DE19510293A1 - Hot water storage boiler with cold water feed - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Speicherwassererwärmer mit einem Kessel, in dem das zu erwärmende Wasser gespeichert ist, einem Kaltwasserzulauf, der im unteren Bereich des Kessels angeordnet und durch den Kaltwasser in den Kessel einleitbar ist, einem Warmwasserablauf, der im oberen Bereich des Kessels angeordnet und durch den Warmwasser aus dem Kessel entnehmbar ist, einem Rohrheizbündel, das im Kessel angeordnet und mittels eines Vorlaufs mit Heiz medium versorgt und eines Rücklaufs vom Heizmedium entsorgt wird, und einem Steigrohr, das das Rohrheizbündel umgibt und sich in den oberen Bereich des Kessels öffnet.The invention relates to a storage water heater with a boiler in which the water to be heated is stored is a cold water inlet in the lower area of the Boiler arranged and through the cold water into the boiler can be initiated, a hot water outlet in the upper Area of the boiler arranged and by the hot water can be removed from the boiler, a tubular heating bundle that arranged in the boiler and by means of a flow with heating medium supplied and a return of the heating medium disposed and a riser pipe that surrounds the tubular heating coil and opens into the top of the kettle.
Aus der DE 79 02 340 U1 ist ein derartiger Speicherwasser erwärmer bekannt. Dort wird das im Kessel bzw. in dessen unterem Bereich befindliche Kaltwasser bei Betrieb des Rohrheizbündels durch ein im Steigrohr an dessen unterem Ende vorgesehenes Loch in das Steigrohr eingesaugt, wenn aufgrund der Heizwirkung des Steigrohrs das im Steigrohr befindliche Wasser erwärmt wird und demgemäß innerhalb des Steigrohrs aufsteigt und durch das obere, offene Ende des Steigrohrs in den oberen Bereich des Kessels gerät.Such a storage water is known from DE 79 02 340 U1 known warmer. There it is in the boiler or in its cold water located in the lower area when the Pipe heating bundle through one in the riser pipe at the bottom End of the hole provided in the riser pipe if due to the heating effect of the riser in the riser located water is heated and accordingly within the Riser pipe rises and through the upper, open end of the Riser pipe in the upper area of the boiler.
Sofern als Heizvorrichtung für das das Rohrheizbündel durchströmende Heizmedium eine Anlage mit schwankender Leistung, z. B. eine Solaranlage oder eine Windradanlage dient, ist es möglich, daß bei hoher Leistungsabgabe der Heizeinrichtung das im Steigrohr vorhandene Wasser stark aufgeheizt wird und mit einer vergleichsweise hohen Temperatur das Steigrohr im oberen Bereich des Kessels verläßt. Aufgrund seines spezifischen Gewichts verbleibt dieses eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweisende Wasser im oberen Bereich des Steigrohrs bzw. des Kessels. Falls nun die Leistungsabgabe der das das Rohrheizbündel durchströmende Heizmedium aufheizenden Heizeinrichtung, beispielsweise aufgrund eines Abfalls der Windstärke oder einer Verringerung der Sonneneinstrahlung, reduziert wird, wird das innerhalb des Steigrohrs vorhandene Wasser nicht mehr so stark aufgeheizt wie dasjenige Wasser, das sich bereits im oberen Bereich des Steigrohrs und im oberen Bereich des Kessels befindet. Das jetzt im Steigrohr befind liche Wasser kann dasselbe an dessen oberem Ende nicht mehr verlassen. Das vor dem auf eine höhere Temperatur erhitzte Wasser setzt sich quasi wie ein Pfropfen auf das obere Ende bzw. in den oberen Endabschnitt des Steigrohrs. Der Wir kungsgrad der Heizeinrichtung, mittels der das das Rohr heizbündel durchströmende Heizmedium aufgeheizt wird, wird in einen Bereich nahe 0% sinken.If as a heating device for the tubular heating bundle heating medium flowing through a system with fluctuating Performance, e.g. B. a solar system or a wind turbine serves, it is possible that with high power output the heating system the water in the riser is strongly heated and with a comparatively high Temperature the riser pipe in the upper area of the boiler leaves. Remains due to its specific weight this has a comparatively high temperature Water in the upper area of the riser pipe or the boiler. If now the power output of the tubular heating bundle heating device flowing through heating medium, for example due to a drop in wind force or a reduction in solar radiation, the water inside the riser will not heated up as much as the water that accumulates already in the upper area of the riser pipe and in the upper one Area of the boiler. That is now in the riser Liche water can no longer do the same at its upper end leave. That before the heated to a higher temperature Water settles on the upper end like a plug or in the upper end portion of the riser. The we efficiency of the heating device, by means of which the pipe heating medium flowing through the heating medium is heated fall to a range close to 0%.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Speicherwassererwärmer derart weiterzubilden, daß auch bei einem plötzlichen Abfall der das das Rohrheizbündel durch strömende Heizmedium aufheizenden Heizeinrichtung auf eine niedrigere Leistungsabgabe das im Kessel befindliche Wasser weiterhin kontinuierlich und mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad aufgeheizt wird.The invention has for its object the generic Further develop storage water heaters such that a sudden drop in through the tubular heater flowing heating medium heating heating device on a lower power output the water in the boiler continue continuously and with a comparatively high Efficiency is heated.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steigrohr in unterschiedlichen Vertikalniveaus jeweils mittels zumindest einer Öffnung zum das Steigrohr umgebenden Bereich des Kessels geöffnet ist. Aufgrund der im Steigrohr ausgebildeten Öffnungen kann dasjenige Wasser, welches auf ein niedrigeres Temperaturniveau aufgeheizt ist als das im oberen Bereich des Steigrohrs und im oberen Bereich des Kessels befindliche Wasser, dennoch das Steigrohr verlassen und in den Kessel eintreten, wodurch am unteren Ende des Steigrohrs Kaltwasser in das Steigrohr zwecks Erwärmung eintreten kann. Auch die geringere Leistungsabgabe der Heiz einrichtung, die das das Rohrheizbündel durchströmende Heiz medium erwärmt, kann somit zur Aufheizung des im Kessel be findlichen Wassers genutzt werden, wobei darüber hinaus ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad gewährleistet ist. This object is achieved in that the Riser pipe in different vertical levels each by means of at least one opening to the one surrounding the riser pipe Area of the boiler is open. Because of the in the riser trained openings can be that water which a lower temperature level is heated than that in upper area of the riser pipe and in the upper area of the Water in the boiler, but leave the riser and enter the cauldron, causing at the bottom of the Riser pipe cold water into the riser pipe for heating can occur. Also the lower power output of the heating device which the heating flowing through the tubular heating bundle medium heated, can thus be used to heat the boiler sensitive water can be used, and beyond a comparatively high efficiency is guaranteed.
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Erwärmung des im Kessel vorhandenen Wassers ist es zweckmäßig, wenn das Rohrheizbündel und das Steigrohr etwa koaxial zum Kessel angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, daß der das Steigrohr umgebende Ringraum innerhalb des Kessels jeweils den gleichen Durchmesser aufweist, so daß dessen gleichmäßige Erwärmung durch das aus dem Steigrohr austretende erwärmte Wasser möglich ist.To ensure uniform heating of the in Boiler water available, it is useful if that Pipe heating bundle and the riser pipe coaxial to the boiler are arranged. This ensures that the the annulus surrounding the riser pipe inside the boiler has the same diameter so that its uniform Heating by the heated emerging from the riser Water is possible.
Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen und kontinuier lichen Erwärmung des im Kessel befindlichen Wassers ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn die unterschiedlichen Vertikalniveaus, an denen das Steigrohr zumindest eine Öffnung aufweist, zueinander etwa gleich beabstandet sind.To achieve the most uniform and continuous heating of the water in the boiler it is also beneficial if the different Vertical levels at which the riser pipe has at least one Has opening, are approximately equally spaced from each other.
Sofern jede der Öffnungen als über den gesamten Umfang des Steigrohrs sich erstreckende Ringöffnung ausgebildet ist, wird von vornherein sichergestellt, daß die Erwärmung des im Kessel befindlichen Wassers über den gesamten Umfang des das Steigrohr umgebenden Bereich gleichmäßig erfolgt.Unless each of the openings is considered over the entire circumference of the Riser-extending ring opening is formed, it is ensured from the outset that the heating of the water in the boiler over the entire circumference of the area surrounding the riser pipe takes place evenly.
Um zu verhindern, daß aus dem Steigrohr durch die in einem Vertikalniveau vorgesehene zumindest eine Öffnung inner halb des Kessels in bereits erwärmte, oberhalb der betref fenden Öffnung angeordnete Bereiche eintritt, ist es vor teilhaft, wenn jede zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Steigrohrs in den unterschiedlichen Vertikalniveaus vorgesehene Öffnung von dem oberhalb von ihr sich anschlie ßenden Abschnitt des Steigrohrs so überlagert ist, daß Wasser nur in Abwärtsrichtung austreten kann.To prevent that from the riser through the in one Vertical level provided at least one opening inside half of the boiler in already heated, above the concerned the opening arranged areas occurs, it is before partial if any between the top and bottom End of the riser in different vertical levels intended opening from the one above it ßenden section of the riser is so overlaid that water can only exit in the downward direction.
In konstruktiv besonders einfacher Weise läßt sich dies er reichen, wenn das Steigrohr mehrere voneinander getrennte Vertikalabschnitte aufweist, deren untere Endabschnitte je weils eine einen auswärts gerichteten Schrägabschnitt auf weisende Abkantung aufweisen, die das obere Ende des darunter angeordneten Vertikalabschnitts des Steigrohrs mit einem kleinen seitlichen Abstand geringfügig überlagert. Durch diese Maßnahmen wird gewährleistet, daß das Wasser mit der höchsten Temperatur immer im oberen Bereich des Kessels, in dem der Warmwasserablauf angeordnet ist, sich befindet.This can be done in a structurally particularly simple manner are sufficient if the riser pipe several separate from each other Vertical sections, the lower end portions each because an on an outward sloping section have a pointing bevel, which is the upper end of the below arranged vertical section of the riser with a small lateral distance slightly overlaid. By these measures ensure that the water with the highest temperature always in the upper area of the boiler, in which the hot water drain is located.
Bei sehr kleinen Heizleistungen kann es zweckmäßig sein, wenn das Steigrohr oberhalb des Rohrheizbündels im Querschnitt reduziert ist.In the case of very low heating outputs, it can be useful if the riser pipe above the pipe heating bundle Cross section is reduced.
Der erfindungsgemäße Speicherwassererwärmer kann im Zu sammenwirken mit Heizeinrichtungen zur Aufheizung des Heizmediums unterschiedlichster Bauart verwendet werden. Hierbei kann es sich um Solaranlagen, Windradanlagen, Abwärmerückgewinnungsanlagen, Brennwertkessel und dgl. handeln. Besonders zweckmäßig ist der erfindungsgemäße Speicherwassererwärmer mit hinsichtlich ihrer abgegebenen Leistung stark schwankenden Heizeinrichtungen einsetzbar. Derartige Leistungsschwankungen treten insbesondere bei auf regenerativen Energien beruhenden Heizeinrichtungen auf, so z. B. bei Solaranlagen, die eine mit dem unterschiedlichen Sonnenstand und mit unterschiedlichen Bewölkungsgraden stark schwankende abgegebene Leistung haben. Ahnliches gilt auch für mit unterschiedlicher Windstärke hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe stark schwankende Windräder. Es sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Speicherwassererwärmer insbesondere mit Solaranlagen besonders vorteilhaft einsetz bar ist.The storage water heater according to the invention can in interact with heating devices for heating the Various types of heating medium can be used. This can be solar systems, wind turbines, Waste heat recovery systems, condensing boilers and the like act. The one according to the invention is particularly useful DHW cylinders with regard to their dispensed Power fluctuating heating devices can be used. Such fluctuations in performance occur in particular heating devices based on regenerative energies, so z. B. in solar systems, the one with the different Position of the sun and strong with different degrees of cloudiness fluctuating power output. The same applies for with different wind strength regarding their Power output strongly fluctuating wind turbines. It was on it noted that the storage water heater according to the invention Use particularly advantageously with solar systems is cash.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention is based on an embodiment explained in more detail with reference to the drawings. It demonstrate:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Speicherwassererwärmers; und Figure 1 is a sectional view of the storage water heater according to the invention. and
Fig. 2 die Verhältnisse innerhalb des Speicherwasser erwärmers bei einem Leistungsabfall einer ihn mit Wärmeenergie versorgenden Heizeinrichtung. Fig. 2 shows the conditions within the storage water heater when there is a drop in performance of a heating device supplying it with thermal energy.
Ein in Fig. 1 dargestellter Speicherwassererwärmer hat einen Kessel 1, der im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und an seinem oberen Ende eine nach außen gewölbte Abdeckung 2 und an seinem unteren Ende einen ebenfalls nach außen gewölbten Bodenbereich 3 aufweist. In seinem oberen Bereich weist der Kessel 1 bzw. die Abdeckung 2 einen Warmwasserablauf 4 auf, durch den hindurch Warmwasser aus dem Kessel 1 entnehm bar ist. In seinem unteren Bereich weist der Kessel 1 einen Kaltwasserzulauf 5 auf, durch den hindurch kaltes Wasser, beispielsweise Leitungswasser, in den Kessel 1 einleitbar ist.A storage water heater shown in FIG. 1 has a boiler 1 which , in the exemplary embodiment shown, is essentially cylindrical and has an outwardly curved cover 2 at its upper end and a bottom region 3 which is also curved outwards at its lower end. In its upper area, the boiler 1 or the cover 2 has a hot water outlet 4 through which hot water can be removed from the boiler 1 . In its lower area, the boiler 1 has a cold water inlet 5 , through which cold water, for example tap water, can be introduced into the boiler 1 .
Im unteren Bereich des Kessels 1 ist koaxial zur Längs achse 6 des Kessels 1 ein Rohrheizbündel 7 angeordnet. Dieses Rohrheizbündel ist an seinem oberen Ende mittels eines Vorlaufs 8 und an seinem unteren Ende mittels eines Rücklaufs 9 an eine in den Figuren nicht dargestellte Heizeinrichtung, die vorzugsweise als Solaranlage ausge bildet ist, angeschlossen. In der in den Figuren nicht dargestellten Solaranlage wird ein durch den Vorlauf 8 in das Rohrheizbündel 7 eintretendes und durch den Rück lauf 9 aus dem Rohrheizbündel 7 austretendes Heizmedium erwärmt. Das Heizmedium tritt mit einer vergleichsweise hohen Temperatur in das Rohrheizbündel 7 ein und verläßt dieses mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur.In the lower region of the boiler 1, a Rohrheizbündel 7 is arranged coaxially to the longitudinal axis 6 of the boiler. 1 This tubular heating coil is connected at its upper end by means of a flow 8 and at its lower end by means of a return 9 to a heating device, not shown in the figures, which is preferably formed as a solar system. In the solar system, not shown in the figures, a heating medium entering through the supply 8 into the tubular heating bundle 7 and exiting through the return 9 from the tubular heating bundle 7 is heated. The heating medium enters the tubular heating coil 7 at a comparatively high temperature and leaves it at a comparatively low temperature.
Das Rohrheizbündel 7 ist von einem ebenfalls koaxial zur Längsachse 6 des Kessels angeordneten Steigrohr 10 umgeben, welches sich unter Freilassung eines Spalts zwischen seinem unteren Ende und dem Bodenbereich 3 des Kessels 1 längs des Rohrheizbündels 7 und über dieses hinaus bis in den oberen Bereich bzw. bis in den Bereich der Abdeckung 2 des Kessels 1 erstreckt. An seinem oberen Ende öffnet sich das Steigrohr 10 in den oberen Bereich des Kessels 1. The tube heating bundle 7 is surrounded by a riser tube 10 which is also arranged coaxially to the longitudinal axis 6 of the boiler and which, with the release of a gap between its lower end and the bottom region 3 of the boiler 1 , extends along the tube heating bundle 7 and beyond to the upper region or extends into the area of the cover 2 of the boiler 1 . At its upper end, the riser pipe 10 opens into the upper area of the boiler 1 .
Das Steigrohr 10 besteht im dargestellten Ausführungsbei spiel aus fünf Vertikalabschnitten 11, 12, 13, 14, 15. Diese Vertikalabschnitte 11 bis 15 sind separat voneinander ausgebildet und jeweils voneinander durch eine Öffnung in Form einer Ringöffnung 16 getrennt.The riser pipe 10 consists of five vertical sections 11 , 12 , 13 , 14 , 15 in the embodiment shown. These vertical sections 11 to 15 are formed separately from one another and are each separated from one another by an opening in the form of an annular opening 16 .
Um sicherzustellen, daß aus den Ringöffnungen 16 austretendes Wasser in Vertikalrichtung abwärts gerichtet in den den betreffenden Vertikalabschnitt des Steigrohrs 10 umgebenden Ringraum des Kessels 1 eintritt. Um eine derartige Ausströmung des Wassers aus dem Steigrohr 10 sicherzustellen, wird jede Ringöffnung 16 dadurch gebildet, daß der oberhalb dieser Ringöffnung 16 angeordnete Vertikalabschnitt 12 bis 15 an seinem unteren Endabschnitt eine Abkantung 17 aufweist, die aus einem nach außen abgebogenen Schrägabschnitt 18 und einem sich daran anschließenden zylindrischen Endabschnitt 19 besteht. Der zylindrische Endabschnitt 19 jeder Abkantung 17 überlagert geringfügig das obere Ende 20 des darunter an geordneten Vertikalabschnitts 11 bis 14. Die Ringöffnung 16 wird somit durch den Ringspalt zwischen der Innenseite des zylindrischen Endabschnitts 19 der Abkantung 17 und der Außenseite des oberen Endes 20 des sich unten anschließenden Vertikalabschnitts 11 bis 14 gebildet.To ensure that water emerging from the ring openings 16 in the vertical direction downward enters the annular space of the boiler 1 surrounding the relevant vertical section of the riser pipe 10 . In order to ensure such an outflow of water from the riser pipe 10 , each ring opening 16 is formed in that the vertical section 12 to 15 arranged above this ring opening 16 has a bevel 17 at its lower end section, which consists of an outwardly bent inclined section 18 and one adjoining cylindrical end portion 19 . The cylindrical end portion 19 of each bend 17 slightly overlaps the upper end 20 of the vertical section 11 to 14 below it. The ring opening 16 is thus formed by the annular gap between the inside of the cylindrical end section 19 of the fold 17 and the outside of the upper end 20 of the vertical section 11 to 14 adjoining below.
In Fig. 2 ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Speicherwassererwärmers dargestellt. Der beispielsweise an eine Solaranlage angeschlossene Speicherwassererwärmer wurde eine Zeitlang mit einer vergleichsweise hohen Tem peratur aufgeheizt, d. h. bei einer vergleichsweise starken Sonneneinstrahlung und geringer Bewölkung der Solaranlage. Nachdem der obere Bereich des Kessels 1 mit Warmwasser mit einer Temperatur von beispielsweise 60 Grad C gefüllt ist, ergibt sich aufgrund einer durch Wetteränderung bedingten verringerten Leistungsabgabe der Solaranlage eine verringerte Eingangstemperatur des Heizmediums durch den Vorlauf 8 in das Rohrheizbündel 7. Aufgrund dieser Leistungs- bzw. Temperaturverringerung kann mittels des Rohrheizbündels 7 in das Steigrohr 10 mit einer Temperatur von ca. 10 Grad C eintretendes Kaltwasser nur noch bis auf eine Temperatur von 50 Grad C erhitzt werden. Diese Temperatur ist nicht ausreichend, um zuzulassen, daß das nunmehr erwärmte Wasser das noch im Steigrohr befindliche Wasser, welches eine Temperatur von 60 Grad C aufweist, verdrängt. Dennoch wird die weitere Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Speicherwassererwärmers gewährleistet, da das nunmehr auf 50 Grad C erwärmte Wasser durch die Ringöffnung 16, die unterhalb des eine Temperatur von 60 Grad C aufweisenden Warmwasserpfropfens angeordnet ist, in den Ringraum des Kessels eintreten kann. Der erfindungsgemäße Speicherwasser erwärmer kann somit auch bei erheblichen Schwankungen in der Leistungsabgabe der sein Rohrheizbündel 7 mit Heizmedium versorgenden Heizeinrichtung mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad weiter betrieben werden.In FIG. 2, the operation of the DHW cylinder according to the invention. The storage water heater connected to a solar system, for example, was heated for a while with a comparatively high temperature, ie with comparatively strong solar radiation and little cloudiness in the solar system. After the upper area of the boiler 1 is filled with hot water at a temperature of, for example, 60 degrees C, a reduced input temperature of the heating medium results from the flow 8 into the tubular heating coil 7 due to a reduced power output of the solar system due to weather changes. Due to this reduction in output or temperature, cold water entering the riser pipe 10 at a temperature of approximately 10 degrees C can only be heated to a temperature of 50 degrees C by means of the tubular heating bundle 7 . This temperature is not sufficient to allow the water which has now been heated to displace the water still in the riser pipe, which has a temperature of 60 ° C. Nevertheless, the further functionality of the storage water heater according to the invention is ensured, since the water now heated to 50 degrees C can enter the annular space of the boiler through the ring opening 16 , which is arranged below the hot water plug that has a temperature of 60 degrees C. The storage water heater according to the invention can thus continue to be operated with a comparatively high degree of efficiency even when there are considerable fluctuations in the power output of the heating device which supplies its tubular heating bundle 7 with heating medium.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |