DE19649779A1

DE19649779A1 - Hot water storage tank for solar heating installation

Info

Publication number: DE19649779A1
Application number: DE19649779A
Authority: DE
Inventors: Tobias Geibel; Hans-Otto Interthal; Heinz Mueller
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-04

Abstract

A heated water store, especially for heating by a solar radiation heating circuit, with several integrated heat exchangers, has heat exchangers (2,3) in the upper and lower regions of the store (1) connected to the solar circuit (4) which have flow through them depending on the charging state of the store and/or the temperatures in the solar circuit. They may be connected in series or in parallel. There are changeover valves with which the flow is regulated according to the charging state, the latter being determined by temperature sensors in different zones of the store. There are also thermostatic valves in the solar circuit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.The invention relates to a hot water tank according to the preamble of the patent saying 1.

Derartige Warmwasserspeicher werden durch mindestens einen eingebauten Wärme tauscher beheizt. Für eine vollständige Aufladung ist es wichtig, daß dieser bis in die Nähe des Speicherbodens reicht. Speziell bei der Beheizung mit Solarkreisläufen wird meistens ein weiterer Wärmetauscher im Speicher vorgesehen, um die Wasserer wärmung bei geringem Solarenergieangebot, beispielsweise durch einen Heizkessel, sicherzustellen. Der Einbau dieser zusätzlichen Wärmetauscher erfolgt in der Regel im mittleren und oberen Bereich des Speichers.Such hot water tanks are built by at least one heat exchanger heated. For a full charge, it is important that this is in the Close enough to the storage floor. Especially when heating with solar circuits usually another heat exchanger is provided in the storage to the water heating with low solar energy supply, for example through a boiler, ensure. These additional heat exchangers are usually installed in the middle and top of the memory.

Bei den bekannten Anordnungen wird somit mit dem Solarkreis-Wärmetauscher immer der gesamte Speicherinhalt von unten her erwärmt. Vorteile entstehen hier durch das niedrige Temperaturniveau im unteren Bereich des Warmwasserspeichers, d. h. schon bei geringen Temperaturen im Solarkreis kann Wärme an das Wasser übertragen werden. Nachteilig wirkt sich jedoch dabei die Trägheit aus, bis der gesamte Speicher inhalt erwärmt ist. Mit eingebauten Wasserleitrohren versucht man daher die Wärme im unteren Bereich des Warmwasserspeichers zu sammeln und nach oben zu lenken, so daß die Schichtung vorrangig von der Oberseite her um die dort befindliche Ent nahmeleitung erfolgt. Einen solchen Aufbau zeigt u. a. die DE 43 01 723, jedoch wird auch hier der gesamte Wasserinhalt in die Aufheizung einbezogen. Die gezielte, schnelle Erwärmung des oberen Speicherbereiches um das Entnahmerohr ist nicht möglich und bei geringer Sonneneinstrahlung wird die anfallende Wärme aus dem Solarkreislauf nicht gezielt übertragen und effektiv ausgenutzt. Eine Nachheizung über den Wärmetauscher des Heizkesselkreislaufes wird nötig, um die gewünschten Temperaturen im Warmwasserspeicher zu erreichen.In the known arrangements, the solar circuit heat exchanger is always used the entire memory contents are heated from below. Advantages arise from that low temperature level in the lower area of the hot water tank, d. H. beautiful at low temperatures in the solar circuit, heat can be transferred to the water will. However, the inertia until the entire memory has a disadvantage content is warmed. With built-in water pipes you try the heat collect in the lower area of the hot water tank and direct it upwards, so that the stratification primarily from the top around the Ent located there takeover is done. Such a structure shows u. a. DE 43 01 723, however here, too, the entire water content is included in the heating. The targeted, rapid heating of the upper storage area around the sampling tube is not possible and with low solar radiation, the heat generated from the Solar circuit not transferred specifically and effectively used. Afterheating The heat exchanger of the boiler circuit will be necessary to achieve the desired To reach temperatures in the hot water tank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserspeicher, insbesondere zur Beheizung durch einen Solarkreislauf, zu schaffen, der den Warmwasserkomfort verbessert und die zur Verfügung stehende Solarwärme optimal ausnutzt.The invention has for its object a hot water tank, in particular for heating by a solar circuit, to create the hot water comfort improved and optimally utilizes the available solar heat.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patenanspruches 1 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention, this is solved with the features of claim 1. Advantage further training can be found in the subclaims.

Der Warmwasserspeicher besitzt mehrere integrierte Wärmetauscher. Je einer im oberen und unteren Bereich des Speichers ist dem Solarkreislauf zugeordnet. In Ab hängigkeit vom Ladezustand des Speichers und/oder den zur Verfügung stehenden Temperaturen im Solarkreislauf werden diese einzeln, in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung durchströmt. Mit Ventilen erfolgt die Regelung speziell in Abhängig keit vom Ladezustand, der durch Temperaturfühler in verschiedenen Zonen des Speichers erfaßt wird. Andererseits werden Thermostatventile im Solarkreislauf einge baut, um dessen Temperaturen zu erfassen und dementsprechend die Durchströmung der Wärmetauscher zu regeln. Vorzugsweise zur Beheizung durch einen Heizkessel ist ein weiterer Wärmetauscher in der Mitte oder der oberen Hälfte des Speicherbehälters vorgesehen.The hot water tank has several integrated heat exchangers. One each the upper and lower area of the memory is assigned to the solar circuit. In Ab dependence on the state of charge of the memory and / or the available ones Temperatures in the solar circuit are measured individually, in series or in Flows through parallel connection. With valves, the control is especially dependent The state of charge caused by temperature sensors in different zones of the Memory is detected. On the other hand, thermostatic valves are turned on in the solar circuit builds to record its temperatures and accordingly the flow to regulate the heat exchanger. Is preferably for heating by a boiler another heat exchanger in the middle or the top half of the storage tank intended.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich ein hoher Warmwasserkomfort sowie eine effektive Ausnutzung der Wärme aus dem Solarkreislauf durch die flexible Anpassung der Wärmetauscher an die verschiedenen Betriebszustände der Gesamt anlage.The arrangement according to the invention results in a high level of hot water comfort as well as an effective use of the heat from the solar circuit through the flexible Adaptation of the heat exchanger to the different operating conditions of the total investment.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.The drawing represents an embodiment of the invention.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Einen Warmwasserspeicher mit der Reihenschaltung der Solarkreislauf- Wärmetauscher, Fig. 1 a hot water tank with the series circuit of Solarkreislauf- heat exchanger,

Fig. 2 einen Warmwasserspeicher mit einer Parallelschaltung der Solarkreislauf- Wärmetauscher und einem Umschaltventil sowie Fig. 2 shows a hot water tank with a parallel connection of the solar circuit heat exchanger and a changeover valve and

Fig. 3 einen Warmwasserspeicher mit einer Parallelschaltung der Solarkreislauf- Wärmetauscher und einem Thermostatventil. Fig. 3 shows a hot water tank with a parallel connection of the solar circuit heat exchanger and a thermostatic valve.

Der Warmwasserspeicher 1 besitzt im oberen und unteren Bereich Wärmetauscher 2, 3, welche am Solarkreislauf 4 angeschlossen sind. Mit der Pumpe 5 wird die im Solar kollektor 6 erwärmte Flüssigkeit umgewälzt. Um die Wassererwärmung auch bei ge ringem Solarenergieangebot sicherzustellen, ist zur Beheizung durch einen Heizkessel in der Mitte oder der oberen Hälfte des Warmwasserspeichers 1 ein weiterer Wärme tauscher 7 vorgesehen, welcher nur in Fig. 3 gezeigt ist. Abweichend davon ist es auch möglich, daß zur kompakteren Anordnung der Wärmetauscher 7 den Wärmetauscher 2 umschließt oder übergreift. Ebenso können alle Wärmetauscher 2, 3, 7 sowohl von der Seite als auch von oben oder unten her in den Warmwasserspeicher 1 eingebaut sein.The hot water tank 1 has heat exchangers 2 , 3 in the upper and lower areas which are connected to the solar circuit 4 . With the pump 5 , the liquid heated in the solar collector 6 is circulated. In order to ensure water heating even with ge ringem solar energy supply, another heat exchanger 7 is provided for heating by a boiler in the middle or the upper half of the hot water tank 1 , which is only shown in Fig. 3. Deviating from this, it is also possible for the heat exchanger 7 to enclose or overlap the heat exchanger 2 for a more compact arrangement. Likewise, all heat exchangers 2 , 3 , 7 can be installed in the hot water tank 1 both from the side and from above or below.

In Fig. 1 ist die Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher 2, 3 im Solarkreislauf 4 dargestellt. Zur Übertragung der Solarwärme steht immer eine große Wärmetauscher fläche zur Verfügung, wobei zuerst Wärme auf höherem Temperaturniveau am oberen Wärmetauscher 2 abgegeben wird und danach mit niedrigeren Temperaturen der Speicherinhalt im unteren Bereich erwärmt wird. Es ist keine zusätzliche Regelung er forderlich. In Fig. 1, the series connection of the two heat exchangers 2 , 3 is shown in the solar circuit 4 . A large heat exchanger surface is always available for the transfer of solar heat, heat being first given off at a higher temperature level at the upper heat exchanger 2 and then the storage content in the lower region being heated at lower temperatures. No additional regulation is required.

Fig. 2 zeigt die Parallelschaltung der beiden Wärmetauscher 2, 3. Mit einem Umschalt ventil 8 wird die Durchströmung der Wärmetauscher 2, 3 in Abhängigkeit vom Lade zustand des Warmwasserspeichers 1 geregelt. Ein Regler 9 erfaßt die Temperatur schichtung im Speicher sowie die Vorlauftemperatur des Solarkreislaufes 4 und steuert danach das Umschaltventil 8. Ist beispielsweise der Speicher weitgehend entladen, so liegt die im oberen Bereich gemessene Warmwassertemperatur unterhalb der Vorlauf temperatur des Solarkreislaufes 4. Der Regler 9 sorgt für die Durchströmung des Wärmetauschers 2, um den oberen Bereich des Warmwasserspeichers 1 schnell zu erwärmen. Wenn hier die Solltemperatur erreicht ist, wird auf Wärmetauscher 3 umge schaltet und somit der gesamte Speicherinhalt von unten aufgeheizt. Diese Anordnung bietet schnellstmögliche Wassererwärmung bei optimaler Ausnutzung des Solarener gieangebotes in jedem Betriebszustand. Die Temperatursollwerte für entsprechende Schaltvorgänge können mit dem Regler 9 leicht variiert werden. Fig. 2 shows the parallel connection of the two heat exchangers 2, 3. With a switch valve 8 , the flow through the heat exchangers 2 , 3 is controlled depending on the state of charge of the hot water tank 1 . A controller 9 detects the temperature stratification in the memory and the flow temperature of the solar circuit 4 and then controls the switching valve 8 . For example, if the storage tank is largely discharged, the hot water temperature measured in the upper area is below the flow temperature of the solar circuit 4 . The controller 9 ensures the flow through the heat exchanger 2 in order to quickly heat the upper area of the hot water tank 1 . If the target temperature is reached here, the heat exchanger 3 is switched over and the entire storage content is heated from below. This arrangement offers the fastest possible water heating with optimal use of the solar energy supply in every operating condition. The temperature setpoints for corresponding switching operations can be varied slightly with the controller 9 .

Fig. 3 zeigt ebenfalls die Parallelschaltung der Wärmetauscher 2, 3, jedoch ist in die Vorlaufleitung zum Wärmetauscher 2 ein Thermostatventil 10 und zum Wärme tauscher 3 ein Differenzdruckventil 11 eingebaut. Das Thermostatventil 10 ist mit einem Fernfühler für die Temperatur im oberen Bereich des Warmwasserspeichers 1 versehen und schließt, wenn dort der gewünschte Ladezustand erreicht ist. Dann strömt die Flüssigkeit im Solarkreislauf 4 über das Differenzdruckventil 11 in den unteren Wärmetauscher 3. Auch bei dieser Anordnung ergibt sich eine schnelle Ver fügbarkeit für guten Warmwasserkomfort. Die Anlage benötigt keinen zusätzlichen Regler und kommt - bis auf die Pumpe - ohne Hilfsenergie aus. Der Temperatursollwert für die Umschaltung ist durch das Thermostatventil fest eingestellt. Fig. 3 also shows the parallel connection of the heat exchangers 2 , 3 , but in the feed line to the heat exchanger 2, a thermostatic valve 10 and the heat exchanger 3, a differential pressure valve 11 is installed. The thermostatic valve 10 is provided with a remote sensor for the temperature in the upper region of the hot water tank 1 and closes when the desired state of charge has been reached there. Then the liquid in the solar circuit 4 flows through the differential pressure valve 11 into the lower heat exchanger 3 . This arrangement also results in a quick availability for good hot water comfort. The system does not require an additional controller and - with the exception of the pump - requires no auxiliary energy. The temperature setpoint for the changeover is fixed by the thermostatic valve.

Claims

1. hot water tank, in particular for heating by a solar circuit, with several integrated heat exchangers, characterized in that in the upper and lower region of the hot water tank ( 1 ) heat exchanger ( 2 , 3 ) with connection to the solar circuit ( 4 ) are installed, which Depending on the state of charge of the hot water tank ( 1 ) and / or the temperatures in the solar circuit ( 4 ), the flow can be flowed individually, in series or in parallel.

2. Hot water tank according to claim 1, characterized in that with changeover valves ( 8 ) in the solar circuit ( 4 ), the flow through the heat exchanger ( 2 , 3 ) is regulated in dependence on the state of charge, this being stored by temperature sensors in different zones of the hot water tank ( 1 ) is detected.

3. Hot water tank according to claim 1, characterized in that thermostatic valves ( 10 ) in the solar circuit ( 4 ) automatically regulate the flow through the heat exchanger ( 2 , 3 ).

4. Hot water tank according to claims 1 to 3, characterized in that a further heat exchanger ( 7 ), preferably for heating by a boiler, is installed in the middle or the upper half of the storage tank.