DE19707184B4 - Warmwasserspeicher - Google Patents

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Abstract

Warmwasserspeicher (1), der gleichzeitig für die Erwärmung von Brauchwasser und als Pufferspeicher für eine Warmwasserheizung einsetzbar ist, mit einem wärmeisolierten geschlossenen Speicherbehälter (10), mit einer den Speicherbehälter (10) in einen oberen und einen unteren Teil (11, 12) trennenden Trennplatte (13) mit mindestens einer Wasserdurchlaßöffnung (13'), mit einem ersten, im unteren Teil (12) des Speicherbehälters (10) angeordneten Wärmetauscher (2), dem von einer ersten Wärmequelle, vorzugsweise Solarkollektoren, Wärmeenergie zuführbar ist, mit einem zweiten im Speicherbehälter (10) angeordneten Wärmetauscher (4), in dem Brauchwasser erwärmbar ist, mit einem Heizungsvorlaufanschluß (18) unterhalb der Trennplatte (13) und einem Heizungsrücklaufanschluß (18') im unteren Endbereich des Speicherbehälters (10) und mit einem Heizkesselvorlaufanschluß (19) im oberen Endbereich des Speicherbehälters (10) und einem Heizkesselrücklaufanschluß (19') oberhalb der Trennplatte (13), dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (4) als Rohrschlange ausgeführt ist, die beabstandet entlang des Innenumfanges des Speicherbehälters (10) von dessen unterem Endbereich zu dessen oberem Endbereich verläuft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher, der gleichzeitig für die Erwärmung von Brauchwasser und als Pufferspeicher für eine Warmwasserheizung einsetzbar ist, mit einem wärmeisolierten geschlossenen Speicherbehälter, mit einer den Speicherbehälter in einen oberen und einen unteren Teil trennenden Trennplatte mit mindestens einer Wasserdurchlaßöffnung, mit einem ersten, im unteren Teil des Speicherbehälters angeordneten Wärmetauscher, dem von einer ersten Wärmequelle, vorzugsweise Solarkollektoren, Wärmeenergie zuführbar ist, mit einem zweiten im Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher, in dem Brauchwasser erwärmbar ist, mit einem Heizungsvorlaufanschluß unterhalb der Trennplatte und einem Heizungsrücklaufanschluß im unteren Endbereich des Speicherbehälters und mit einem Heizkesselvorlaufanschluß im oberen Endbereich des Speicherbehälters und einem Heizkesselrücklaufanschluß oberhalb der Trennplatte.
  • Ein Warmwasserspeicher der genannten Art ist aus der DE 44 11 352 C1 bekannt. Bei diesem bekannten Warmwasserspeicher besteht der zweite, für die Erwärmung des Brauchwassers eingesetzte Wärmetauscher aus einem geschlossenen Brauchwasserbehälter, der im oberen Abschnitt des Speicherbehälters angeordnet ist. Der Brauchwasserbehälter hat die Form eines Hohlringes, der all seitig sowie in seinem Zentrum von im Speicherbehälter befindlichem Wasser umgeben ist. Mittels einer Kaltwasserzuleitung gelangt zu erwärmendes Brauchwasser in das Innere des Brauchwasserbehälters; über eine Warmwasserabführleitung kann erwärmtes Brauchwasser aus dem oberen Teil des Brauchwasserbehälters abgezogen werden.
  • Der zuvor beschriebene bekannte Warmwasserspeicher hat sich im Einsatz zwar bewährt, jedoch wird als nachteilig angesehen, daß die Fertigung relativ aufwendig ist, da der Brauchwasserbehälter eine vergleichsweise komplizierte Form hat und weil er im Inneren des Warmwasserspeichers angebracht werden muß. Außerdem ist der Wirkungsgrad des Warmwasserspeichers, insbesondere bei dessen Betrieb zusammen mit einer Sonnenkollektoranordnung, nicht unter allen Betriebsbedingungen optimal.
  • Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Warmwasserspeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der die vorstehend aufgeführten Nachteile vermeidet und der insbesondere konstruktiv einfacher und dadurch kostengünstiger herstellbar ist und bei dem ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch einen Warmwasserspeicher der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der zweite Wärmetauscher als Rohrschlange ausgeführt ist, die beabstandet entlang des Innenumfanges des Speicherbehälters von dessen unterem Endbereich zu dessen oberem Endbereich verläuft.
  • Durch die Ausführung des zweiten Wärmetauschers als Rohrschlange wird eine einfache Konstruktion und damit eine kostengünstige Herstellung gewährleistet; durch die erfindungsgemäße Führung und Anordnung der Rohrschlange im Speicherbehälter werden in diesem besonders günstige Strömungsverhältnisse des Speicherwassers erzielt. Wenn warmes Brauchwasser abgezapft wird, strömt kaltes Brauchwasser in die Rohrschlange nach. Das Speicherwasser, das seine Wärme an das in der Rohrschlange strömende Brauchwasser abgibt, kühlt sich im radial äußeren Bereich des Speicherbehälters an der Rohrschlange ab und sinkt dadurch nach unten in den unteren Bereich des Speicherbehälters. Dort trifft das Speicherwasser mit besonders niedriger Temperatur auf den ersten Wärmetauscher, an dem das Speicherwasser wieder erwärmt wird. Durch die niedrige Temperatur des Speicherwassers bei seinem Kontakt mit dem ersten Wärmetauscher wird hier ein besonders guter Wärmeübergang erzielt, was den Wirkungsgrad des Warmwasserspeichers insbesondere bei Verbindung mit einer Solarkollektoranordnung, die den ersten Wärmetauscher mit Wärmeenergie versorgt, erhöht. Zur Aufheizung des Brauchwassers auf eine gewünschte, relativ hohe Temperatur, die von Solarenergie alleine nicht erzielt werden kann, dient der obere Bereich des Speicherbehälters oberhalb der Trennplatte, dessen Speicherwasser von einer zusätzlichen Wärmeenergiequelle, vorzugsweise einem konventionellen Heizkessel oder einem Kamin oder Kachelofen mit Wassereinsatz, aufgeheizt werden kann. Das für den Betrieb einer Warmwasserheizung benötigte Wasser wird aus dem Bereich des Speicherbehälters unmittelbar unterhalb der Trennplatte entnommen; das abgekühlt zurückkehrende Wasser aus dem Heizungskreislauf wird in den unteren Bereich des Speicherbehälters wieder eingeleitet. Die Grund-Wärmeleistung für die Warmwasserheizung kann dabei von der Solarenergie aufgebracht werden; lediglich bei Bedarf erfolgt eine Nachheizung auch des im Heizungskreislauf geführten Wassers durch die oben erwähnte zweite Wärmeenergiequelle. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Warmwasserspeichers ist schließlich noch zu erwähnen, daß sich die gewünschten vorteilhaften Strömungsverhältnisse in seinem Inneren allein durch Temperaturdifferenzen und Schwerkraftwirkung einstellen und daß hierfür keinerlei Pumpen oder sonstige aktive, verschleißanfällige Bauteile benötigt werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Warmwasserspeichers sieht vor, daß die den zweiten Wärmetauscher bildende Rohrschlange zumindest in ihrem unterhalb der Trennplatte liegenden Teil radial innen von einem hohlzylindrischen Leitmantel umgeben ist, dessen Außenumfang von der Rohrschlange beabstandet ist, dessen unteres Ende vom unteren Ende des Speicherbehälters beabstandet ist und dessen oberes Ende von der Trennplatte oder vom oberen Ende des Speicherbehälters beabstandet ist. Mit dem hohlzylindrischen Leitmantel wird erreicht, daß die Wärmeübergabe aus dem Speicherwasser an das Brauchwasser weiter verbessert wird und daß warmes Speicherwasser erst am oberen Ende des Trennmantels in Kontakt mit der Rohrschlange kommen kann, die das Brauchwasser führt. Hierdurch wird das Brauchwasser auf eine höchstmögliche Temperatur aufgeheizt, wobei gleichzeitig die gewünschte Temperaturverteilung innerhalb des Speicherwassers erhalten bleibt.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die den zweiten Wärmetauscher bildende Rohrschlange in einen unteren Schlangenteil unterhalb der Trennplatte und einen oberen Schlangenteil oberhalb der Trennplatte unterteilt ist, daß die Schlangenteile über eine die Trennplatte umgehende Verbindungsleitung verbunden sind und daß die Verbindungsleitung einen außerhalb des Speicherbehälters liegenden Brauchwasserzirkulationsanschluß aufweist. Durch diese Aufteilung der Rohrschlange in zwei Schlangenteile wird einerseits eine maximal mögliche Vorwärmung des Brauchwassers durch den unteren Speicherteil erreicht und andererseits eine bedarfsweise Nacherhitzung im oberen Speicherteil ermöglicht. Gleichzeitig kann eine Brauchwasserzirkulation vorgesehen werden, für die dann lediglich der obere Teil der Rohrschlange verwendet wird.
  • Hierdurch werden Störungen der Temperaturverteilung im unteren Teil des Speicherbehälters unterhalb der Trennplatte vermieden. Wird eine Brauchwasserzirkulation nicht benötigt, kann der Brauchwasserzirkulationsanschluß einfach abgesperrt werden.
  • Um bei möglichst kleiner Bauhöhe des Warmwasserspeichers eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche im Bereich des zweiten Wärmetauschers zu erzielen, wird vorgeschlagen, daß die den zweiten Wärmetauscher bildende Rohrschlange im oberen Endbereich des Speicherbehälters zusätzlich parallele und mehrlagige Windungen aufweist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß der erste Wärmetauscher als Rohrschlange ausgeführt ist und in einem vertikalen, sich bis in den oberen Endbereich des Speicherbehälters erstreckenden Strömungsleitrohr mit mindestens einer unteren Wassereinlaßöffnung und mehreren in unterschiedlichen Höhen angebrachten Wasserauslaßöffnungen angeordnet ist. Eine solche Ausführung und Anordnung von Wärmetauscher und Strömungsleitrohr ist an sich bekannt, z.B. aus der schon erwähnten DE 44 11 352 C1 oder aus der DE 43 01 723 C2 . Auch innerhalb des erfindungsgemäßen Warmwasserspeichers sorgt diese Einheit aus Wärmetauscher und Strömungsleitrohr für ein temperaturgerechtes, höhenrichtiges Einschichten des vom ersten Wärmetauscher erwärmten Speicherwassers innerhalb des Speicherbehälters. Hierdurch wird mit zu einem hohen Wirkungsgrad des Warmwasserspeichers und damit der dem Warmwasserspeicher zugeordneten Heizungsanlage insgesamt erreicht.
  • Vorzugsweise ist weiterhin die den ersten Wärmetauscher bildende Rohrschlange mit parallelen und mehrlagigen Windungen mit relativ geringer Höhe und relativ großem Windungsdurchmesser ausgeführt. Auf diese Weise wird auch für den ersten Wärmetauscher nur eine geringe Bauhöhe benötigt. Außerdem wird durch die geringe Höhe des Wärmetauschers die Bezugstemperatur für die Steuerung der ersten Wärmequelle, die vorzugsweise durch Solarkollektoren gebildet ist, wesentlich genauer, was wieder einen Beitrag zu einem verbesserten Wirkungsgrad liefert.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der zuletzt beschriebenen Ausführung des Warmwasserspeichers ist vorgesehen, daß der maximale Windungsdurchmesser zwischen 40 und 70 des Speicherbehälterinnendurchmessers beträgt und daß sich die den ersten Wärmetauscher bildende Rohrschlange maximal bis zu einer Höhe von 20% der Speicherbehälterinnenhöhe erstreckt.
  • Eine weitere Vereinfachung der Herstellung des Warmwasserspeichers und eine Verringerung seiner Material- und Herstellungskosten wird dadurch erreicht, daß die Rohrschlangen bevorzugt aus Glattrohren gebildet sind und daß die einzelnen Windungen Abstand voneinander haben. Die einzelnen Windungen der Rohrschlangen berühren sich also gegenseitig nicht, so daß sie unbehindert über ihren vollen Umfang vom Speicherwasser umspült werden. Dies trägt zu einer hohen Wärmeaustauschfläche und somit zu einem guten Wärmeübergang bei.
  • Da die erste Wärmequelle bevorzugt eine Solarkollektoranordnung ist, treten naturgemäß zeitliche Schwankungen der an den ersten Wärmetauscher gelieferten Energiemenge auf. Außerdem kann von Anwendungsfall zu Anwendungsfall die einem Warmwasserspeicher gemäß Erfindung zugeordnete Sonnenkollektoranordnung sehr unterschiedliche Größen haben. Um hier eine Anpassung innerhalb des Warmwasserspeichers vornehmen zu können, ist vorgesehen, daß die untere Wassereinlaßöffnung des Strömungsleitrohres in ihrem Durchlaßquerschnitt verstellbar ist. Bei einer großen, entsprechend leistungsfähigen Solarkollektoranlage wird der Durchlaßquerschnitt der Wassereinlaßöffnung re lativ groß eingestellt; umgekehrt wird er bei einer relativ kleinen Solarkollektoranordnung mit entsprechend geringerer Leistung auf einen kleineren Wert eingestellt. Hierdurch wird dem ersten Wärmetauscher immer eine solche Wassermenge an Speicherwasser zugeführt, die von der zur Verfügung stehenden Energie auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt werden kann. Weiterhin kann die Verstellung des Durchlaßquerschnittes der Wassereinlaßöffnung auch dazu genutzt werden, die dem ersten Wärmetauscher zugeführte Menge an zu erwärmenden Speicherwasser an zeitliche Schwankungen der Solarenergie anzupassen, wofür gegebenenfalls eine einfache Regelanordnung vorzusehen wäre.
  • Vorzugsweise ist der Durchlaßquerschnitt mittels eines von außerhalb des Speicherbehälters betätigbaren Stellmittels verstellbar, wodurch ohne besonderen Aufwand und insbesondere ohne Eingriff in das Innere des Speicherbehälters eine gewünschte Verstellung erfolgen kann.
  • Schließlich ist noch vorgesehen, daß die Wasserdurchlaßöffnung in der Trennplatte in deren Zentrum angebracht ist und daß gegebenenfalls das Strömungsleitrohr beabstandet von der Trennplatte konzentrisch durch diese verläuft. Auf diese Weise erhält die Trennplatte eine sehr einfache geometrische Form, die kostengünstig herstellbar ist und bei deren Einbau in das Innere des Speicherbehälters außer der richtigen Höhenlag keine besonderen Erfordernisse an die Positionierung bestehen. Außer für einen Speicherwasserdurchtritt vom unteren in den oberen Speicherbereich und umgekehrt dient die Durchbrechung gleichzeitig für die Hindurchführung des gegebenenfalls vorhandenen Strömungsleitrohres. Für den Wasserdurchtritt steht in diesem Fall der Bereich um das Strömungsleitrohr herum bis zur Begrenzung der Durchlaßöffnung zur Verfügung.
  • Der Speicherbehälter kann vorteilhaft aus einem kostengünstigen Material, vorzugsweise Stahlblech, bestehen, weil seine Oberfläche nicht mit Trinkwasser in Kontakt kommt. Die Verwendung von teuren und aufwendigen Materialien, wie Edelstahl oder emailliertes Stahlblech, ist hier nicht nötig.
  • Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Warmwasserspeicher in einem schematisierten Vertikalschnitt.
  • Wie die einzige Figur der Zeichnung zeigt, besteht das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Warmwasserspeichers 1 aus einem im wesentlichen zylindrischen, aufrecht stehenden Speicherbehälter 10, der außenseitig mit einer hier nicht dargestellten Wärmeisolierung versehen ist. Das obere Ende des Speicherbehälters 10 ist durch einen Deckel 14 verschlossen; das untere Ende des Speicherbehälters 10 schließt ein Boden 15 ab. Der Speicherbehälter 10 besteht vorzugsweise aus einfachem, innenseitig unbeschichtetem Stahlblech, weil seine innere Oberfläche nur mit als Wärmetransportmedium dienendem Wasser, aber nicht mit Trink- oder Brauchwasser in Berührung kommt.
  • Das Innere des Speicherbehälters 10 ist durch eine senkrecht zu Längsachse des Speicherbehälters 10 angeordnete ebene Trennplatte 13 in einen oberen Teil 11 und einen unteren Teil 12 unterteilt. In ihrem Zentrum besitzt die Trennplatte 13 eine Wasserdurchlaßöffnung 13'.
  • Weiterhin sind im Speicherbehälter 10 zwei Wärmetauscher 2, 4 angeordnet. Der erste Wärmetauscher 2 ist im unteren Teil 12 des Speicherbehälters 10 nahe dessen Boden 15 angeordnet und mehrlagig mit parallelen und konzentrischen Windungen in Form einer Rohrschlange ausgeführt.
  • Die Rohrschlange ist vorzugsweise aus einem Glattrohr hergestellt, wobei die einzelnen Windungen allseitig Abstand voneinander haben. Dieser erste Wärmetauscher 2 ist von einer ersten Wärmequelle, vorzugsweise einer Anordnung von Solarkollektoren, die hier nicht dargestellt ist, mit Wärmeenergie versorgbar. Hierzu sind durch eine im Zentrum des Bodens 15 angebrachte Verschlußplatte 15' zwei Leitungen 21, 22 geführt, wovon die Leitung 21 den Vorlauf von den Solarkollektoren und die Leitung 22 den Rücklauf zu den Solarkollektoren darstellt.
  • Weiterhin ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß der erste Wärmetauscher 2 einen relativ großen maximalen Außendurchmesser bei gleichzeitig relativ geringer Höhe aufweist. Außerdem ist der Wärmetauscher 2 innerhalb eines Strömungsleitrohres 3 angeordnet, das in seinem unteren Teil 31 mit einem Durchmesser ausgeführt ist, der etwas größer ist als der maximale Windungsdurchmesser des Wärmetauschers 2. Oberhalb des Wärmetauschers 2 verengt sich das Strömungsleitrohr 3 auf einen kleineren Durchmesser, wodurch ein engerer, oberer Teil 34 gebildet wird, der sich bis nahe unter das obere Ende 14 des Speicherbehälters 10 erstreckt. Am weiteren, unteren Teil 31 des Strömungsleitrohres 3 ist eine Wassereinlaßöffnung 32 vorgesehen, deren Durchlaßquerschnitt mittels eines Stellschiebers 33 veränderbar ist. Die Verstellung des Stellschiebers 33 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein außerhalb des Speicherbehälters 10 liegendes Handrad 33'. Eine fernbetätigbare automatische Verstellung ist hier ebenfalls möglich.
  • Im oberen, engeren Teil 34 des Strömungsleitrohres 3 sind in unterschiedlichen Höhen mehrere Wasserauslaßöffnungen 35 mit Klappenventilen vorgesehen, wie diese an sich bekannt sind. Das obere Ende 36 des oberen Teils 34 des Strömungsleitrohres 3 ist offen. In Höhe der Trennplatte 13 verläuft das Strömungsleitrohr 3 durch deren zentrale Wasserdurchlaßöffnung 13', wobei um das Strömungsleitrohr 3 herum noch ein Ringspalt verbleibt, der für einen Durchlaß von Wasser ausreichend groß ist.
  • Der zweite Wärmetauscher 4 ist ebenfalls in Form einer Rohrschlange, vorzugsweise aus Glattrohren mit voneinander beabstandeten Windungen gebildet, wobei dieser zweite Wärmetauscher 4 sich allerdings vom unteren Ende des Speicherbehälters 10 bis zu dessen oberen Ende hin erstreckt. Die den zweiten Wärmetauscher 4 bildende Rohrschlange verläuft dabei in geringem Abstand vom Innenumfang des Speicherbehälters 10 parallel zu diesem. In Höhe der Trennplatte 13 ist der Wärmetauscher 4 in einen unteren Wärmetauscherteil 42 und einen oberen Wärmetauscherteil 44 unterteilt, deren Rohrschlangen durch eine Verbindungsleitung 43 miteinander in Strömungsverbindung stehen. Die Verbindungsleitung 43 verläuft über einen Teil ihrer Länge außerhalb des Speicherbehälters 10 und ist dort mit einem Zirkulationsanschluß 43' versehen. Weiterhin zeigt die Zeichnung, daß der zweite Wärmetauscher 4 im oberen Bereich seines oberen Teils 44 mit konzentrischen und parallelen Windungen ausgeführt ist.
  • Über einen Kaltwasseranschluß 41 ist dem zweiten Wärmetauscher 4 kaltes Brauchwasser zuführbar; nach Erwärmung im Inneren des Speicherbehälters 10 kann erwärmtes Brauchwasser über den Warmwasserabzug 45 abgezapft werden. Wenn eine Brauchwasserzirkulation gewünscht ist, kann hierzu der Zirkulationsanschluß 43' herangezogen werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Warmwasserspeichers 1 ist weiterhin im unteren Teil 12 des Speicherbehälters 10 ein Leitmantel 5 angeordnet, der die Form eines Hohlzylinders hat. Der Durchmesser des Leitmantels 5 ist so gewählt, daß sein Außenumfang radial innen beabstandet von dem unteren Teil 42 des zweiten Wärmetau schers 4 verläuft. Das untere Ende 52 des Leitmantels 5 liegt im Abstand vom Boden 15 des Speicherbehälters 10; das obere Ende 51 des Leitmantels 5 liegt im Abstand unterhalb der Trennplatte 13. Oben und unten ist der Leitmantel 5 offen.
  • Zur Versorgung einer an den Warmwasserspeicher angeschlossenen Warmwasserheizung dienen ein Heizungsvorlaufanschluß 18 unterhalb der Trennplatte 13 und ein Heizungsrücklaufanschluß 18' nahe dem Boden 15 des Speicherbehälters 10. Über einen Heizkesselvorlaufanschluß 19 am oberen Ende des Speicherbehälters 10 und einen Heizkesselrücklaufanschluß 19' oberhalb der Trennplatte 13 kann der obere Teil 11 des Speicherbehälters 10 mittels eines Heizkessels nachbeheizt werden.
  • Unterhalb des Speicherbehälters 10 ist schließlich noch ein Standfuß 16 dargestellt, der den Warmwasserspeicher 1 trägt.
  • Im folgenden wird die Funktionsweise des Warmwasserspeichers 1 erläutert:
    In seinem normalen Betrieb ist der Speicherbehälter 10 vollständig mit Wasser gefüllt, wobei das Wasser hier als Wärmetransportmedium dient. Eventuell im Speicherbehälter 10 befindliche Luft kann durch ein oben an diesem vorgesehenes Entlüftungsventil 17 entweichen. Das im Speicherbehälter 10 befindliche Wasser, das gegebenenfalls auch Frostschutzmittel enthalten kann, wird bei ausreichender Sonneneinstrahlung durch den ersten Wärmetauscher 2 erwärmt. Aufgrund seiner Erwärmung steigt das Wasser im Inneren des Strömungsleitrohres 3 auf und wird temperaturgerecht durch eine oder mehrere der Wasserauslaßöffnungen 35 in einer seiner Temperatur entsprechenden Höhe in den Speicherbehälter 10 eingeschichtet. Das aufsteigende Wasser wird durch nachströmendes Wasser er setzt, das durch die Wassereinlaßöffnung 32 aus dem unteren Teil des Speicherbehälters 10 in den unteren Teil 31 des Strömungsleitrohres 3 einströmt. In Anpassung an die mit dem ersten Wärmetauscher 2 verbundene Sonnenkollektoranordnung kann der Durchlaßquerschnitt der Wassereinlaßöffnung 32 mittels des Stellschiebers 33 passend eingestellt werden, um eine ausreichende Erwärmung des Wassers sicherzustellen.
  • Im unteren Teil 12 des Speicherbehälters 10 bildet sich somit eine Schichtung von Wasser, dessen Temperatur unterhalb der Trennplatte 13 am höchsten ist und dessen Temperatur nahe dem Boden 15 am niedrigsten ist.
  • Mit dem im unteren Teil 12 des Speicherbehälters 10 befindlichen Wasser kann eine Warmwasserheizung betrieben werden, die durch den Heizungsvorlaufanschluß 18 mit warmen Wasser beschickt wird; das nach der Beheizung von Räumen abgekühlte Wasser strömt durch den Heizungsrücklaufanschluß 18' wieder in den unteren Endbereich des unteren Speicherteils 12.
  • Der obere Teil 11 des Speicherbehälters 10 kann durch Wärmeenergie aus einer zweiten Wärmequelle, vorzugsweise ein konventioneller Heizkessel, zusätzlich aufgeheizt werden. Hierzu wird durch den Heizkesselvorlaufanschluß 19 warmes Wasser vom Kessel in den oberen Endbereich des oberen Speicherteils 11 eingeleitet; knapp oberhalb der Trennplatte 13 liegt der Heizkesselrücklaufanschluß 19', durch den zu erhitzendes Wasser zum Heizkessel gelangt.
  • Sobald Brauchwasser gezapft wird, stellt sich in dem zweiten Wärmetauscher 4 eine Brauchwasserströmung ein, die vom Kaltwassereinlaß 41 zum Warmwasserauslaß 45 verläuft. Das zu erwärmende Brauchwasser durchströmt zunächst den unteren Teil 42 des zweiten Wärmetauschers 4, wobei es durch das im unteren Teil 12 des Speicherbehäl ters 10 befindliche Wasser erwärmt wird. Das Wasser im Ringspaltraum zwischen der Wandung des Speicherbehälters 10 und dem Leitmantel 5 kühlt sich dabei ab und sinkt nach unten. Warmes Wasser strömt über das obere Ende 51 des Leitmantels 5 in den Spaltraum und damit in den Bereich des unteren Teils 42 des zweiten Wärmetauschers 4 nach. Auf diese Weise gelangt relativ kühles Wasser zum ersten Wärmetauscher 2, was den Wärmeübergang vom Wärmetauscher 2 auf das ihn umströmende Wasser verbessert.
  • In seinem weiteren Strömungsverlauf gelangt das Brauchwasser über die Verbindungsleitung 43 in den oberen Teil 44 des zweiten Wärmetauschers 4, wo es aufgrund der höheren Temperatur des Wassers im oberen Speicherteil 11 weiter erhitzt wird. Durch den Warmwasserauslaß 45 kann dann das erwärmte Brauchwasser mit Maximaltemperatur gezapft werden.
  • Für den Fall, daß eine Brauchwasserzirkulation gewünscht ist, strömt erwärmtes Brauchwasser im Kreislauf, wobei es über den Zirkulationsanschluß 43' in den oberen Teil 44 des zweiten Wärmetauschers 4 eintritt und diesen durch den Warmwasserauslaß 45 wieder verläßt.
  • Ein Wasseraustausch zwischen dem oberen Teil 11 und dem unteren Teil 12 des Speicherbehälters 10 findet nur dann statt, wenn durch den ersten Wärmetauscher 2 Wasser so stark erhitzt wird, daß es durch eine der oberhalb der Trennplatte 13 liegenden Wasserauslaßöffnungen 35 oder das offene obere Ende 36 des Strömungsleitrohres 3 austritt. In diesem Betriebszustand strömt dann Wasser aus dem unteren Bereich des oberen Speicherteils 11 durch die Wasserdurchlaßöffnung 13' in der Trennplatte 13 nach unten in den oberen Bereich des unteren Speicherteils 12.

Claims (11)

  1. Warmwasserspeicher (1), der gleichzeitig für die Erwärmung von Brauchwasser und als Pufferspeicher für eine Warmwasserheizung einsetzbar ist, mit einem wärmeisolierten geschlossenen Speicherbehälter (10), mit einer den Speicherbehälter (10) in einen oberen und einen unteren Teil (11, 12) trennenden Trennplatte (13) mit mindestens einer Wasserdurchlaßöffnung (13'), mit einem ersten, im unteren Teil (12) des Speicherbehälters (10) angeordneten Wärmetauscher (2), dem von einer ersten Wärmequelle, vorzugsweise Solarkollektoren, Wärmeenergie zuführbar ist, mit einem zweiten im Speicherbehälter (10) angeordneten Wärmetauscher (4), in dem Brauchwasser erwärmbar ist, mit einem Heizungsvorlaufanschluß (18) unterhalb der Trennplatte (13) und einem Heizungsrücklaufanschluß (18') im unteren Endbereich des Speicherbehälters (10) und mit einem Heizkesselvorlaufanschluß (19) im oberen Endbereich des Speicherbehälters (10) und einem Heizkesselrücklaufanschluß (19') oberhalb der Trennplatte (13), dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (4) als Rohrschlange ausgeführt ist, die beabstandet entlang des Innenumfanges des Speicherbehälters (10) von dessen unterem Endbereich zu dessen oberem Endbereich verläuft.
  2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Wärmetauscher (4) bil dende Rohrschlange zumindest in ihrem unterhalb der Trennplatte (13) liegenden Teil (42) radial innen von einem hohlzylindrischen Leitmantel (5) umgeben ist, dessen Außenumfang von der Rohrschlange (42) beabstandet ist, dessen unteres Ende (52) vom unteren Ende (15) des Speicherbehälters (10) beabstandet ist und dessen oberes Ende (51) von der Trennplatte (13) oder vom oberen Ende (14) des Speicherbehälters (10) beabstandet ist.
  3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Wärmetauscher (4) bildende Rohrschlange in einen unteren Schlangenteil (42) unterhalb der Trennplatte (13) und einen oberen Schlangenteil (44) oberhalb der Trennplatte (13) unterteilt ist, daß die Schlangenteile (42, 44) über eine die Trennplatte (13) umgehende Verbindungsleitung (43) verbunden sind und daß die Verbindungsleitung (43) einen außerhalb des Speicherbehälters (10) liegenden Brauchwasserzirkulationsanschluß (43') aufweist.
  4. Warmwasserspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Wärmetauscher (4) bildende Rohrschlange im oberen Endbereich des Speicherbehälters (10) zusätzlich parallele und mehrlagige Windungen aufweist.
  5. Warmwasserspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (2) als Rohrschlange ausgeführt ist und in einem vertikalen, sich bis in den oberen Endbereich des Speicherbehälters (10) erstreckenden Strömungsleitrohr (3) mit mindestens einer unteren Wassereinlaßöffnung (32) und mehreren in unterschiedlichen Höhen angebrachten Wasserauslaßöffnungen (35) angeordnet ist.
  6. Warmwasserspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Wärmetauscher (2) bildende Rohrschlange mit parallelen und mehrlagigen Windungen mit relativ geringer Höhe und relativ großem Windungsdurchmesser ausgeführt ist.
  7. Warmwasserspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Windungsdurchmesser zwischen 40 und 70 % des Speicherbehälterinnendurchmessers beträgt und daß sich die den ersten Wärmetauscher (2) bildende Rohrschlange maximal bis zu einer Höhe von 20 % der Speicherbehälterinnenhöhe erstreckt.
  8. Warmwasserspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen aus Glattrohren gebildet sind und daß die einzelnen Windungen Abstand voneinander haben.
  9. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wassereinlaßöffnung (32) des Strömungsleitrohres (3) in ihrem Durchlaßquerschnitt verstellbar ist.
  10. Warmwasserspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt mittels eines von außerhalb des Speicherbehälters (10) betätigbaren Stellmittels (33) verstellbar ist.
  11. Warmwasserspeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchlaßöffnung (13') in der Trennplatte (13) in deren Zentrum angebracht ist und daß gegebenenfalls das Strömungsleitrohr (3) beabstandet von der Trennplatte (13) konzentrisch durch diese verläuft.
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