DE10233138C1 - Warmwasserspeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher, bestehend aus einem Speicherbehälter mit Anschlüssen zur Entnahme und Einspeisung von Wasser, insbesondere aus Vor- und Rücklaufleitungen eines Kreislaufes zu einer Wärmequelle bzw. einem Wärmeverbraucher, unter Berücksichtigung der Temperaturschichtung im Speicherbehälter. DOLLAR A Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau eines Warmwasserspeichers mit einer Ladewechselvorrichtung zu optimieren und mit einfachen Maßnahmen eine gleichmäßige Temperaturschichtung im Warmwasserspeicher zu erreichen. DOLLAR A Gekennzeichnet ist der Warmwasserspeicher dadurch, dass etwa vertikal im Speicherbehälter ein Einspeiserohr (1) angeordnet ist, welches mit einer in Längsrichtung verlaufenden Trennwand (2) in zwei Kammern (3, 4) aufgeteilt ist, wobei in die erste Kammer (3) Anschlüsse (5, 5') zur Einspeisung von Wasser münden und diese Kammer (3) mit Überströmöffnungen (6) in der Trennwand (2) im mittleren Höhenbereich mit der zweiten Kammer (4) in Verbindung steht, und dass die zweite Kammer (4) mit dem übrigen Speichervolumen über Öffnungen (7) in allen Höhenbereichen korrespondiert. Dabei weist die erste Kammer (3) vorzugsweise zwei horizontal ausgerichtete Stauelemente (8, 8') auf, welche innerhalb der Kammer (3), etwa auf einem Drittel der Länge des Einspeiserohres (1), von oben und unten her angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Bei derartigen Warmwasserspeichern für den Einsatz in Heizungsanlagen erfolgt üblicher­ weise über eine Ladewechselvorrichtung die Einspeisung von Wasser aus der Vorlauflei­ tung einer angeschlossenen Heizeinrichtung, einer Solaranlage oder aus der Rücklauflei­ tung von angeschlossenen Wärmeverbrauchern, wie zum Beispiel eines Heiz- bzw. Zirku­ lationskreislaufes in den Speicherbehälter. Dabei soll die jeweils vorherrschende Tempera­ turschichtung im Speicherbehälter erhalten bleiben. Ansonsten würde eine Durchmischung des Wasserinhalts zu einer deutlich geringeren Auslauftemperatur führen. Außerdem wür­ den Energieverluste entstehen, wenn beispielsweise relativ warmes Wasser in die unteren, kühleren Zonen des Speicherbehälters gelangt und zunächst das gesamte Volumen auf­ geheizt werden muss, um die gewünschte Auslauftemperatur im oberen Bereich zur Ver­ fügung zu stellen.

Aus der DE 39 05 874 C2 ist ein Warmwasserspeicher mit einer Ladewechselvorrichtung bekannt, die aus einem im Speicher senkrecht angeordneten Warmwasserzuführrohr im Vorlauf des Heizkreises besteht. Das Warmwasserzuführrohr ist mit einem unten liegen­ den Einlass versehen und mündet am oberen Ende frei in den Speicherraum. Es befinden sich daran übereinander angeordnete Auslässe mit jeweils eigenen, voneinander unab­ hängig wirkenden Klappenventilen, welche entsprechend der Temperaturschichtung öffnen und somit das zugeführte Medium auf der günstigsten Höhe in den Wasserraum einströ­ men lassen.

Weiterhin offenbart die DE 44 17 138 A1 einen Warmwasserschichtspeicher mit einer Kombination aus einer vertikal angeordneten Vorlauf- und einer Rücklaufkammer. Das Vorlaufwasser gelangt zunächst in allen Höhenbereichen aus der Vorlaufkammer in eine Beruhigungskammer und erst dann in den umgebenden Speicherbehälter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Warmwasserspeichers mit einer Ladewechselvorrichtung zu optimieren und mit einfachen Maßnahmen eine gleich­ mäßige Temperaturschichtung im Warmwasserspeicher zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf­ te Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Warmwasserspeicher weist etwa vertikal im Speicherbe­ hälter ein Einspeiserohr auf, welches mit einer in Längsrichtung verlaufenden Trennwand in zwei Kammern aufgeteilt ist. Dabei münden in die erste Kammer die An­ schlüsse zur Einspeisung von Wasser und diese Kammer steht mittels Überströmöffnun­ gen in der Trennwand im mittleren Höhenbereich mit der zweiten Kammer in Verbindung. Die zweite Kammer korrespondiert mit dem übrigen Speichervolumen über Öffnungen in allen Höhenbereichen.

In der ersten Kammer sind zwei horizontal ausgerichtete Stauelemente an­ gebracht, welche innerhalb der Kammer etwa auf einem Drittel der Einspeiserohr-Länge von oben und unten her positioniert sind. Im Bereich zwischen den beiden Stauelementen sind die Überströmöffnungen in der Trennwand gleichmäßig über die Höhenlage verteilt. Dagegen sind in der Zone zwischen dem jeweiligen Stauelement und dem jeweiligen Rohr­ ende die Überströmöffnungen direkt benachbart zum nächsten Stauelement angeordnet. Vorzugsweise besitzen sie in ihrer Summe einen kleineren Querschnitt als die Summe aller Überströmöffnungen im Bereich zwischen den beiden Stauelementen.

Die Stauelemente sind an der Trennwand befestigt und mit einem Abstand zur äußeren Rohrwand angeordnet, so dass nur einen Spalt im Randbereich freigegeben wird. Alle An­ schlüsse zur Einspeisung von Wasser befinden sich vorzugsweise im oberen und unteren Bereich des Einspeiserohres, also außerhalb der beiden Stauelemente. Dabei mündet vor­ zugsweise im oberen Bereich die Vorlaufleitung von einer Wärmequelle und im unteren Bereich die Rücklaufleitung eines angeschlossenen Kreislaufes zu einer Wärmequelle bzw. einem Wärmeverbraucher.

Um die Strömungseffekte weiter zu verstärken, können die Überströmöffnungen in der Trennwand und/oder in den Trennelementen zusätzlich noch Vorrichtungen zur Einschich­ tung von Wasser in Höhenbereichen mit entsprechenden Temperaturen aufweisen, wobei insbesondere Hauben, Abdeckungen und/oder kiemenartige Ausprägungen vorgesehen werden können. In der Trennwand und/oder in den Trennelementen werden die Über­ strömöffnungen durch Aussparungen im Randbereich, also an den Kontaktflächen zu den benachbarten Bauteilen, gebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung eines Warmwasserspeichers mit einer Ladewech­ selvorrichtung wird auf einfache Art und Weise die temperaturabhängige Einspeisung von Wasser gewährleistet. Optimiert ist besonders die gleichmäßige Temperaturschichtung im Warmwasserspeicher, denn wärmeres Vorlaufwasser aus einem Heizkreislauf, beispiels­ weise über den externen Wärmetauscher einer Wärmequelle geleitet, gelangt dann durch die Konvektionsströmung innerhalb der Einspeisekammer nach oben und tritt durch die dortigen Öffnungen in der Trennwand direkt in die Wasserschichten mit der selben Tempe­ ratur aus. Dagegen wird kühleres Rücklaufwasser, zum Beispiel aus einer Zirkulationslei­ tung oder einem angeschlossenen Heizkreis, eher im unteren Speicherbereich einge­ bracht.

Gegenüber den herkömmlichen, deutlich komplizierteren Anordnungen mit Klappenventi­ len sind keine beweglichen Teile vorhanden. Zudem münden alle Fluidströme in einer ge­ meinsamen Kammer. Alle Einbauteile sind sehr einfach gestaltet, lassen sich dadurch leicht fertigen und im Speicherbehälter montieren. Die Anordnung funktioniert sowohl bei kleinen als auch bei großen Volumenströmen und ist wartungsfrei.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt ein Einspeiserohr für einen Warmwasserspeicher:

Fig. 1 in Einbautage mit den Ausströmöffnungen in einem Teilschnitt,

Fig. 2 in einem vertikalen Schnitt mit Blick auf die Trennwand und

Fig. 3 in einem horizontalen Querschnitt.

Das Einspeiserohr 1 für einen Warmwasserspeicher ist vertikal in einem Speicherbehälter angeordnet und mit einer in Längsrichtung verlaufenden Trennwand 2 in zwei Kammern 3, 4 aufgeteilt. In die erste Kammer 3 münden Anschlüsse 5, 5' zur Einspeisung von Wasser. Diese Kammer 3 steht mit Überströmöffnungen 6 in der Trennwand 2 im mittleren Höhen­ bereich mit der zweiten Kammer 4 in Verbindung. Aus der zweiten Kammer 4 strömt das einzuspeisende Wasser über Öffnungen 7 in allen Höhenbereichen in den umgebenden Speicherbehälter.

Innerhalb der ersten Kammer 3 befinden sich zwei horizontal ausgerichtete Stauelemente 8, 8', welche nur einen Spalt 9 im Randbereich für die Strömung freigeben. Gleichmäßig über die Höhenlage verteilt sind die Überströmöffnungen 6 in der Trennwand 2 nur im Be­ reich zwischen den beiden Stauelementen 8, 8'. Dagegen sind die Überströmöffnungen 6 auf der zum jeweiligen Rohrende gerichteten Seite direkt benachbart zum Stauelement 8, 8' angebracht.

Zu den Anschlüssen 5, 5' steht die Trennwand 2 aus strömungstechnischen Gründen in einem Winkel von 45°. Genauso schließen die Anschlüsse 5, 5' und die Öffnungen 7 einen Winkel von 90° ein. Die bewusst erzeugte Verwirbelung durch das Auftreffen auf die der Ausmündung gegenüber liegende Trennwand 2 dient zum Abbremsen des eintretenden Wassers. Somit treten Verwirbelungen nur in der Kammer 3 auf und der Beruhigungseffekt vor dem Durchtritt durch die Überströmöffnungen 6 in der Trennwand 2 wird noch ver­ stärkt.

Claims (6)

1. Warmwasserspeicher, bestehend aus einem Speicherbehälter mit Anschlüssen zur Entnahme und Einspeisung von Wasser, insbesondere aus Vor- und Rücklaufleitungen eines Kreislaufes zu einer Wärmequelle bzw. einem Wärmeverbraucher, unter Berücksich­ tigung der Temperaturschichtung im Speicherbehälter, einem etwa vertikal im Speicherbe­ hälter angeordneten Einspeiserohr, welches mit einer in Längsrichtung verlaufenden Trennwand in zwei Kammern aufgeteilt ist, wobei in die erste Kammer Anschlüsse zur Ein­ speisung von Wasser münden und diese Kammer mit Überströmöffnungen in der Trenn­ wand im mittleren Höhenbereich mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, und dass die zweite Kammer mit dem übrigen Speichervolumen über Öffnungen in allen Höhenbe­ reichen korrespondiert, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (3) vorzugsweise zwei horizontal ausge­ richtete Stauelemente (8, 8') aufweist, welche innerhalb der Kammer (3), etwa auf einem Drittel der Länge des Einspeiserohres (1), von oben und unten her angeordnet sind, und dass im Bereich zwischen den beiden Stauelementen (8, 8') die Überströmöffnungen (6) in der Trennwand (2) gleichmäßig über die Höhenlage verteilt sind.

2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen den beiden Stauelementen (8, 8') und dem jeweiligen Rohrende die Überströmöffnungen (6) direkt benachbart zum Stauelement (8, 8') angeordnet sind und vorzugsweise in ihrer Summe einen kleineren Querschnitt als alle Überströmöffnungen (6) im Bereich zwischen den beiden Stauelementen (8, 8') auf­ weisen.

3. Warmwasserspeicher nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauelemente (8, 8') an der Trennwand (2) befestigt und mit einem Abstand zur äußeren Rohrwand angeordnet sind, so dass nur einen Spalt (9) im Randbereich freigegeben wird.

4. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (5, 5') zur Einspeisung von Wasser vor­ zugsweise im oberen und unteren Bereich des Einspeiserohres (1) angeordnet sind, wobei vorzugsweise im oberen Bereich die Vorlaufleitung von einer Wärmequelle und im unteren Bereich die Rücklaufleitung eines angeschlossenen Kreislaufes zu einer Wärmequelle bzw. einem Wärmeverbraucher mündet.

5. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (6) in der Trennwand (2) und/oder in den Stauelementen (8, 8') Vorrichtungen zur Einschichtung von Wasser in Höhenberei­ chen mit entsprechenden Temperaturen aufweisen, wobei vorzugsweise Hauben, Abde­ ckungen und/oder kiemenartige Ausprägungen vorgesehen sind.

6. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmöffnungen (6) in der Trennwand (2) und/oder in den Stauelementen (8, 8') durch Aussparungen im Randbereich, an den Kontaktflächen zu den benachbarten Bauteilen, gebildet sind.