisen einen einzigen Speicherbehälter auf, der meist einen runden Querschnitt besitzt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass solche Schichtenspeicheranordnungen einen erheblichen Durchmesser aufweisen, wodurch sich in vielen Fällen sehr erhebliche Platzprobleme ergeben.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Schichtenspeicheranordnung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich auch in beengten Räumen leicht unterbringen lässt.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Schichtenspeicheranordnung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ergibt sich der Vorteil, dass für das gleiche Speichervolumen die Tiefe der Schichtenspeicheranordnung nach der Erfindung erheb lich geringer als der Durchmesser einer Schichtenspeicheranordnung nach dem Stand der Technik ist. So kann bei gleicher Höhe der Durchmesser der Speicherbehälter auf ca. 7/10 des Durchmessers eines einzigen Speicherbehälters mit einem im Wesentlichen dem Volumen beider Speicherbehälter entsprechenden Volumen reduziert werden. Dadurch kann eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung leichter in beengten Räumen oder bei einem nur geringen Platzangebot untergebracht werden. Jedenfalls ragt eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung erheblich weniger weit in einen Aufstellungsraum hinein als eine herkömmliche Schichtenspeicheranordnung mit lediglich einem Speicherbehälter gleichen Volumens.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer sehr kompakten Bauweise.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 können die für einen Betrieb der Schichtenspeicheranordnung wesentlichen Temperaturen problemlos erfasst werden, wobei ein die Temperatur des zulaufenden Warmwassers erfassender Temperaturfühler zweckmässigerweise in der Warmwasserzulaufleitung angeordnet ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ist sichergestellt, dass sich die durch das tangential austretende Wasser entstehenden Wirbel sich an der Aussenwand des Speicherbehälters anlegen und sich durch die dabei entstehende Reibung beruhigen. Dadurch wird eine Vermischung des Wassers sehr weitgehend vermieden.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine besonders gleichmässige Ausströmung des Warmwassers und nur kleine Wirbel, die sich sehr rasch beruhigen. Dadurch kommt es praktisch zu keiner nennenswerten Vermischung des warmen Wassers mit kühlerem Wasser.
Bei einer erfindungsgemässen Schichtenspeicheranordnung wird davon ausgegangen, dass das erwärmte Wasser in die Schichtenspeicheranordnung eingespeist wird, wobei die Heizeinrichtung meist durch einen brennerbeheizten Wasserheizer gebildet ist, die meist von der Schichtenspeicheranordnung entfernt angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Verrohrungsaufwand und ein relativ hoher Platzbedarf.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und einen besonders kompakten Aufbau zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruches 6 vorzusehen.
Durch diese Merkmale ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau, bei dem sich nur sehr kurze Verrohrungen ergeben. Ausserdem ergibt sich auch der Vorteil, dass durch den Rahmen die druckbelasteten Speicherbehälter nicht durch äussere Kräfte belastet und akustisch von dem umgebenden Gerätesystem entkoppelt sind.
Weiter ergibt sich auch der Vorteil, dass die Brennkammer nach der Abnahme der Verkleidung von vorne sehr gut zugänglich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, dass mit einem Minimum an Einzelteilen das Auslangen gefunden wird und keine separate Verkleidung für den Rahmen erforderlich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Schichtenspeicheranordnung mit einer Wasserheizanlage, wobei vorzugsweise auch die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung,
Fig. 2a schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung und
Fig. 2b schematisch zum Vergleich eine herkömmliche Schichtenspeicheranordnung in Draufsicht,
Fig. 3 schematisch die Warmwasserzulaufleitung in Draufsicht,
Fig. 4 eine Ansicht der Warmwasserzulaufleitung,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Schichtenspeicheranordnung nach der Fig. 5,
Fig. 7 eine Ansicht von unten der beiden Speicherbehälter und
Fig. 8 einen Schnitt durch die beiden Speicherbehälter.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.
Eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung 1 weist zwei oder mehrere mit einer zylindrischen Behälterwand 54 versehenen Speicherbehälter 2, 3 auf, die miteinander hydraulisch verbunden sind. Dabei mündet in den oberen Endbereich 5 des Speicherbehälters 2 eine Warmwasserzulaufleitung 4. Aus diesem oberen Endbereich 5 führt eine Brauchwasserleitung 6 weg.
Die Warmwasserzulaufleitung 4 ist als Vorlaufleitung an einen Wärmetauscher 7 angeschlossen.
Im unteren Endbereich 8 des Speicherbehälters 2 ist ein Temperaturfühler 20 angeordnet, der zur Erfassung der mittleren Temperatur der Schichtenspeicheranordnung dient. Weiter führt aus dem unteren Endbereich 8 des Speicherbehälters 2 eine Verbindungsleitung 9 weg, die in den oberen Endbereich 10 des Speicherbehälters 3 mündet. Bei weiteren Speicherbehältern ist jeweils der untere Endbereich mit dem oberen Endbereich des jeweils vorigen Speichers mit einer solchen Verbindungsleitung verbunden.
Aus dem unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 führt eine Kaltwasserabzugleitung 12 weg, die mit einer Umwälzpumpe 13 verbunden ist, die an eine Rücklaufleitung 14 angeschlossen ist, die mit dem Wärmetauscher 7 verbunden ist.
In den unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 mündet eine Kaltwasserzulaufleitung 15. Weiter ist im unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 ein Temperaturfühler 16 angeordnet.
Zur Überwachung der Temperatur des in den oberen Endbereich 5 des Speicherbehälters 2 einströmenden Warmwassers ist ein Temperaturfühler 17 in der Warmwasserzulaufleitung 4 angeordnet.
Wie aus der Fig. 2a zu ersehen ist, sind die beiden Speicherbehälter 2 und 3 oder die weiteren dicht nebeneinander angeordnet, wobei in den zwischen den beiden Speicherbehältern 2, 3 verbleibenden Freiräumen 18, die im Wesentlichen durch die äusseren Konturen der beiden Speicherbehälter 2, 3 und den Tangenten an beide Speicher behälter 2, 3 enthaltenden Ebenen begrenzt sind, Hilfsaggregate angeordnet sind, wie z.B. der Wärmetauscher 7 und eine Steuerung oder Regelung.
Wie ein Vergleich mit einer herkömmlichen Schichtenspeicheranordnung 19 nach der Fig. 2b, die ein im Wesentlichen gleiches Volumen wie die beiden Speicherbehälter 2 und 3 aufweist, zeigt, kann durch die erfindungsgemässen Massnahmen, die im Wesentlichen durch die Durchmesser der Speicherbehälter 2, 3 bestimmte Tiefe der Schichtenspeicheranordnung 1 erheblich geringer gehalten werden, als dies bei einer Anordnung 19 nach der Fig. 2b möglich ist.
Bei einer Aufheizung der Schichtenspeicheranordnung 1 wird mittels der Umwälzpumpe 13 kühles Wasser aus dem unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 abgezogen und im Wärmetauscher 7 aufgeheizt, dem von einem Wasserheizer Fremdwärme zugeführt wird, wonach das erwärmte Wasser in den oberen Endbereich 5 des Speicherbehälters 2 einströmt. Gleichzeitig strömt Wasser aus dem unteren Endbereich 8 des Speicherbehälters 2 über die Verbindungsleitung 9 in den oberen Endbereich 10 des Speicherbehälters 3 über.
Wird warmes Brauchwasser über die Brauchwasserleitung 6 abgezogen, so strömt Kaltwasser über die Kaltwasserzulaufleitung 15 in den unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 nach.
Eine Nachladung der Schichtenspeicheranordnung 1 erfolgt über eine Steuerung, sobald die Temperatur im unteren Endbereich 8 des Speicherbehälters 2 unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Beendet wird die Nachladung, wenn die Temperatur im unteren Endbereich 11 des Speicherbehälters 3 einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Durch die Erfassung der Temperatur des in den oberen Endbereich 5 des Speicherbehälters 2 zuströmenden Warmwassers durch den Temperaturfühler 17 ist es möglich, eine Überhitzung des Wassers zu vermeiden, wobei eine Steuerung der Temperatur durch Veränderung der Drehzahl der Umwälzpumpe 13 erfolgen kann.
Wie aus der Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, ist die Warmwasserzulaufleitung 4 mit einem Ausströmrohr 51 versehen, das sich im Wesentlichen horizontal erstreckt. Dabei befinden sich die Ausströmöffnungen 52 an den Stirnseiten von Abwinkelungen 53 des Ausströmrohres 51, aus denen Wasser in gleicher Umfangsrichtung ausströmt.
Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, erstreckt sich in der konkreten Ausführung die Warmwasserzufuhrleitung von unten nach oben.
Durch das Ausströmen des Warmwassers aus den Ausströmöffnungen 52 und damit in tangentialer Richtung legen sich die entstehenden Wirbel an die Wand des Speicherbehälters 2 an und beruhigen sich durch die Reibung sehr rasch, sodass es zu keiner nennenswerten Vermischung des austretenden warmen Wassers mit kühlerem Wasser kommt.
Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, weist eine erfindungsgemässe Schichtenspeicheranordnung zwei Speicherbehälter 21, 22 auf, die von einer gemeinsamen Isolierung 23 umgeben sind.
Die beiden Speicherbehälter 21, 22 sind samt deren Isolierung 23 von einem Rahmen 24 gehalten, der an einer Gebäudewand 25 befestigbar ist. Dabei ist der Rahmen im Wesentlichen u-förmig ausgebildet, wobei die freien Enden der Schenkel 26 gegenein ander abgewinkelt sind, wobei diese Abwinkelungen 27 zur Befestigung an der Wand 25 dienen.
Dabei sind die Schenkel 26 als durchgehende Wände ausgebildet, die gleichzeitig als Verkleidung dienen.
An der Vorderseite des Steges 28 des Rahmens 24 ist eine Brennkammer 29 befestigt. Weiter ist an dem Rahmen 24 eine die Brennkammer 29 umgebende Verkleidung 30 befestigt.
Der Steg 28 des Rahmens 24 weist eine Länge auf, die die Breite der Isolierung 23 übersteigt, wobei in dem verbliebenen Raum zwei Ausdehnungsgefässe 31, 32 untergebracht sind, die für einen Heizwasserkreis und einen Brauchwasserkreis vorgesehen sind, die beide nicht näher dargestellt sind.
Wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist, ist die Brennkammer 29 im oberen Endbereich des Rahmens 24 gehalten, wobei unterhalb der Brennkammer 29 eine Steuerung 33, die auch Hydraulik-Hilfsaggregate umfasst, angeordnet ist.
Wie aus der Fig. 7 zu ersehen ist, sind die beiden Speicherbehälter 21, 22 in ihrem unteren Endbereich über ein Verbindungsrohr 34 hydraulisch miteinander verbunden, wobei das Verbindungsrohr 34 im Speicherbehälter 22 in dessen oberen Endbereich hineinragt. Dabei führt aus dem unteren Endbereich des Speicherbehälters 22 eine Kaltwasserabzugsleitung 35 weg, der zu einem unter der Brennkammer 29 angeordneten Wärmetauscher führt.
Das Verbindungsrohr 34 mündet in den unteren Endbereich des Speicherbehälters 21 und ist von einem Prallblech 36 überdeckt. In den Speicherbehälter 21 mündet weiter eine Warmwasserzulaufleitung 37 über die Warmwasser von einem unter der Brennkammer 29 angeordneten Wärmetauscher in den oberen Endbereich des Speicherbehälters 21 zufliesst. Eine Warmwasserabzugleitung 38 führt aus dem oberen Endbereich des Speicherbehälters 21 weg und eine Kaltwasserzulaufleitung 39 mündet in den unteren Endbereich des Speicherbehälters 22, wobei die Einmündung der Kaltwasserzulaufleitung 39 von einem Prallblech 43 überdeckt ist.
In der Warmwasserzulaufleitung 37 und in der Kaltwasserabzugleitung 35 sind Temperaturfühler 40, 41 angeordnet, die mit der Steuerung 33 verbunden sind. Weiters ist im mittleren Bereich des Speicherbehälters 22 ein weiterer Temperaturfühler 42 angeordnet, der ebenfalls mit der Steuerung 33 verbunden ist.
Beim Betrieb der Schichtenspeicheranordnung strömt bei einer Brauchwasserzapfung kaltes Wasser über die Kaltwasserzulaufleitung 39 in den unteren Endbereich des Speicherbehälters 22 ein. Sinkt dadurch die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 42 unter einen vorbestimmten Wert ab, so wird der Wärmetauscher unter der Brennkammer 29 und eine in der Steuerung 33 angeordnete Brauchwasserpumpe in Betrieb gesetzt, und es wird kühles Wasser über die Kaltwasserabzugleitung 35 zum Wärmetauscher gefördert und dort erwärmt. Danach strömt das erwärmte Wasser über die Warmwasserzulaufleitung 37 in den oberen Endbereich des Speicherbehälters 21 ein.
Erreicht die Temperatur im Bereich der Kaltwasserabzugleitung 35 und damit im Bereich des Temperaturfühlers 41 einen vorbestimmten Wert, so wird die Aufladung der Schichtenspeicheranordnung beendet und die Umwälzpumpe und der Wärmetauscher stillgesetzt.
The invention relates to a stratified storage arrangement according to the preamble of claim 1.
Such stratified storage arrangements have a single storage container, which usually has a round cross section. However, there is the disadvantage that such layer storage arrangements have a considerable diameter, which in many cases results in very considerable space problems.
The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a stratified storage arrangement of the type mentioned at the outset, which can be easily accommodated even in confined spaces.
According to the invention, this is achieved in a stratified storage arrangement of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
The proposed measures have the advantage that for the same storage volume, the depth of the stratified storage arrangement according to the invention is significantly lower than the diameter of a stratified storage arrangement according to the prior art. Thus, with the same height, the diameter of the storage containers can be reduced to approximately 7/10 of the diameter of a single storage container with a volume that essentially corresponds to the volume of both storage containers. As a result, a stratified storage arrangement according to the invention can be accommodated more easily in confined spaces or where space is limited. In any event, a stratified storage arrangement according to the invention protrudes far less far into a set-up room than a conventional stratified storage arrangement with only one storage container of the same volume.
The features of claim 2 give the advantage of a very compact design.
Due to the features of claim 3, the temperatures essential for the operation of the stratified storage arrangement can be detected without any problems, a temperature sensor detecting the temperature of the incoming hot water being expediently arranged in the hot water supply line.
The features of claim 4 ensure that the eddies created by the tangentially emerging water settle on the outer wall of the storage container and calm down due to the friction that occurs. Mixing of the water is thus largely avoided.
The features of claim 5 result in a particularly uniform outflow of hot water and only small eddies that calm down very quickly. As a result, there is practically no significant mixing of the warm water with cooler water.
In the case of a stratified storage arrangement according to the invention, it is assumed that the heated water is fed into the stratified storage arrangement, the heating device usually being formed by a burner-heated water heater, which is usually arranged at a distance from the stratified storage arrangement. This results in a considerable piping effort and a relatively large amount of space.
In order to avoid this disadvantage and to enable a particularly compact structure, it is advantageous to provide the features of claim 6.
These features result in a very compact structure with only very short piping. In addition, there is also the advantage that the frame means that the pressure-loaded storage containers are not loaded by external forces and are acoustically decoupled from the surrounding device system.
There is also the further advantage that the combustion chamber is very easily accessible from the front after the casing has been removed.
Due to the features of claim 7, there is the advantage that with a minimum of individual parts, sufficiency is found and no separate cladding is required for the frame.
The features of claim 8 result in a very compact structure of the stratified storage arrangement with a water heating system, the features of claim 9 also preferably being provided.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:
1 schematically shows a stratified storage arrangement according to the invention,
2a schematically shows a plan view of an inventive layer storage arrangement and
2b schematically for comparison a conventional layer storage arrangement in plan view,
3 schematically shows the hot water supply line in plan view,
4 is a view of the hot water supply line,
5 shows a plan view of a layer storage arrangement according to the invention,
6 is a front view of the stratified storage arrangement according to FIG. 5,
Fig. 7 is a bottom view of the two storage containers and
Fig. 8 shows a section through the two storage containers.
The same reference numerals mean the same details in all figures.
A layered storage arrangement 1 according to the invention has two or more storage containers 2, 3 provided with a cylindrical container wall 54, which are hydraulically connected to one another. A hot water supply line 4 opens into the upper end region 5 of the storage container 2. A hot water line 6 leads away from this upper end region 5.
The hot water supply line 4 is connected as a flow line to a heat exchanger 7.
In the lower end region 8 of the storage container 2, a temperature sensor 20 is arranged, which is used to record the average temperature of the stratified storage arrangement. A connecting line 9 also leads out of the lower end region 8 of the storage container 2 and opens into the upper end region 10 of the storage container 3. In the case of further storage tanks, the lower end area is connected to the upper end area of the previous store in each case with such a connecting line.
A cold water discharge line 12 leads out of the lower end region 11 of the storage tank 3 and is connected to a circulation pump 13 which is connected to a return line 14 which is connected to the heat exchanger 7.
A cold water supply line 15 opens into the lower end region 11 of the storage container 3. Furthermore, a temperature sensor 16 is arranged in the lower end region 11 of the storage container 3.
To monitor the temperature of the hot water flowing into the upper end region 5 of the storage tank 2, a temperature sensor 17 is arranged in the hot water supply line 4.
As can be seen from FIG. 2a, the two storage containers 2 and 3 or the further storage containers are arranged closely next to one another, with the spaces 18 remaining between the two storage containers 2, 3, which are essentially due to the outer contours of the two storage containers 2, 3. 3 and the tangents to both storage containers 2, 3 containing levels are limited, auxiliary units are arranged, such as the heat exchanger 7 and a control or regulation.
As a comparison with a conventional stratified storage arrangement 19 according to FIG. 2 b, which has an essentially the same volume as the two storage containers 2 and 3, shows, by the measures according to the invention, the depth determined essentially by the diameter of the storage containers 2, 3 the stratified storage arrangement 1 can be kept considerably smaller than is possible with an arrangement 19 according to FIG. 2b.
When the stratified storage arrangement 1 is heated, cool water is drawn off from the lower end region 11 of the storage container 3 by means of the circulation pump 13 and heated in the heat exchanger 7, to which external heat is supplied by a water heater, after which the heated water flows into the upper end region 5 of the storage container 2. At the same time, water flows from the lower end region 8 of the storage container 2 via the connecting line 9 into the upper end region 10 of the storage container 3.
If hot service water is drawn off via the service water line 6, cold water flows in via the cold water supply line 15 into the lower end region 11 of the storage tank 3.
The stratified storage arrangement 1 is recharged via a control as soon as the temperature in the lower end region 8 of the storage container 2 has dropped below a predetermined value. The recharging is ended when the temperature in the lower end region 11 of the storage container 3 exceeds a predetermined value.
By detecting the temperature of the hot water flowing into the upper end region 5 of the storage tank 2 by the temperature sensor 17, it is possible to avoid overheating of the water, and the temperature can be controlled by changing the speed of the circulation pump 13.
As can be seen from FIGS. 3 and 4, the hot water supply line 4 is provided with an outflow pipe 51 which extends essentially horizontally. The outflow openings 52 are located on the end faces of bends 53 of the outflow pipe 51, from which water flows out in the same circumferential direction.
As can be seen from FIG. 4, in the specific embodiment the hot water supply line extends from the bottom to the top.
As a result of the hot water flowing out of the outflow openings 52 and thus in the tangential direction, the resulting vortices contact the wall of the storage container 2 and calm down very quickly due to the friction, so that there is no significant mixing of the emerging warm water with cooler water.
As can be seen from FIG. 5, a stratified storage arrangement according to the invention has two storage containers 21, 22, which are surrounded by a common insulation 23.
The two storage containers 21, 22 are held together with their insulation 23 by a frame 24 which can be fastened to a building wall 25. The frame is essentially U-shaped, the free ends of the legs 26 being angled against each other, these bends 27 being used for fastening to the wall 25.
The legs 26 are designed as continuous walls, which also serve as cladding.
A combustion chamber 29 is attached to the front of the web 28 of the frame 24. Furthermore, a casing 30 surrounding the combustion chamber 29 is fastened to the frame 24.
The web 28 of the frame 24 has a length that exceeds the width of the insulation 23, two remaining expansion vessels 31, 32 being accommodated in the remaining space, which are provided for a heating water circuit and a hot water circuit, both of which are not shown in detail.
As can be seen from FIG. 6, the combustion chamber 29 is held in the upper end region of the frame 24, a control 33, which also includes hydraulic auxiliary units, being arranged below the combustion chamber 29.
As can be seen from FIG. 7, the two storage containers 21, 22 are hydraulically connected to one another in their lower end region via a connecting tube 34, the connecting tube 34 projecting into the upper end region in the storage container 22. In this case, a cold water discharge line 35 leads out of the lower end region of the storage container 22 and leads to a heat exchanger arranged under the combustion chamber 29.
The connecting pipe 34 opens into the lower end region of the storage container 21 and is covered by a baffle plate 36. A hot water supply line 37 via which hot water flows from a heat exchanger arranged under the combustion chamber 29 into the upper end region of the storage container 21 also opens into the storage container 21. A hot water discharge line 38 leads away from the upper end region of the storage container 21 and a cold water supply line 39 opens into the lower end region of the storage container 22, the mouth of the cold water supply line 39 being covered by a baffle plate 43.
Temperature sensors 40, 41, which are connected to the control 33, are arranged in the hot water supply line 37 and in the cold water discharge line 35. Furthermore, a further temperature sensor 42, which is also connected to the control 33, is arranged in the central region of the storage container 22.
When the stratified storage arrangement is in operation, cold water flows into the lower end region of the storage container 22 via the cold water supply line 39 in the case of a tap water tap. If this causes the temperature in the area of the temperature sensor 42 to drop below a predetermined value, the heat exchanger under the combustion chamber 29 and a service water pump arranged in the controller 33 are put into operation, and cool water is conveyed to the heat exchanger via the cold water discharge line 35 and heated there , Thereafter, the heated water flows through the hot water supply line 37 into the upper end region of the storage container 21.
If the temperature in the area of the cold water discharge line 35 and thus in the area of the temperature sensor 41 reaches a predetermined value, the charging of the stratified storage arrangement is ended and the circulation pump and the heat exchanger are stopped.