DE19704986A1 - Schichtenspeicheranordnung - Google Patents
SchichtenspeicheranordnungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schichtenspeicheranordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Solche Schichtenspeicheranordnungen weisen einen einzigen Speicherbehälter auf, der
meist einen runden Querschnitt besitzt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß solche
Schichtenspeicheranordnungen einen erheblichen Durchmesser aufweisen, wodurch sich in
vielen Fällen sehr erhebliche Platzprobleme ergeben.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Schichtenspeicheranord
nung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich auch in beengten Räumen leicht
unterbringen läßt.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Schichtenspeicheranordnung der eingangs erwähnten
Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß für das gleiche Spei
chervolumen die Tiefe der Schichtenspeicheranordnung nach der Erfindung erheblich gerin
ger als der Durchmesser einer Schichtenspeicheranordnung nach dem Stand der Technik
ist. So kann bei gleicher Höhe der Durchmesser eines jeden der beiden Speicherbehälter
auf ca. 7/10 des Durchmessers eines einzigen Speicherbehälters mit einem im wesentlichen
dem Volumen beider Speicherbehälter entsprechenden Volumen reduziert werden. Dadurch
kann eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranordnung leichter in beengten Räumen
oder bei einem nur geringen Platzangebot untergebracht werden. Jedenfalls ragt eine erfin
dungsgemäße Schichtenspeicheranordnung erheblich weniger weit in einen Aufstellungs
raum hinein als eine herkömmliche Schichtenspeicheranordnung mit lediglich einem Spei
cherbehälter gleichen Volumens.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer sehr kompakten Bau
weise.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 können die für einen Betrieb der Schichtenspeicher
anordnung wesentlichen Temperaturen problemlos erfaßt werden, wobei ein die Temperatur
des zulaufenden Warmwassers erfassender Temperaturfühler zweckmäßigerweise im
Warmwasserzulauf angeordnet ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ist sichergestellt, daß sich die durch das tangential
austretende Wasser entstehenden Wirbel sich an der Außenwand des Schichtenspeicher
behälters anlegen und sich durch die dabei entstehende Reibung beruhigen. Dadurch wird
eine Vermischung des Wassers sehr weitgehend vermieden.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine besonders gleichmäßige Ausströ
mung des Warmwassers und nur kleine Wirbel, die sich sehr rasch beruhigen. Dadurch
kommt es praktisch zu keiner nennenswerten Vermischung des warmen Wassers mit kühle
rem Wasser.
Bei einer erfindungsgemäßen Schichtenspeicheranordnung wird davon ausgegangen, daß
das erwärmte Wasser in die Speicheranordnung eingespeist wird, wobei die Heizeinrichtung
meist durch einen brennerbeheizten Wasserheizer gebildet ist, die meist von der Speicher
anordnung entfernt angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Verrohrungsaufwand
und ein relativ hoher Platzbedarf.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und einen besonders kompakten Aufbau zu ermöglichen,
ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruches 6 vorzusehen.
Durch diese Merkmale ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau, bei dem sich nur sehr kurze
Verrohrungen ergeben. Außerdem ergibt sich auch der Vorteil, daß durch den Rahmen die
druckbelasteten Speicherbehälter nicht durch äußere Kräfte belastet und akustisch von dem
umgebenden Gerätesystem entkoppelt sind.
Weiter ergibt sich auch der Vorteil, daß die Brennkammer nach der Abnahme der Verklei
dung von vorne sehr gut zugänglich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, daß mit einem Minimum an
Einzelteilen das Auslangen gefunden wird und keine separate Verkleidung für den Rahmen
erforderlich ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau einer Was
serheizanlage, wobei vorzugsweise auch die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranordnung
Fig. 2a schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranord
nung und
Fig. 2b schematisch zum Vergleich eine herkömmliche Schichtenspeicheranordnung in
Draufsicht.
Fig. 3 schematisch den Warmwasserzulauf in Draufsicht,
Fig. 4 eine Ansicht des Warmwasserzulaufs,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranordnung,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Schichtenspeicheranordnung nach der Fig. 5,
Fig. 7 eine Ansicht von unten der beiden Schichtenspeicherbehälter und
Fig. 8 einen Schnitt durch die beiden Schichtenspeicherbehälter.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.
Eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranordnung 1 weist zwei oder mehr mit einer zy
lindrischen Behälterwand 54 versehenen Speicherbehälter 2, 3 auf, die miteinander hydrau
lisch verbunden sind. Dabei mündet in den obersten Bereich 5 des Speicherbehälters 2 ein
Warmwasserzulauf 4. Aus diesem obersten Bereich 5 führt eine Brauchwasserleitung 6 weg.
Der Warmwasserzulauf 4 ist als Vorlaufleitung an einen Wärmetauscher 7 angeschlossen.
Im untersten Bereich 8 des Speicherbehälters 2 ist ein Temperaturfühler 20 angeordnet, der
zur Erfassung der mittleren Temperatur der Schichtenspeicheranordnung dient. Weiter führt
aus dem untersten Bereich 8 des Speicherbehälters 2 eine Verbindungsleitung 9 weg, die in
den obersten Bereich 10 des Speicherbehälters 3 mündet. Bei weiteren Speicherbehältern
ist immer der untere Bereich des stromauf angeordneten Speichers mit dem oberen Bereich
des folgenden Speichers mit einer solchen Verbindungsleitung verbunden.
Aus dem untersten Bereich 11 des Speicherbehälters 3 führt ein Kaltwasserabzug 12 weg,
der mit einer Umwälzpumpe 13 verbunden ist, die an eine Rücklaufleitung 14 angeschlossen
ist, die mit dem Wärmetauscher 7 verbunden ist.
In den untersten Bereich 11 des Speicherbehälters 3 mündet ein Kaltwasserzulauf 15. Wei
ter ist im untersten Bereich 11 des Speicherbehälters 3 ein Temperaturfühler 16 angeordnet.
Zur Überwachung der Temperatur des in den obersten Bereich 5 des Speicherbehälters 2
einströmenden Warmwassers ist ein Temperaturfühler 17 im Warmwasserzulauf 4 angeord
net.
Wie aus der Fig. 2a zu ersehen ist, sind die beiden Speicherbehälter 2 und 3 oder die weite
ren dicht nebeneinander angeordnet, wobei in den zwischen den beiden Speicherbehältern
2, 3 verbleibenden Freiräumen 18, die im wesentlichen durch die äußeren Konturen der bei
den Speicherbehälter 2, 3 und den Tangenten an beide Speicherbehälter 2, 3 enthaltenden
Ebenen begrenzt sind, Hilfsaggregate angeordnet sind, wie z. B. der Wärmetauscher 7 und
eine Steuerung oder Regelung.
Wie ein Vergleich mit einer herkömmlichen Schichtenspeicheranordnung 19 nach der Fig.
2b, die ein im wesentlichen gleiches Volumen wie die beiden Speicherbehälter 2 und 3 auf
weist, zeigt, kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die im wesentlichen durch die
Durchmesser der Speicherbehälter 2, 3 bestimmte Tiefe der Schichtenspeicheranordnung 1
erheblich geringer gehalten werden, als dies bei einer Anordnung 19 nach der Fig. 2b mög
lich ist.
Bei einer Aufheizung der Schichtenspeicheranordnung 1 wird mittels der Umwälzpumpe 13
kühles Wasser aus dem untersten Bereich 11 des Speicherbehälters 3 abgezogen und im
Wärmetauscher 7 aufgeheizt, dem von einem Wasserheizer Fremdwärme zugeführt wird,
wonach das erwärmte Wasser in den obersten Bereich 5 des Speicherbehälters 2 einströmt.
Gleichzeitig strömt Wasser aus dem untersten Bereich 8 des Speicherbehälters 2 über die
Verbindungsleitung 9 in den obersten Bereich 10 des Speicherbehälters 3 über.
Wird warmes Brauchwasser über die Brauchwasserleitung 6 abgezogen, so strömt Kaltwas
ser über den Kaltwasserzulauf 15 in den untersten Bereich 11 des Speicherbehälters 3
nach.
Eine Nachladung der Schichtenspeicheranordnung 1 erfolgt über eine Steuerung, sobald die
Temperatur im untersten Bereich 8 des Speicherbehälters 2 unter einen bestimmten Wert
abgesunken ist. Beendet wird die Nachladung, wenn die Temperatur im untersten Bereich
11 des Speicherbehälters 3 einen bestimmten Wert überschreitet.
Durch die Erfassung der Temperatur des in den obersten Bereich 5 des Speicherbehälters 2
zuströmenden Warmwassers durch den Temperaturfühler 17 ist es möglich, eine Überhit
zung des Wassers zu vermeiden, wobei eine Steuerung der Temperatur durch Veränderung
der Drehzahl der Umwälzpumpe 13 erfolgen kann.
Wie aus der Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, ist der Warmwasserzulauf 4 mit einem Ausström
rohr 51 versehen, das sich im wesentlichen horizontal erstreckt. Dabei befinden sich die
Ausströmöffnungen 52 an den Stirnseiten von Abwinkelungen 53 des Ausströmrohres 51,
aus denen Wasser in gleicher Umfangsrichtung ausströmt.
Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, erstreckt sich in der konkreten Ausführung die Warmwas
serzufuhr von unten nach oben.
Durch das Ausströmen des Warmwassers aus den Ausströmöffnungen 52 und damit in tan
gentialer Richtung legen sich die entstehenden Wirbel an die Wand des Schichtenspeicher
behälters 2 an und beruhigen sich durch die Reibung sehr rasch, so daß es zu keiner nen
nenswerten Vermischung des austretenden warmen Wassers mit kühlerem Wasser kommt.
Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, weist eine erfindungsgemäße Schichtenspeicheranord
nung zwei Schichtenspeicherbehälter 21, 22 auf, die von einer gemeinsamen Isolierung 23
umgeben sind.
Die beiden Schichtenspeicherbehälter 21, 22 sind samt deren Isolierung 23 von einem
Rahmen 24 gehalten, der an einer Wand 25 befestigt ist. Dabei ist der Rahmen im wesentli
chen U-förmig ausgebildet, wobei die freien Enden der Schenkel 26 gegeneinander abge
winkelt sind, wobei diese Abwinkelungen 27 zur Befestigung an der Wand 25 dienen.
Dabei sind die Schenkel 26 als durchgehende Wände ausgebildet, die gleichzeitig als Ver
kleidung dienen.
An der Vorderseite des Steges 28 des Rahmens 24 ist eine Brennkammer 29 befestigt.
Weiter ist an dem Rahmen 24 eine die Brennkammer 29 umgebende Verkleidung 30 be
festigt.
Der Steg 28 des Rahmens 24 weist eine Länge auf, die die Breite der Isolierung 23 über
steigt, wobei in dem verbliebenen Raum zwei Ausdehnungsgefäße 31, 32 untergebracht
sind, die für einen Heizwasserkreis und einen Brauchwasserkreis vorgesehen sind, die beide
nicht näher dargestellt sind.
Wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist, ist die Brennkammer 29 im oberen Bereich des Rahmens
24 gehalten, wobei unterhalb der Brennkammer 29 eine Steuerung 33, die auch Hydraulik-
Hilfsaggregate umfaßt, angeordnet ist.
Wie aus der Fig. 7 zu ersehen ist, sind die beiden Schichtenspeicherbehälter 21, 22 in ihrem
Bodenbereich über ein Verbindungsrohr 34 hydraulisch miteinander verbunden, wobei das
Verbindungsrohr 34 im Schichtenspeicherbehälter 22 in dessen obersten Bereich hineinragt.
Dabei führt aus dem untersten Bereich des Schichtenspeicherbehälters 22 ein Kaltwasser
abzug 35 weg, der zu einem unter der Brennkammer 29 angeordneten Wärmetauscher
führt.
Das Verbindungsrohr 34 mündet in den untersten Bereich des Schichtenspeicherbehälters
21 und ist von einem Prallblech 36 überdeckt. In den Schichtenspeicherbehälter 21 mündet
weiter ein Warmwasserzulauf 37 über den Warmwasser von einem unter der Brennkammer
29 angeordneten Wärmetauscher in den obersten Bereich des Schichtenspeicherbehälters
21 zufließt. Ein Warmwasserabzug 38 führt aus dem obersten Bereich des Schichtenspei
cherbehälters 21 weg und ein Kaltwasserzulauf 39 mündet in den untersten Bereich des
Schichtenspeicherbehälters 22, wobei die Einmündung des Kaltwasserzulaufs 39 von einem
Prallblech 43 überdeckt ist.
Im Warmwasserzulauf 37 und im Kaltwasserabzug 35 sind Temperaturfühler 40, 41 ange
ordnet, die mit der Steuerung 33 verbunden sind. Weiters ist im mittleren Bereich des
Schichtenspeicherbehälters 22 ein weiterer Temperaturfühler 42 angeordnet, der ebenfalls
mit der Steuerung 33 verbunden ist.
Beim Betrieb der Schichtenspeicheranordnung strömt bei einer Brauchwasserzapfung kaltes
Wasser über den Kaltwasserzulauf 39 in den untersten Bereich des Schichtenspeicherbehäl
ters 22 ein. Sinkt dadurch die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 42 unter einen
bestimmten Wert ab, so wird der Wärmetauscher unter der Brennkammer 29 und eine in der
Steuerung 33 angeordnete Brauchwasserpumpe in Betrieb gesetzt, und es wird kühles Was
ser über den Kaltwasserabzug 35 zum Wärmetauscher gefördert und dort erwärmt. Danach
strömt das erwärmte Wasser über den Warmwasserzulauf 37 in den obersten Bereich des
Schichtenspeicherbehälters 21 ein. Erreicht die Temperatur im Bereich des Kaltwasserab
zugs 35 und damit im Bereich des Temperaturfühlers 41 einen bestimmten Wert, so wird die
Aufladung der Schichtenspeicheranordnung beendet und die Umwälzpumpe und der Wär
metauscher stillgesetzt.
Claims (9)
1. Schichtenspeicheranordnung, bei der im untersten Bereich (11)
ein Kaltwasserzulauf (15) einmündet und ein Kaltwasserabzug
(12) vorgesehen ist und im obersten Bereich (5) ein Warmwas
serzulauf (4) mündet und aus dem eine Brauchwasserleitung
(6) wegführt und in der Speicheranordnung Temperaturfühler
(16, 20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens zwei Speicherbehälter (2, 3) vorgesehen sind, von
denen einer (2) mit dem Warmwasserzulauf (4) und der
Brauchwasserleitung (6) versehen ist und dieser Speicherbe
hälter (2) mit einer aus dessen unterstem Bereich (8) wegfüh
renden Verbindungsleitung (9) mit dem obersten Bereich (10)
des zweiten Speicherbehälters (3) verbunden ist, in dessen
unterstem Bereich (11) der Kaltwasserzulauf (15) mündet und
aus dem der Kaltwasserabzug (12) angeordnet ist.
2. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beiden Speicherbehälter (2, 3) neben
einander angeordnet sind, wobei im Falle von im Querschnitt
runden Speicherbehältern (2, 3) in den Freiräumen (18) zwi
schen den Speicherbehältern (2, 3) Hilfsaggregate angeordnet
sind.
3. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß in den untersten Bereichen (8,11)
beider Speicherbehälter (2, 3) Temperaturfühler (16, 20)
angeordnet sind.
4. Schichtenspeicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserzulauf (4)
mit einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Ausström
rohr (51) versehen ist, das mindestens eine Ausströmöffnung
(52) aufweist, deren Achse im wesentlichen tangential zur Be
hälterwand (54) verläuft.
5. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich das Ausströmrohr (51) zu beiden
Seiten des zentral angeordneten Warmwasserzulaufs (4) er
streckt und zwei Ausströmöffnungen (52) aufweist, aus denen
Wasser in gleicher Umfangsrichtung ausströmt.
6. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beiden Speicherbehälter (21, 22) in ei
nem an einer Wand (25) gehaltenen Rahmen (24) befestigt
sind, der teilweise an der von der Wand (25) abgekehrten Seite
der Speicherbehälter (21, 22) verläuft und an dem eine
Brennkammer (29) und eine Verkleidung (30) gehalten sind.
7. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Rahmen (24) zumindest in den im we
sentlichen senkrecht zur Wand (25) verlaufenden Bereichen
geschlossene Wände aufweist, die gleichzeitig als Verkleidung
dienen.
8. Schichtenspeicheranordnung nach Anspruch 6 oder 7, da
durch gekennzeichnet, daß der Rahmen (24) mindestens ein
seitlich der Speicherbehälter (21, 22) angeordnetes Ausdeh
nungsgefäß (31, 32) mit umschließt.
9. Schichtenspeicheranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (29) le
diglich den oberen Bereich der Speicherbehälter (21, 22) über
deckt und unterhalb der Brennkammer (29) Hilfseinrichtungen,
wie Hydraulikbaugruppen und eine, gegebenenfalls elektroni
sche, Steuerung (33) angeordnet sind.
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