DE1579804A1 - Warmwasserkessel - Google Patents

Description

• Warmwasserkessel Die vorliegende Erfindung betrifft einen Warmwasserkessel mit grossem Wasservolutpen, das durch elektrische Heizkörper während der Tageszeit mit geringer Belastung des elektrischen Leitungsnetzes (nachts) in einem isolierten Speicher erhitzbar ist, in dessen oberem Teil ein Wärmeaustauscher zur Brauchwasserbereitung und der Anschluss für das Vorlaufwasser einer geschlossenen Warmwasser-Heizanlage vorgesehen ist, wobei deren Anschluss für die Rücklaufleitung in den unteren Teil des Speichers einmündet. Die Erfindung macht sich das Angebot der Elektrizitätswerke zunutze, elektrischen Strom während Niederbelastungsperioden, insbesondere nachts, zu ermässigtem Preis zu liefern. Um den Wärmebedarf eines ganzen Tages zu decken, muss in dem Kessel bzw. Speicher während der Niederbelastungsperiode, z.B. zwischen 22 Uhr abends und 6 Uhr morgens, so viel Wärmeenergie gespeichert werden, wie während der flochbelastungsperiode, d.-h. zwischen 6 Uhr morgens und 22 Uhr abends, verbraucht wird. Der Kessel muss deshalb so ausgebildet sein, dass der gesamte Wasserinhalt des Speichers während der Niederbelastungs.periode (nachts) auf eine so hohe Temperatur wie möglich gebracht wird, maximal beispielsweise bis zu-95 0C, und die somit gespeicherte Wärmemenge während der Hochhelastungsperiode (tags) für Heizzwecke und Brauchwasserbereitung ausgenützt Werden kann. Die erforderliche elektrische Anschlußleistung und das Speichervolumen können hierbei dadurch begrenzt werden, daß während der kalten Jahreszeit eine gewisse elektrische Leistung auch während der Hocht4rifperiode eingeschaltet wird. Der Warmwasserkessel ist deshalb so ausgebildet, daß bei annähernder Entladung des Speichers nur ein kleiner Teil seines Wasserinhaltes während dieser Periode angewärmt zu werden braucht, um die nötige kontinuierliche Wärmelieferung aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung schlägt eine einfache und wirtschaftlich vorteilhafte Lösung der oben genannten Aufgabe vor. Sie stützt sich auf die bekannte Erkenntnis, daß beim Entnehmen von heissem Wasser aus dem oberen Teil des Speichers und dementsprechenden Nachfüllen von kaltem Wasser in den unteren Teil des Speichers das kältere Wasser sich aufgrund seiner grösseren Dichte unter die Warmwasserschicht legt, ohne sich mit dieser zu vermischen. Die Temperatur der oberen Schicht bleibt daher im wesentlichen konstant. Zwischen der oberen Warmwasserschicht und der unteren Kaltwasserschicht ist eine Zwischenschicht vorhanden, die sich langsam aufwärts bewegt. Die Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die von einem ersten Thermostaten im oberen Teil des Speichers ein-und ausschaltbaren Heizkörper in unmittelbarer Nähe des Wärmeaustauschers angeordnet sind, und daß in eine Leitung zwischen dem oberen und unteren Teil des Speichers eine pumpe eingesetzt ist, die das Wasser des oberen Teiles mit dem des unteren Teiles vermischt oder umgekehrt und durch einen Impuls von einem im oberen Teil des Speichers angebrachten zweiten Thermostat nur während der Niederbelastungsneriode ein- und ausschaltbar ist. Durch diese Anordnung kann einesteils der Bereich um den Wärmeaustauscher im oberen Teil des Speichers schnell auf die gewünschte Temperatur gebracht werden, ohne daß der übrige Teil des Speichervolumens erwärmt zu werden braucht; andernteils kann die ganze Wassermenge des Speichers während der Niederbelastungsperiode auf ihre maximale Temperatur erwärmt werden, indem die verschiedenen Temperaturschichten des Wassers gegenseitig umgewälzt werden, sodaß das ganze Wasservolumen annähernd die gleiche Temperatur erreicht. Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Vorderansicht. Der äußerlich isolierte Speicher 1 des Warmwasserkessels ist in seinem oberen Teil mit einem Wärmeaustauscher 2 zur Brauchwasserbereitung versehen, in dessen unmittelbarer Nähe zwei elektrische Heizkörper 3 und 4 angebracht sind. In einer Leitung 5 zwischen dem oberen und unteren Teil des Speichers ist eine Umwälzpumpe 6 eingesetzt, die durch einen Impuls von einem im oberen Teil des Speichers angeordneten Thermostat 7`ein- und ausgeschaltet wird. Die Heizkörper 3 und 4 werden beide durch Impulse von einem ersten Thermostat 8 gesteuert, während der Heizkörper 4 auch während der hochtarifperiode von einem zweiten Thermostaten 7 eingeschaltet werden kann. Im oberen Teil des Speichers ist ein Anschluss 9 für die Vorlaufwasserleitung einer geschlossenen Heizanlage vorgesehen, deren Rücklaufleitung 10 im unteren Teil des Speichers einmündet, Mit 11 ist der Anschluss einer Leitung zum Expansionsgefäß bezeichnet. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Warmwasserkessels ist folgende: Der Speicher wird mit kaltem Wasser gefüllt. Während der Niederbelastungsperiode werden durch einen Impuls vom ersten Thermostat 8 sämtliche Heizkörper 3 und 4 eingeschaltet, die durch ihre Lage im oberen Teil des Spei-, ohers in unmittelbarer Nähe des Wärmeaustauschers 2 eine schnelle Temperaturerhöhung der obersten Wasserschicht erreichen, so daß Wärme für das Heizsystem und Warmwasser für den Verbrauch nach verhältnismäßig kurzer Zeit ent-

  oberste

  nommen werden können. Sobald die Wasserschicht eine bestimm-

  te Temperatur, z.H. 80"C erreicht hat, wird durch den zweiten Thermostat 7 die interne Umwälzpumpe 6 eingeschaltet, die das warme Wasser der oberen Schicht in den unteren Teil des Speichers fördert, sodaß der Speicher gleichmäßig erwärmt wird. Sollte jedoch die Temperatur um den 'Thermostaten 7 herum unter einen Grenzwert sinken, z.H. 750C, wird die Pumpe durch diesen Thermostat abgeschaltet. Der Thermostat 8 ist auch als hlaximumthermostat wirksam, der bei einer Wassertemperatur von z.H. 950C den Strom zu den Heizkörpern 3 und 4 unterbricht. Während der iiochtarifperiode erfolgt ein lautendes Entladen des Speichers. Benn nach und nach die Wärmeenergie des Speichers entzogen wird, nähert sich die kältere Zwischenschicht dem Bereich der Thermostate 7 und B. Unter normalen Umständen erfolgt dies nur an besonders kalten Tagen während der kalten aahreszeit, und sollte diese Zwischenschicht den oberen Teil des Speichers vor Eintritt der Niedertarifperiode erreichen, wird ein bzw. werden mehrere elektrische Heizkörper, trotz iiochtarif, eingeschaltet. Sobald der Bereich um den Austauscher 2 die gewünschte Temperatur, z.B. 800C angenommen hat, wird der bzw. werden die Heizkörper ausgeschaltet. Auf diese Weise wird immer eine Vorlaufwassertemperatur für eine Warmwasserheizung und/oder warmes Wasser zum Verbrauch von 75 - 800C gewährleistet. Die interne Umwälzpumpe ist tagsüber d.h. während der Hochtarifperiode, abgeschaltet, um die Schichtbildung im Speicher auszunützen, da ein Laden des Speichers während dieser Periode sieh sehr viel teuerer stellt. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und veranschaulichte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen des Offenbarten weitgehend abgeändert werden. So kann der Wärmeaustauscher 2 eine andere als die auf der Zeichnung veranschaulichte Lage bzw. Form haben.
• Die Anschlüsse für Kalt- und Warmwasser können an der oberen Deckelplatte des Kessels befestigt sein. Auch die elektrischen Heizkörper können anders angeordnet sein, selbstverständlich können mehr als zwei Heizkörper vorgesehen sein.

Claims (1)

1. P A T E N T A N S P R C Il E 1. Warmwasserkessel mit grossem Wasservolumen, das durch elektrische Heizkörper während der Tageszeit mit geringer Belastung des elektrischen Leitungsnetzes *in einem isolierten Speicher erhitzbar ist, in dessen oberem Teil ein Wärmeaustauscher zur Brauchwasserbereitung und der Anschluss für das Vorlaufwasser einer geschlossenen Warmwasser-Heizanlage vorgesehen ist, wobei deren Anschluss für die Rücklaufleitung im unteren Teil des Speichers einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem ersten Thermostaten (8) im oberen Teil des Speichers (i) ein- und ausschaltbaren Heizkörper (3, 4) in unmittelbarer Nähe des Wärmeaustauschers (2) angeordnet sind, und dass in eine Leitung (5) zwischen dem oberen und unteren Teil des Speichers (1) eine Pumpe (6) zum Vermischen bzw. Umwälzen der in dem Kessel sich bildenden Schichten von Wasser unterschiedlicher Temperatur eingesetzt ist, die durch einen Impuls von einem im oberen Teil des Speichers angebrachten zweiten Thermostat (7) nur während der Niederbelastungsperiode ein- und ausschaltbar ist. 2. Warmwasserkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine begrenzte Anzahl Heizkörper (4) auch während der Tageszeit mit hoher Belastung des elektrischen Leitungsnetzes beithnterschreiten einer bestimmten Grenztemperatur durch einen Impuls vom zweiten Thermostat (7) einschaltbar ist.