DE19710803A1 - Warmwasser-Speichersystem - Google Patents

Warmwasser-Speichersystem

Info

Publication number
DE19710803A1
DE19710803A1 DE19710803A DE19710803A DE19710803A1 DE 19710803 A1 DE19710803 A1 DE 19710803A1 DE 19710803 A DE19710803 A DE 19710803A DE 19710803 A DE19710803 A DE 19710803A DE 19710803 A1 DE19710803 A1 DE 19710803A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
storage system
storage
water
hot water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19710803A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19710803C2 (de
Inventor
Frank Dipl Phys Dr Hilmer
Ulrike Dipl Phys Jordan
Andrea Dipl Phys Sievert
Wilhelm Dipl Phys Tegethoff
Klaus Dipl Phys Dr Vajen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wagner and Co Solartechnik GmbH
Original Assignee
Wagner and Co Solartechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wagner and Co Solartechnik GmbH filed Critical Wagner and Co Solartechnik GmbH
Priority to DE19710803A priority Critical patent/DE19710803C2/de
Publication of DE19710803A1 publication Critical patent/DE19710803A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19710803C2 publication Critical patent/DE19710803C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/08Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/087Tap water heat exchangers specially adapted therefore
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069Distributing arrangements; Fluid deflecting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078Heat exchanger arrangements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Warmwasser-Speichersystem gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 10 und 17.
Derartige Systeme eignen sich insbesondere zur Verwendung in thermischen Solaranlagen, mit denen die Sonneneinstrahlung zur Trinkwasser-Erwärmung und/oder zur Gebäudeheizung genutzt wird.
Weil im Tagesverlauf die Zeiten des Energieverbrauchs vielfach nicht mit den Zeiten zusammenfallen, in denen Sonnenenergie zur Verfügung steht, muß von der Sonne z. B. in Dach-Kollektoren erwärmtes Wasser zwischengespeichert werden.
Wird ausschließlich Trinkwasser erwärmt, so speichert man es meist direkt in einem Behälter, was aber vor allem bei größeren Volumina die Gefahr des Auftretens und der Vermehrung gesundheitsschädlicher Bakterien (Legionellen) in sich birgt. Sie kann man durch öfteres Aufheizen auf über 60°C ausschalten, doch erfordert das regelmäßige Überwachung und zusätzlichen, eventuell großen Energieaufwand.
Alternativ sind vom Trinkwasser-Kreislauf getrennte Puffer-Warmwasserspeicher gebräuchlich, in deren Oberteil ein Wärmetauscher für Trink- und/oder Heiz­ wasser eingebaut sein kann. Beim Zapfen von Wasser kühlt sich das Speicher­ wasser im Bereich des Wärmetauschers ab; es sinkt aufgrund seiner größeren Dichte in einem Fallrohr nach unten, während von oben warmes Wasser nach­ strömt. Zum Umwälzen des Speicherwassers benötigt man bei diesem sog. Thermosiphon-Entladesystem keine Pumpe, doch ist die Dimensionierung des Wärmetauschers und der Strömungsführung kritisch, damit der bloß durch die Dichtedifferenzen aufgebaute kleine Antriebsdruck eine ausreichende Speicher­ wasser-Umwälzung zuläßt.
Man hat sich das Prinzip zunutze gemacht, daß in einem vertikalen Behälter Wasser aufgrund unterschiedlicher Dichte in Temperaturschichtungen speicherbar ist. Solche Schichtenspeicher sind z. B. aus DE 32 26 461 A1 und DE 34 23 331 C2 bekannt; sie können zur Strömungs-Beruhigung Einbauten aufweisen, etwa Lochbleche oder Diffusoren nach Art von DD 2 63 113 A1. Im oberen Bereich kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, mit dem man kaltes Trink- oder Heizwasser vorwärmt. Beim Wasserzapfen bildet sich im unteren Speicher-Bereich eine kühlere Zone. Dort kann ein Solarwärmetauscher ange­ ordnet sein (DE 40 29 355 C2).
Es ist ferner ein Schichtenspeicher bekannt geworden, der im Tankoberteil einen Warmwasser-Wärmetauscher in Form einer kegelförmig gewundenen Kupferripp­ rohr-Spirale enthält. Aus diesem Trichterbereich wird - bei Warmwasser-Ent­ nahme - abgekühltes Speicherwasser nach unten geleitet (EP 0 578 126 A2), und zwar in den Bereich eines bodennahen Spiralrohr-Solarwärmetauschers, von dem ein Kaminrohr schräg nach oben abgeht. In diesem ist ein an einen Kollektor angeschlossenes Abströmrohr konzentrisch gehaltert. Unterhalb der Speicher­ mitte befindet sich ein Kugelventil, das öffnet, wenn - auf ein und demselben Niveau - die Dichte im Kaminrohr größer ist als im Umgebungs-Speicherwasser, so daß eine Vorwärm-Strömung einsetzen kann. Der Speicher nutzt das Gegen­ stromprinzip aus, die verwendeten Bauteile gewährleisten jedoch weder optimale Wärmeübertragung noch ideale Strömungsverhältnisse.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, ein vor allem in bezug auf den thermischen Wirkungsgrad verbessertes Warmwasser-Speichersystem zu schaffen. Es soll einfach und platzsparend aufgebaut sowie vielfältig einsetzbar sein. Ferner wird eine Regelung angestrebt, die eine gute Anpassung der Betriebsbedingungen an die jeweiligen Verbrauchs-Anforderungen erlaubt.
Hauptmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 1, 10 und 17 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9 sowie 11 bis 16, 18 und 19.
Bei einem Warmwasser-Speichersystem mit einem Schichtenspeicher, der einen Behälter für ein Speichermedium aufweist, insbesondere Wasser, mit Anschlüs­ sen für Kalt- und Warmwasser sowie für Heizkreise und mit einem im Behälter befindlichen Wärmetauscher zur Trinkwasser-Erwärmung, von dem ein Rohr in einen entgegengesetzten Speicher-Bereich führt, sieht die Erfindung gemäß Anspruch 1 vor, daß der Wärmetauscher Rohrgruppen oder Rohrbündel aufweist, die Trinkwasser führen und vom Speichermedium zwischen in Abständen neben­ einander angeordneten Lamellen umströmbar sind. Weil ein solcher Wärme­ tauscher eine - bezogen auf das Volumen - sehr große Übertragungsleistung besitzt, erzielt man auf überraschend einfache Weise eine wesentliche Verbes­ serung der thermischen Eigenschaften des Speichersystems. Die Übertrager-Ein­ heit ist außerordentlich kompakt und in der Anwendung sehr wirtschaftlich. Im Speicher läßt sich eine Temperaturschichtung aufbauen, die auch während des Zapfbetriebes weitestgehend ungestört erhalten bleibt.
Wichtig ist gemäß Anspruch 2 eine solche Anordnung und Ausbildung der Lamel­ len, daß der Strömungswiderstand für das Speichermedium im wesentlichen durch die Rohre der Gruppen bzw. Bündel bestimmt ist. Das kann laut Anspruch 3 noch in der Weise verbessert werden, daß die Lamellen eine beruhigte, zumindest teil­ weise genähert laminare Strömung des Speichermediums durch den Wärme­ tauscher hindurch bewirken. Für diese Strömung steht ein wesentlich größerer Querschnitt zur Verfügung als für die Führung des Trinkwassers in den Rohr­ gruppen bzw. Rohrbündeln, so daß der hydraulische Widerstand gering ist.
In der Gestaltung nach Anspruch 4 ist der Wärmetauscher vom Typ eines Kreuz­ strom-Rohrregisters mit einer Schar paralleler Lamellen, die in einem - vorzugs­ weise rechten - Winkel zu den Rohrgruppen bzw. -bündeln verlaufen und wärmeleitend mit diesen verbunden sind. Die Rohre können gemäß Anspruch 5 kreisförmigen oder ovalen Querschnitt haben und laut Anspruch 6 in zueinander parallelen Rohrschlangen angeordnet sein, deren Enden mit je einem Sammelrohr strömungsverbunden sind, an das jeweils ein Trinkwasser-Einlaß bzw. -Auslaß anschließt. Die Anordnung kann mit Vorteil so getroffen sein, daß das zu erwär­ mende Trinkwasser in einem oder mehreren Strängen mäanderförmig durch die Rohre strömt, deren Abstände voneinander jedenfalls größer, bevorzugt viel größer sind als die Abstände, welche die Lamellen voneinander trennen.
Nach Anspruch 7 ist der Wärmeübergang zwischen den Rohrgruppen bzw. dem Rohrbündel und dem darin geführten Trinkwasser zumindest näherungsweise gleich demjenigen zwischen dem Speichermedium und den Rohrgruppen bzw. dem Rohrbündel, wobei die wärmetauschenden Oberflächen des Rohrbündels im Einklang mit Anspruch 8 sehr viel kleiner sind als diejenigen der Lamellen, so daß ein ausgeglichener Wärmeübergang gewährleistet ist.
Wichtig ist ferner die Ausgestaltung von Anspruch 9, wonach der Wärmetauscher von einem Gehäuse umschlossen ist, das an oder nahe seiner Oberseite einen Speicherwasser-Einlaß hat und an seiner Unterseite mit einem Abströmrohr verbunden ist. Damit ist eine gute Strömungsführung sichergestellt, welche die im Behälter vorhandenen Dichteunterschiede problemlos aufrechterhält.
Gemäß dem unabhängigen Anspruch 10 sieht die Erfindung ferner vor, daß der Durchsatz von Speicherwasser mittels einer regelbaren Drosselstelle veränderlich ist. Damit ist es möglich, das Thermosiphon-System mit besonders hohem Wirkungsgrad arbeiten zu lassen. Fehlanpassungen herkömmlicher Systeme werden hierdurch auf einfache Weise verhindert. Die regelbare Drosselstelle bewirkt in Verbindung mit einer günstigen Auslegung des Wärmeübertragers außerdem, daß das abströmende Speicherwasser im Wärmetauscher bis nahe an die Temperatur des Kaltwassers abgekühlt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß gerade auch bei Wasserzapfung eine Temperaturschichtung im Speicher aufge­ baut wird bzw. eine vorhandene Schichtung erhalten bleibt. Der Vorteil ist, daß das System mit höherem Wirkungsgrad (als ohne Schichtung) arbeitet, weil von einer Solaranlage gelieferte Wärme im wesentlichen im unteren, kühleren Speicherbereich übertragen wird und so im Solarkollektor ein niedrigeres Tempe­ raturniveau mit entsprechend geringeren Wärmeverlusten herrscht. Ohne regel­ bare Drosselstelle hingegen würde bei manchen Verbrauchsanforderungen das Speichermedium so schnell durch den Wärmetauscher strömen, daß eine ausreichende Abkühlung nicht gewährleistet ist und folglich keine Temperaturschichtung entsteht oder eine vorhandene Schichtung zerstört wird.
Konstruktiv ist es günstig, wenn laut Anspruch 11 am Gehäuse oder an bzw. in einem Abströmrohr ein temperaturabhängig stellbares Drosselorgan angeordnet ist, dessen Stellweg nach Anspruch 12 abhängig von der Differenz zwischen Soll-Wert und Ist-Wert der Trinkwasser-Zapftemperatur ist. Die Abweichungen werden von der Regelung insbesondere proportional in einen Stellweg für die Drosselarmatur umgesetzt, die bei ansteigender Zapftemperatur schließt, wodurch der Volumenstrom des Speicherwassers im Wärmeübertrager gedrosselt wird. Damit reduziert sich auch die übertragene Wärmeleistung und die Zapftemperatur. Die Regelung ist so ausgelegt, daß ein Zapftemperatur-Minimalwert nicht unter­ schritten wird und die maximale Zapftemperatur im stationären Zustand nur wenige K darüber liegt.
Das Drosselorgan kann gemäß Anspruch 13 ein Ventil, eine Klappe, ein Schieber o. dgl. sein und sich oberhalb des Wärmetauschers befinden, alternativ aber auch darunter oder in einem Fallrohr angeordnet sein.
Eine günstige Ausführung ist in den Ansprüchen 14 und 15 angegeben. Danach kann am im Trinkwasser-Auslaß ein Sensor angeordnet sein, der das Drossel­ organ direkt oder mittels einer Übertragungs-Einrichtung beeinflußt und zweck­ mäßig einen flüssigkeitsgefüllten Temperatur-Fühlerkörper aufweist, der über ein Kapillarrohr einen federbelasteten Arbeitskolben steuert. Dieser liefert bei Temperaturerhöhung eine von der Belastungsfeder unterstützte Kraft zur Öffnung des Drosselorgans.
Bei einer anderen Ausführung gemäß Anspruch 16 ist vorgesehen, daß ein elek­ tronischer Regler außerhalb des Wärmetauschers bzw. des Behälters im oder am Warmwasser-Auslaß bzw. Warmwasser-Anschluß angebracht ist und ein elek­ tromechanisches Stellglied steuert, z. B. einen Schrittmotor, dessen Bewegung vorzugsweise über ein Gestänge und eine abgedichtete Durchführung auf das Drosselorgan übertragbar ist. Die Regelabweichung wird hierbei durch ein Steuersignal an das Stellglied weitergegeben, das äußerst feinfühlig und praktisch spielfrei reagiert.
Im Einklang mit dem unabhängigen Anspruch 17 sind am Behälter Solaranlagen-An­ schlüsse vorhanden, die mit einem weiteren, bodennah angeordneten Wärme­ tauscher strömungsverbindbar sind. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine indirekte Beheizung mit hohem thermischen Wirkungsgrad.
Der weitere Wärmetauscher kann nach Anspruch 18 eine z. B. kuppelförmige Abdeckung oder ein Gehäuse sowie ein damit verbundenes Steigrohr aufweisen. Auch dies bewirkt einen Thermosiphon-Effekt mit relativ rascher, jedoch ruhiger Auftriebs-Strömung.
Konstruktiv ist es günstig, wenn laut Anspruch 19 der weitere Wärmetauscher ein im Behälter insbesondere vertikal mit einem Bodenflansch montierbarer Wärme­ übertrager vom Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist, der volumenbezogen eine hohe Übertragungsleistung hat. Die Befestigung am Bodenflansch erlaubt (auch nachträglich) eine bequeme Montage. Dabei stellt die vertikale Anordnung sicher, daß die Beheizung ein relativ großes Volumen des Speicherwassers erreicht. Alternativ kann ein außerhalb des Speichers montierter Plattenwärme­ tauscher mit zugehöriger Pumpe für die indirekte Beheizung eingesetzt werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schnitt-Seitenansicht eines Warmwasserspeichers,
Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, jedoch von einer abgewandelten Bauform,
Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht eines Wärmetauschers,
Fig. 4 eine gleichfalls schematisierte Draufsicht auf den Wärmetauscher von Fig. 3,
Fig. 5a, Fig. 5b je eine schematisierte Seitenansicht,
Fig. 5c eines Wärmetauschers mit verschiedenen Drosselstellen und
Fig. 6 eine schematisierte Seitenansicht eines Wärmetauschers mit einer anderen Regeleinrichtung.
Der in Fig. 1 veranschaulichte Warmwasserspeicher hat einen Behälter 10 mit Standbeinen bzw. Füßen 12 und einer Rundum-Isolierung 14. An der Unterseite des Behälters 10 ist ein Bodenflansch 16 von z. B. 280 mm Durchmesser vorhan­ den, an dem ein Rippenrohr-Wärmeübertrager 31 vertikal befestigt sein kann. An der Oberseite hat der Behälter 10 einen Deckelflansch 18 zur Halterung eines Wärmetauschers 20. Dieser besitzt ein dichtes, vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 22 und hat oben einen Einlaß 24 für Speicherwasser S. Im unteren Bereich des Gehäuses 22 schließt ein Abströmrohr 26 an, das bis nahe an den Boden des Behälters 10 führt. In unterschiedlichen Höhen sind Heizkreis-An­ schlüsse 28, 28a, 28b, 28c vorgesehen unten sind Solaranlagen-Anschlüsse 30 vorhanden, von denen Verbindungsleitungen in den Rippenrohr-Wärmeüber­ trager 31 durch den Bodenflansch 16 hindurchführen. Der Deckelflansch 18 wird von Leitungen durchsetzt, die mit je einen Kaltwasser-Anschluß 32 bzw. Warm­ wasser-Anschluß 38 strömungsverbunden sind.
Der Wärmetauscher 20 ist als Kreuzstrom-Einheit ausgebildet und enthält eine Anzahl paralleler Rohrschlangen 35, die durch quer dazu angeordnete Lamellen 62 in der Art eines Registers 60 verbunden sind. Dieser Aufbau ist aus Fig. 3 und 4 deutlicher zu ersehen.
In der Ausführung von Fig. 1 sitzt oberhalb des Wärmetauschers 20 ein Sensor 40, der ein an der Oberseite des Gehäuses 22 befestigtes Stellglied 46 steuert, mit dem ein Drosselorgan 50 am Speicherwasser-Einlaß 24 betätigt wird. Eine andere Regel-Anordnung ist in Fig. 5a und - noch spezieller - in Fig. 6 veran­ schaulicht; in der Seiten-Schnittansicht von Fig. 2 ist das Stellglied 46 außen an dem Fallrohr 26 angebracht und über eine (im einzelnen nicht dargestellte) Wand-Durch­ führung mit dem hier als Klappe ausgebildeten Drosselorgan 50 verbunden. Ein Kapillarrohr 54 führt von dem Sensor 40 zu dem Stellglied 46.
Der prinzipielle Aufbau des Wärmetauschers 20 geht aus den Fig. 3 und 4 hervor. Man erkennt, daß jede Rohrschlange 35 an den Enden in ein Sammelrohr mündet, wobei das untere Sammelrohr 34 als Kaltwasser-Einlaß und das obere Sammelrohr 36 als Warmwasser-Auslaß für das erwärmte Trinkwasser T dient. Zwischen den (hier weggelassenen) Seitenwänden des Gehäuses 22 sind die Lamellen 62 des Registers 60 parallel zueinander angeordnet. Dabei ist der Abstand a zwischen den Lamellen 62 (Fig. 3) erheblich kleiner als die lichte Weite w (Fig. 4) zwischen den benachbarten Grenzebenen der Rohrschlange 35. Dies gewährleistet, daß der hydraulische Widerstand für das Speicherwasser S außer­ ordentlich gering ist und auch eine Glättung der Strömung stattfindet. Man erkennt, daß das Verhältnis zwischen den wärmetauschenden Oberflächen einerseits der Rohrschlangen 35 und andererseits des Lamellenregisters 60 weit unter 1 liegt, so daß die durch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit her­ vorgerufenen unterschiedlichen Wärmeübergangskoeffizienten ausgeglichen werden.
In der Anordnung von Fig. 5a befindet sich die Drosselstelle 50 oberhalb des Wärmetauschers 20. Das Stellglied 46 ist an der Oberseite des Gehäuses 22 angebracht und kinematisch mit einem Gestänge 48 verbunden, welches das als Klappe ausgebildete Drosselorgan 50 bewegt. Ein Dichtring 52 umgibt den Einlaß 24 für das Speicherwasser S.
Im Beispiel der Fig. 5b ist das Stellglied 46 am Boden des Gehäuses 22 ange­ ordnet, wobei der Dichtring 52 am Auslaß zu dem Abströmrohr 26 angebracht ist.
Fig. 5c zeigt eine im Rohr 26 angeordnete Drosselklappe 50, die über das Gestänge 48 (mit abgedichteter Durchführung) mit der Mechanik des Stellgliedes 46 verbunden ist, welches bei dieser Bauform außen am Rohr 26 sitzt.
Eine detaillierte Gestaltung der Anordnung von Fig. 5a ergibt sich aus Fig. 6. Man erkennt, daß der Warmwasser-Auslaß 36 in eine Tauchhülse 42 übergeht, in der ein Temperaturfühler 44 des Sensors 40 gleitbeweglich angeordnet ist. Der Fühler 44 ist durch ein Kapillarrohr 54 mit einem Arbeitskolben 56 verbunden, der von einer Feder 58 belastet ist. Über ein Gestänge 48 wird die Drosselklappe 50 betä­ tigt, die in der gezeichneten Stellung auf dem Dichtring 52 ruht und damit den Einlaß 24 für das Speichermedium S abschließt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern vielfältig abwandelbar. Man erkennt jedoch, daß ein bevorzugtes Warm­ wasser-Speichersystem in einem Behälter 10 einen Wärmetauscher 20 aufweist, von dem ein Rohr 26 in einen entgegengesetzten Speicher-Bereich abgeht und der in Rohrbündeln 35 Trinkwasser T führt. Diese sind vom Speichermedium S zwischen in Abständen a nebeneinander angeordneten Lamellen 62 umströmbar. Der Wärmetauscher 20 umfaßt insbesondere ein Kreuzstrom-Rohrregister 60 mit einer Schar paralleler Lamellen 62, die rechtwinkelig zu den Rohrbündeln 35 verlaufen und wärmeleitend mit ihnen verbunden sind. Die Enden von parallelen Rohrschlangen 35 sind mit je einem Sammelrohr 34; 36 strömungsverbunden, an das jeweils ein Trinkwasser-Einlaß bzw. -Auslaß 32; 38 anschließt. Der Wärme­ tauscher 20 ist von einem Gehäuse 22 umschlossen, das oben einen Einlaß 34 für Speicherwasser S hat und unten mit einem Abströmrohr 26 verbunden ist. Der Durchsatz von Speicherwasser S kann mittels einer regelbaren Drosselstelle 50 veränderlich sein, z. B. durch ein am Gehäuse 22 oder an bzw. in einem Rohr 26 temperaturabhängig stellbares Drosselorgan 50, dessen Stellweg proportional zur Differenz zwischen Soll-Wert und Ist-Wert der Trinkwasser-Zapftemperatur sein kann. Solaranlagen-Anschlüsse 30 können mit einem weiteren, bodennah angeordneten Wärmetauscher 31 strömungsverbunden sein, der z. B. vertikal mit einem Bodenflansch 16 montiert ist und eine Abdeckung mit Steigrohr aufweisen kann. Das System ist bevorzugt für einen Betriebsdruck von 3 bar und eine Maximaltemperatur von 95°C ausgelegt.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor­ gehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste
a
Abstand
S Speicherwasser
T Trinkwasser
w lichte Weite
10
Behälter
12
Standbeine/Füße
14
Isolierung
16
Bodenflansch
18
Deckelflansch
20
Wärmetauscher
22
Gehäuse
24
Einlaß (für S)
26
Abströmrohr
28
/
28
a, b, c Heizkreis-Anschlüsse
30
Solaranlagen-Anschlüsse
31
weiterer Wärmetauscher
32
Kaltwasser-Anschluß
34
Kaltwasser-Einlaß/-Sammelrohr
35
Rohrschlange (n)
36
Warmwasser-Auslaß/-Sammelrohr
38
Warmwasser-Anschluß
40
Sensor
42
Hülse
44
Temperaturfühler
46
Stellglied
48
Gestänge
50
Drosselorgan
52
Dichtring
54
Kapillarrohr
56
Arbeitskolben
58
Feder
60
Register
62
Lamellen

Claims (19)

1. Warmwasser-Speichersystem mit einem Schichtenspeicher, der einen Behälter (10) für ein Speichermedium aufweist, insbesondere Wasser (S), mit Anschlüssen (32; 38) für Kalt- und Warmwasser sowie für Heizkreise (28, 28a, 28b, 28c) und mit einem im Behälter (10) befindlichen Wärme­ tauscher (20) zur Trinkwasser-Erwärmung, von dem ein Rohr (26) in einen entgegengesetzten Speicher-Bereich führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) Rohrgruppen oder Rohrbündel (35) aufweist, die Trinkwasser (T) führen und vom Speichermedium (S) zwischen in Abständen (a) nebeneinander angeordneten Lamellen (62) umströmbar sind.
2. Speichersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch solche Anordnung und Ausbildung der Lamellen (62), daß der Strömungswider­ stand für das Speichermedium (S) im wesentlichen durch die Rohre der Gruppen bzw. Bündel (35) bestimmt ist.
3. Speichersystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch solche Anordnung und Ausbildung der Lamellen (62), daß diese eine beru­ higte, zumindest teilweise genähert laminare Strömung des Speicher­ mediums (S) durch den Wärmetauscher (20) hindurch bewirken.
4. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) ein Kreuzstrom-Rohrregister (60) mit einer Schar paralleler Lamellen (62) aufweist, die in einem vorzugsweise rechten Winkel zu den Rohrgruppen bzw. -bündeln (35) verlaufen und wärmeleitend mit diesen verbunden sind.
5. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (35) des Wärmetauschers (20) kreisförmigen oder ovalen Querschnitt haben.
6. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Wärmetauschers (20) in zueinander parallelen Rohrschlangen (35) angeordnet sind, deren Enden mit je einem Sammelrohr (34; 36) strömungsverbunden sind, an das jeweils ein Trink­ wasser-Einlaß bzw. -Auslaß (32; 38) anschließt.
7. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergang zwischen den Rohrgruppen bzw. dem Rohrbündel (35) und dem darin geführten Trinkwasser zumindest näherungsweise gleich demjenigen zwischen dem Speichermedium und den Rohrgruppen bzw. dem Rohrbündel (35) ist.
8. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmetauschenden Oberflächen des Rohrbündels (35) sehr viel kleiner sind als diejenigen der Lamellen (62).
9. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) von einem Gehäuse (22) umschlossen ist, das an oder nahe seiner Oberseite einen Einlaß (34) für Speicherwasser (S) hat und an seiner Unterseite mit einem Abströmrohr (26) verbunden ist.
10. Warmwasser-Speichersystem mit einem Schichtenspeicher, der einen Behälter (10) für ein Speichermedium aufweist, insbesondere Wasser (S), mit Anschlüssen (32; 38) für Kalt- und Warmwasser sowie für Heizkreise (28, 28a, 28b, 28c) und mit einem im Behälter (10) befindlichen Wärme­ tauscher (20) zur Trinkwasser-Erwärmung, von dem ein Rohr (26) in einen entgegengesetzten Speicher-Bereich führt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz von Speicherwasser (S) mittels einer regelbaren Drosselstelle (50) verän­ derlich ist.
11. Speichersystem nach Anspruch 9 und 10, gekennzeichnet durch ein am Gehäuse (22) oder an bzw. in einem Abströmrohr (26) angeord­ netes, temperaturabhängig stellbares Drosselorgan (50).
12. Speichersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellweg des Drosselorgans (50) abhängig von der Differenz zwischen Soll-Wert und Ist-Wert der Trinkwasser-Zapftemperatur ist.
13. Speichersystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (50) ein Ventil, eine Klappe, ein Schieber o. dgl. ist.
14. Speichersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am oder im Trinkwasser-Auslaß (36) ein Sensor (40) angeordnet ist, der das Drosselorgan (50) direkt oder mittels einer Übertragungs-Einrichtung (46, 48) beeinflußt.
15. Speichersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (40) einen flüssigkeitsgefüllten Temperatur-Fühlerkörper (44) aufweist, der über ein Kapillarrohr (54) einen federbelasteten Arbeitskolben (56) steuert.
16. Speichersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Regler außerhalb des Wärmetauschers (20) bzw. des Behälters (10) im oder am Warmwasser-Aus­ laß (36) bzw. Warmwasser-Anschluß (38) angebracht ist und ein elek­ tromechanisches Stellglied (46) steuert, z. B. einen Schrittmotor, dessen Bewegung vorzugsweise über ein Gestänge (48) und eine abgedichtete Durchführung auf das Drosselorgan (50) übertragbar ist.
17. Warmwasser-Speichersystem mit einem Schichtenspeicher, der einen Behälter (10) für ein Speichermedium aufweist, insbesondere Wasser (S), mit Anschlüssen (32; 38) für Kalt- und Warmwasser sowie für Heizkreise (28, 28a, 28b, 28c) und mit einem im Behälter (10) befindlichen Wärme­ tauscher (20) zur Trinkwasser-Erwärmung, von dem ein Rohr (26) in einen entgegengesetzten Speicher-Bereich führt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Solaranla­ gen-Anschlüsse (30) vorhanden sind, die mit einem weiteren, bodennah ange­ ordneten Wärmetauscher (31) strömungsverbindbar sind.
18. Speichersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Wärmetauscher (31) eine z. B. kuppelförmige Abdeckung oder ein Gehäuse sowie ein hiermit verbundenes Steigrohr aufweist.
19. Speichersystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Wärmetauscher (31) ein im Behälter (10) insbeson­ dere vertikal mit einem Bodenflansch (16) montierbarer Wärmeübertrager von der Ausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
DE19710803A 1997-03-17 1997-03-17 Warmwasser-Speichersystem Expired - Fee Related DE19710803C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19710803A DE19710803C2 (de) 1997-03-17 1997-03-17 Warmwasser-Speichersystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19710803A DE19710803C2 (de) 1997-03-17 1997-03-17 Warmwasser-Speichersystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19710803A1 true DE19710803A1 (de) 1998-09-24
DE19710803C2 DE19710803C2 (de) 1999-09-02

Family

ID=7823493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19710803A Expired - Fee Related DE19710803C2 (de) 1997-03-17 1997-03-17 Warmwasser-Speichersystem

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19710803C2 (de)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29920954U1 (de) 1999-11-29 2000-03-02 Gebr. Bruns GmbH, 26683 Saterland Speicherbehälter
EP0995953A2 (de) * 1998-10-22 2000-04-26 Roland Sailer Warmwasser-Speicheranordnung
WO2000045093A1 (de) 1999-01-29 2000-08-03 Reflex Winkelmann + Pannhoff Gmbh + Co. Warmwasserspeicher
WO2002079707A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Dusan Nevrala Thermal energy store containing a heat exchanger
WO2008132053A2 (en) * 2007-04-26 2008-11-06 M.T.A. S.P.A. An integrated heating system
US8584665B2 (en) 2005-03-23 2013-11-19 Krones Ag Brewery plant and method
US8991476B2 (en) 2007-02-01 2015-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Thermal storage device
WO2015107410A1 (de) * 2014-01-14 2015-07-23 Jan Franck Vorrichtung mit einem behälter zum speichern einer flüssigkeit
EP2249098A4 (de) * 2008-02-01 2016-03-09 Daikin Ind Ltd Warmwasserspeicherartige warmwasserversorgungsvorrichtung und warmwasserspeicherartige heiz- und warmwasserversorgungsvorrichtung
CN108758762A (zh) * 2018-08-17 2018-11-06 江苏光芒新能源股份有限公司 一种空气源热泵系统用三联供多功能水箱
AT523320B1 (de) * 2019-12-12 2022-09-15
US12038181B2 (en) 2019-01-14 2024-07-16 Revincus GmbH Apparatus and method for heat recovery from a liquid medium
US12117245B2 (en) 2017-12-08 2024-10-15 Mixergy Limited Hot water storage tank and a diffuser

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004048884B4 (de) * 2004-10-06 2013-11-14 Frank Triesch Wärmeübertrager

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325526B2 (de) * 1973-05-19 1975-12-04 Friedhelm H. 3140 Lueneburg Timpert DurchfluBgerät zum Einsatz in das Heizwasser eines Brauchwasserspeichers
DE3342971A1 (de) * 1983-03-30 1984-10-04 VEB Kombinat Luft- und Kältetechnik, DDR 8080 Dresden Lamellenwaermeuebertrager und verfahren zur herstellung derselben

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3226461A1 (de) * 1982-07-15 1984-01-19 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Warmwasserspeicherbehaelter
DE3423331A1 (de) * 1984-06-23 1986-01-09 Wärmetechnik Gebr. Frassmann GmbH, 7475 Meßstetten Boiler fuer die bedarfsgerechte, stufenweise warmwasserbereitung
DD263113A1 (de) * 1987-07-20 1988-12-21 Schwerin Energiekombinat Anordnung zur wirbelfreien einleitung von speichermedien in schichtwaermespeicherbehaelter
DE4029355A1 (de) * 1990-09-15 1992-03-19 Herrmann Gmbh & Co Kg Warmwasserschichtenspeicher
DE4221668C2 (de) * 1992-07-02 1998-07-16 Ulrich Dipl Ing Leibfried Warmwasser-Schichtenspeicher mit Gegenstromwärmetauscher

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325526B2 (de) * 1973-05-19 1975-12-04 Friedhelm H. 3140 Lueneburg Timpert DurchfluBgerät zum Einsatz in das Heizwasser eines Brauchwasserspeichers
DE3342971A1 (de) * 1983-03-30 1984-10-04 VEB Kombinat Luft- und Kältetechnik, DDR 8080 Dresden Lamellenwaermeuebertrager und verfahren zur herstellung derselben

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0995953A2 (de) * 1998-10-22 2000-04-26 Roland Sailer Warmwasser-Speicheranordnung
EP0995953A3 (de) * 1998-10-22 2001-07-18 Roland Sailer Warmwasser-Speicheranordnung
WO2000045093A1 (de) 1999-01-29 2000-08-03 Reflex Winkelmann + Pannhoff Gmbh + Co. Warmwasserspeicher
DE19903442A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-10 Reflex Winkelmann & Pannhoff G Warmwasserspeicher
DE29920954U1 (de) 1999-11-29 2000-03-02 Gebr. Bruns GmbH, 26683 Saterland Speicherbehälter
WO2002079707A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Dusan Nevrala Thermal energy store containing a heat exchanger
CZ298909B6 (cs) * 2001-03-30 2008-03-12 Tepelný akumulátor obsahující výmeník tepla
US8584665B2 (en) 2005-03-23 2013-11-19 Krones Ag Brewery plant and method
US8991476B2 (en) 2007-02-01 2015-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Thermal storage device
DE112008000316B4 (de) * 2007-02-01 2020-01-30 T.Rad Co., Ltd. Wärmespeichervorrichtung
WO2008132053A3 (en) * 2007-04-26 2009-03-19 Mta Spa An integrated heating system
WO2008132053A2 (en) * 2007-04-26 2008-11-06 M.T.A. S.P.A. An integrated heating system
EP2249098A4 (de) * 2008-02-01 2016-03-09 Daikin Ind Ltd Warmwasserspeicherartige warmwasserversorgungsvorrichtung und warmwasserspeicherartige heiz- und warmwasserversorgungsvorrichtung
WO2015107410A1 (de) * 2014-01-14 2015-07-23 Jan Franck Vorrichtung mit einem behälter zum speichern einer flüssigkeit
AU2015207333B2 (en) * 2014-01-14 2019-04-04 Jan Franck Device comprising a receptacle for storing a liquid
US12117245B2 (en) 2017-12-08 2024-10-15 Mixergy Limited Hot water storage tank and a diffuser
CN108758762A (zh) * 2018-08-17 2018-11-06 江苏光芒新能源股份有限公司 一种空气源热泵系统用三联供多功能水箱
US12038181B2 (en) 2019-01-14 2024-07-16 Revincus GmbH Apparatus and method for heat recovery from a liquid medium
AT523320B1 (de) * 2019-12-12 2022-09-15

Also Published As

Publication number Publication date
DE19710803C2 (de) 1999-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19710803A1 (de) Warmwasser-Speichersystem
EP0683362B1 (de) Wärmespeicher
DE2739373A1 (de) Waermegewinnungseinrichtung
EP0119585B1 (de) Vorratswasserheizanlage
DE19707184B4 (de) Warmwasserspeicher
DE4201972A1 (de) Wasserspeicher
DE112017001907T5 (de) Energiewiedergewinnungseinheit für den Fahrzeuggebrauch
EP0795109B1 (de) Warmwasserbereiter
DE1579950C3 (de) Hochbehälter für ein Zentralheizungssystem mit Zwangsumlautvorrichtung
DE2804748B1 (de) Waerme-isolierter Behaelter fuer warmes Wasser o.a. Fluessigkeiten
DE3044079C2 (de) Warmwasserspeicher
DE202008010401U1 (de) Solar-Heizungssystem
DE10000352A1 (de) Schichtpufferspeicher mit selbstregelndem Wärmetauscher und Schichtbeladeeinrichtung
DE20317011U1 (de) Warmwasserspeicher mit doppelwandigem kanalförmigem Gegenstromwärmetauscher
DE3015061A1 (de) Sonnenkollektor mit ueberhitzungsschutz
EP0699878A1 (de) Brennwertkessel zum Erwärmen und Speichern von Trinkwasser und Heizungswasser
DE19855926A1 (de) Rücklauf-Raumtemperatur Regelventil
DE2806610A1 (de) Vorrichtung zur verwertung der waermeenergie aus sonnenkollektoren
DE202005007941U1 (de) Geregelter Zwei-Zonen-Pufferspeicher für frische Trinkwassererwärmung
DE29816006U1 (de) Haus- oder Raumheizungssystem mit Wärmespeicherung
DE102007002878B3 (de) Heizanordnung für Gebäude
DE944192C (de) Mit Hilfsgas arbeitender Absorptionskaelteapparat
DE10320365B4 (de) Kühldecke bzw. Kühlsegel mit Speicherfähigkeit
DE69118432T2 (de) Brennwertkessel mit Wärmetransportflüssigkeit
DE2510695C3 (de) Brauchwasserbereiter

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee