DE1929695C3 - Brauchwasserbereiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brauchwasserbereiter der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen bekannten Art

Derartige Brauchwasserbereiter nach dem Speicherprinzip finden beispielsweise in Verbindung mit Heizkesseln für Sammelheizungsanlageu Anwendung, deren heißes Kesselwasser auch zum Aufheizen des Brauchwassers herangezogen wird. Die bisher üblichen, bekannten Brauchwasser-Bereiter der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art hat man so ausgebildet, daß ihr einziger Innenbehälter die gesamte aufzuheizende Brauchwassermenge faßt und dementsprechend eine dem vom Benutzer gewünschten Speicheivorrat an aufgeheiztem Brauchwasser entsprechende Größe aufweist und daß ebenso ihr einziger, den Innenbehälter mit einem Abstand umgebender Außenbehälter die gesamte Heizwassermenge faßt An die an den Enden des Brauchwasserbereiters befindlichen, in einer gemeinsamen Längsmittelebene des Brauchwasserbereiters liegenden und paarweise diametral gegenüberstehenden radialen Anschlußstutzen für Heizwas- ser bzw. Brauchwasser werden die Vorlaufleitung und Rücklaufleitung eines Heizkessels bzw. der Kaltwasserzulauf und die zu den Warmwasserzapfstellen führende Versorgungsleitung angeschlossen.

Ein derartiger Brauchwasserbereiter der herkömmli- ω chen Art ist beispielsweise aus der DE-PS 8 75 563 bekannt. Dieser bekannte Brauchwasserbereiter wird, um den unterschiedlichen Wünschen der Praxis an die Brauchwasserbereitung und an das Speichervolumen gerecht zu werden, in mehreren gestuften Größen gebaut. Dies steht einer wirtschaftlichen Serienfabrikation der bisherigen Brauchwasserbereiter entgegen. Die bei großem Vorrat an aufgeheiztem Brauchwasser sich ergebenden großen Längen und Durchmesser erschweren den Transport und das Einbringen des Brauchwasserbereiters zum Beispiel in einen Gebäudekeller. Nachteilig für den Transport und die Installation ist weiterhin das bei großen Abmessungen und aufgrund der aus Stabilitätsgründen und Druckfestigkeitsgründen notwendigen hohen Wandstärken sich ergebende hohe Gewicht Wegen des hohen Materialaufwandes bei erforderlichen großen Wandstärken ist es kostenmäßig nicht zumutbar, zur Vermeidung von Korrosionsproblemen für den Innenbehälter rostfreien Stahl zu verwenden. Brauchwasserbereiter der bisherigen Ausführung mit einem großen Speichervolumen im Innenbehälter erfordern eine lange Aufheizzeit für das große Brauchwasservolumen oder aufwendige und komplizierte Einrichtungen im Innenbehälter zur Beschleunigung des Wärmeaustausches zwischen dem Heiz wasser und dem großen Brauchwasservolumen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Brauchwasserbereiter zu schaffen, der eine einfache und billige Serienherstellung ermöglicht und leicht transportiert werden kann und der die in der Praxis vorkommenden Bedürfnisse und Anforderungen an unterschiedlich große Speichermengen von aufgeheiztem Brauchwasser erfüllt und auch bei hohen Speichermengen eine hohe Leistung erbringt und der auch bei großen Speichervolumina die Anwendung von Behälterwandungen mit geringen, material- und kostensparenden Wandstärken und daher auch die Anwendung von rostfreiem Stahlblech für den Innenbehälter erlaubt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Ausbildung des Brauchwasserbereiters gelöst

Diese erfindungsgemäße Ausbildung des Brauchwasserbereiters führt zu den folgenden Vorteilen. Die einzelnen Speicherelemente, von denen jedes mit eigenem Brauchwasserspeichervolumen und Heizwassermantel selbständig voll funktionsfähig ist, können als . kleine, leichte und bequem transportierbare Elemente in einheitlicher Standardgröße und daher in wirtschaftlicher Serienfertigung hergestellt werden und durch einfache Kombination und Verbindung einer beliebigen Anzahl dieser identischen Speicherelemente in denkbar einfacher Weise baukastenartig zu einem Brauchwasserbereiter mit der jeweils gewünschten Gesamt-Speichermenge an Brauchwasser und der gewünschten Heizleistung zusammengebaut werden.

Jeweils zwei benachbarte, achsparallel zueinander angeordnete Speicherelemente können wahlweise an dem einen oder an dem anderen Ende zur Herstellung einer Serienschaltung ohne zusätzliche aufwendige Leitungsverbindungen und Rohrverlegungen unmittelbar an einem ein Anschlußstutzenpaar bildenden Heizwasser-Anschlußstutzen und Brauchwasser-Anschlußstutzen miteinander verbunden werden. Vor allem kann jedes einzelne Speicherelement mit einem optimalen Verhältnis von Heizfläche zu Brauchwasservolumen ausgebildet werden, wodurch nicht nur jedes einzelne Speicherelement sondern trotz großem Gesamt-Speichervoluinen auch ein aus mehreren Speicherelementen zusammengesetzter Brauchwasserbereiter eine Leistungscharakteristik erhält, mit der mit großem Vorteil für die Praxis sowohl hohe Spitzenbrauchwasserleistungen als auch hohe Dauerleistungen erreicht werden können.

Die geringe Größe der einzelnen Speicherelemente erlaubt sehr geringe Wandstärken für den Innenbehälter jedes Speicherelementes, was eine weitere Gewichts-

ersparnis mit sich bringt und aufgrund der Materialkostenersparnis die Verwendung von korrosionsfestem, nichtrostendem Stahlblech für den Innenbehälter preislich möglich macht Die Einlaufdüse im Innenbehälter und das Leitblech im Außenbeiiälter jedes s Speicherelementes führen mit einfachen und billigen baulichen Mitteln zu einer starken, kräftigen schraubenünienförmigen Rotationsströmung von Brauchwasser und Heizwasser von einem bis zum anderen Ende des Speicherelementes, wodurch eine bedeutende Leistungssteig^rung jedes einzelnen Speicherelementes erreicht wird, die bei vorgegebener EinzeUeistung eines Speicherelementes eine Verkleinerung der Abmessungen erlaubt, so daß bei der baukastenartigen Kombination mehrerer Speicherelemente zu einem Brauchwasserbereiter gewünschter Gesamtleistung der Raumbedarf verringert wird.

Aus der DE-GM 6605266 ist es bereits bekannt, bei großem Bedarf an warmem Brauchwasser mehrere Speicherelemente — entweder parallel oJer in Reihe geschaltet — zu verwenden. Allerdings ist das dort beschriebene Speicherelement nicht zur unmittelbaren Verbindung mit einem weiteren Speicherelement ausgebildet

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein einzelnes Speicherelement in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 2,3 und 4 verschiedene Kombinationen mehrerer Speicherelemente zu einem Brauchwasserbereiter,

Fig.5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 1 in größerem Maßstab.

Das Speicherelement 1 der F i g. 1 besteht aus einem zylindrischen Innenbehälter 2 für Brauchwasser und einem den Innenbehälter umgebenden und mit diesem einen ringzylindrischen Zwischenraum 4 für Heizwasser bildenden zylindrischen Außenbehälter 3, aus dessen Enden die Enden des Innenbehälters herausragen. An den Enden des Außenbehälters 3 ist je ein in den Zwischenraum 4 führender Heizwasser-Anschlußstutzen 7 bzw. 8 angeordnet, an den Enden des Innenbehälters 2 ist je ein Brauchwasser-Anschlußstutzen 5 bzw. 6 angeordnet Alle 4 Anschlußstutzen sind radial angeordnet und liegen in einer gemeinsamen Längsmittelebene des Speicherelementes, wobei die Anschlußstutzen 6 und 8 an dem einen Ende des Speicherelementes den Anschlußstutzen 5 und 7 an dem anderen Ende diametral gegenüberstehen.

Der Innenbehälter 2 besitzt an einem Ende eine durch einen Deckel abdichtend verschlossene Reinigungsöffnung 9. Dieses Speicherelement der F i g. 1 wird in einer einzigen und kleinen Standardgröße hergestellt, was eine einheitliche und wirtschaftliche Serienfertigung ermöglicht Dann ist wie die F i g. 2 bis 4 veranschaulichen, aus mehreren identischen Speicherelementen gemäß der F i g. 1 bei achsparalleler Anordnung zueinander in der benötigten Anzahl baukastenartig ein Brauchwasserbereiter mit einer beliebigen vorgegebenen, den Anforderungen an die Warmwasserbereitung eines jeweiligen Einzelfalles genügenden Größe zusammenbaubar, dessen verlangtes Gesamt-Brauchwasserspeichervolumen und dessen zugehöriges Heizwasservolumen also auf mehrere kleine und identisch ausgebildete Speicherelemente aufgeteilt wird. Demzufolge können aufgrund der Kombinierbarkeit in beliebiger Anzahl die Speicherelemente mit einem kleinen Teilspeicherinhalt und daher mit für ihren Transport vorteilhaftem und für den Materialbedarf günstigem kleinem Durchmesser, kleiner Länge, geringen Behälterwandstarken und niedrigem Gewicht ausgebildet werden.

Für die baukastenartige Kombinierbarkeit mehrerer kleiner Speicherelemente der F i g. 1 zu einem Brauchwasserbereiter der verlangten Größe sind die Anschlußstutzen der Speicherelemente derart einheitlich ausgebildet und in ihrer Länge aufeinander abgestimmt, daß jeweils zwei benachbarte Speicherelemente wahlweise an dem einen oder anderen Ende unmittelbar brauch- und heizwasserseitig miteinander verbunden werden können.

Die Fig.2 veranschaulicht einen derartigen baukastenartigen Zusammenbau von identischen Speicherelementen gemäß F i g. 1 zu einem beispielsweise aus drei Speicherelementen bestehenden vertikalen Verband. Das mittlere Speicherelement 1 braucht nur um seine Längsachse um 180° gedreht zu werden, damit die Anschlußstutzen an seinen Enden den Anschlußstutzen an den benachbarten Enden des unteren und des oberen Speicherelementes 1 zusammenpassend zugekehrt sind und die einzelnen Speicherelemente durch jeweils ein Anschlußstutzenpaar unmittelbar brauch- und heizwasserseitig aneinander angeschlossen werden können. Dadurch befinden sich die Speicherelemente im Heizwasserstrom und im Brauchwasserstrom in Serienschaltung, und die Reinigungsöffnungen 9 aller Speicherelemente liegen dabei auf der gleichen Seite des kompletten Brauchwasserbereiters.

Wie die F i g. 3 zeigt können erwünschtenfalls auch mehrere Speicherelemente der F i g. 1 zu einem horizontalen Verband kombiniert werden, bei dem die zusammengehörigen Anschlußstutzen der Speicherelemente 1 durch einheitlich ausbildbare Sammler 10, von denen insgesamt vier vorhanden sind, miteinander verbunden sind, wodurch die einzelnen Speicherelemente heizwasserseitig und brauchwasserseitig in Parallelschaltung liegen.

F i g. 4 veranschaulicht den baukastenartigen Zusammenbau von Speicherelementen gemäß der F i g. 1 zu einem blockartigen Brauchwasserbereiter aus vertikal übereinander und horizontal nebeneinander gestapelten Speicherelementen, wobei die Speicherelemente 1 jedes senkrechten Stapels untereinander in Reihe geschaltet sind, während die senkrechten Stapel an den untersten und obersten Anschlußstutzen durch Sammler 10 parallel geschaltet sind. Man kann, wie sich aus der Fig.4 ohne weiteres erkennen läßt, beispielsweise auch nur zwei senkrechte Stapel durch die Sammler 10 miteinander verbinden und den dritten senkrechten Stapel für einen getrennten Brauchwasserkreis vorsehen.

Dieses Beispiel zeigt, daß der baukastenartige Zusammenbau eines blockartigen Brauchwasserbereiters aus mehreren kleinen und einheitlichen Speicherelementen es also ermöglicht, einen Brauchvvasserbereiter mit mehreren unterschiedlichen Druckzonen oder verschiedenen Temperaturniveaus in seinen Speicherelement-Gruppen zu schaffen. Anstelle der beispielsweise in der F i g. 4 dargestellten Flanschverbindungen 11 der Anschlußstutzen jeweils zweier achsparallel benachbarter Speicherelemente 1 kann auch eine Schweißverbindung der Anschlußstutzenpaare angewendet werden.

Wie F i g. 5 zeigt, weist der Brauchwasser-Einlaufstutzen 5 jedes Speicherelementes gemäß der F i g. 1 eine

Einlaufdüse 12 auf, deren Austrittsöffnung tangential an die Innenbehälterwand gerichtet ist und nahe neben der Wand des Innenbehälters 2 liegt. Diese Einlaufdüse 12 bewirkt eine Beschleunigung der Geschwindigkeit des in den Innenbehälter einströmenden Brauchwassers und sorgt damit für eine besonders kräftige und intensive schraubenlinienförmige Rotationsströmung des Brauchwassers bis zum Austritt des Brauchwassers aus dem Innenbehälter, wobei diese Rotationsströmung wegen des kleinen Durchmessers und des kleinen Brauchwasserspeicherinhaltes eines Speicherelementes auch den mittleren Bereich des Innenbehälterquerschnittes intensiv erfaßt und eine den Wärmeübergang an das Brauchwasser fördernde Durchmischung des Brauchwassers in dem Innenbehälter bewirkt

Wie Fig.6 zeigt, ist vor der Einmündung des Heizwasser-Einlaufstutzens 8 jedes Speicherelementes gemäß der F i g. 1 ein Leitblech 13 in dem Zwischenraum 4 angeordnet, welches von dem Zwischenraum 4 eine nur in eine Umfangsrichtung des Zwischenraumes geöffnete Kammer abteilt, in die der Heizwasser-Einlaufstutzen einmündet und die das eintretende Heizwasser in die Umfangsrichtung des Zwischenraumes umlenkt. Mit diesem einfachen Leitblech wird ebenfalls eine kräftige schraubenlinienförmige Rotationsströmung des Heizwassers bis zu dessen Austritt aus dem Zwischenraum 4 erzeugt. Da das Heizwasservolumen des gesamten Brauchwasserbereiters auf mehrere Speicherelemente aufgeteilt ist und die Speicherelemente daher mit kleiner Größe ausgebildet werden können, kann allein mit dem Leitblech 13 erreicht werden, daß sich die Rotationsströmung des Heizwassers bis zu dessen Austritt aus dem Außenbehälter fortpflanzt

Das Leitblech 13 kann so angeordnet sein, daß die Rotationsströmung des Heizwassers der Rotationsströmung des Brauchwassers entgegengesetzt gerichtet ist Wie die F i g. 5 erkennen Uißt, ist die Einlaufdüse 12 als gesonderter rohrartiger Teil ausgebildet, der in den Brauchwasser-Einlaufstutzen einschiebbar ist und in

s diesem beispielsweise durch einen Schweißpunkt festgehalten werden kann. Auf diese Weise kann in einfacher Weise derjenige Brauchwasser-Anschlußstutzen 5 oder 6 eines Speicherelementes, der jeweils als Brauchwasser-Einlauf dient, mit der Einlaufdüse 12

ίο ausgestattet werden.

In bestimmten Anwendungsfällen, wie zum Beispiel bei industriellem Warmwasserbedarf, ist das Erfordernis, daß der Brauchwasserbereiter einen großen gespeicherten Brauchwasservorrat für intermittierende

is Brauchwasserentnahme enthält, weniger wichtig als eine hohe Dauerleistung. Diese Anforderung an eine hohe Dauerleistung ist mit einem erfindungsgemäß aus mehreren kleinen Speicherelementen kombinierbaren Brauchwasserbereiter gerade durch Anwendung der

beschriebenen, denkbar einfachen Serienschaltung mit besonders großem Vorteil erfüllbar. Denn während ein einzelnes Speicherelement bei vorgegebener Heizwasser-Vorlauftemperatur und Brauchwasser-Auslauftemperatur eine bestimmte Wärmemenge vom Heizwasser an das Brauchwasser übertragen kann, tritt beim baukastenartigen Zusammenbau eines Brauchwasserbereiters aus mehreren einzelnen Speicherelementen durch deren Serienschaltung eine Steigerung der Einzelleistung aller Speicherelemente ein. Beispielswei se leisten, wie gefunden wurde, drei in Serie geschaltete Speicherelemente praktisch so viel wie vier parallel geschaltete Speicherelemente, so daß durch die Serienschaltung ein Speicherelement eingespart werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brauchwasserbereiter mit einem Speicherelement, daß einen das Brauchwasser enthaltenden s Innenbehälter und einen mit diesem einen ringzylindrischen Zwischenraum bildenden, das Heizwasser enthaltenden Außenbehälter aufweist, wobei der Innenbehälter aus dem Außenbehälter hervorsteht und an den Enden beider Behälter in einer, gemeinsamen Längsmittelebene und diametral zueinander jeweils zwei paarig in die gleiche radiale Richtung weisende Brauchwasser- und Keizwasser-Anschlußstutzen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauchwasservolumen und das Heizwasservolumen auf mehrere identische, achsparallel zueinander angeordnete Speichereleaente (1) aufgeteilt ist und die Brauchwasser- und Heizwasser-Anschlußstutzen (5, 6, 7, 8) zweier benachbarter Speicherlemente durch Schweißen oder mittels Flanschen brauch- und heizwasserseitig unmittelbar miteinander verbindbar sind, daß der Brauchwasser-Einlaufstutzen (5) jedes Speicherelements (1) eine Einlaufdüse (12) aufweist, deren Austrittsöffnung tangential an die Behälterwand gerichtet ist, und daß in dem Zwischenraum (4) an der Einmündung des Heizwasser-Einlaufstutzens (8) ein Leitblech (13) angeordnet ist, welches das Heizwasser in Umfangsrichtung des Zwischenraumes (4) umlenkt.