DE19721745C1 - Speicher-Durchlauferhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher-Durchlauferhitzer, insbe­ sondere kleinvolumigen Speicher-Durchlauferhitzer, bestehend aus einem Behälter mit Kaltwasserzufuhr- und Warmwasserabfuhr­ anschluß und mit einer Brauchwasserleitung innerhalb eines vom Brauchwasserraum des Behälters abgetrennten Durchströmraumes mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für das Heizmedium.

Ein solcher Speicher-Durchlauferhitzer ist bspw. nach der DE 195 26 862 A1 bekannt. Hierbei gelangt das kalt zuströmende Brauchwasser erst nach Passage und Aufheizung im Gegenstrom in den Behälter, aus dem es via oben im Behälter offen endender Falleitung abgezogen bzw. abgezapft werden kann. Wenn ein sol­ cher Speicher-Durchlauferhitzer "leergefahren" ist, kann das in der Brauchwasserleitung erwärmte Brauchwasser erst nach Passage des kalten Wassers im Behälter in die oben offen im Behälter endende Zapfleitung gelangen, d. h., solange das Behälterwasser nicht wieder ausreichend aufgewärmt ist, gibt das zu zapfende Brauchwasser wieder einen Teil seiner in der Brauchwasserlei­ tung aufgenommenen Wärme an das Behälterwasser ab.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabenstellung zugrunde, derar­ tige Speicher-Durchlauferhitzer auf einfache Weise dahingehend zu verbessern, daß neben möglichst kompakter Bauweise der Brauchwasserkomfort, sprich im wesentlichen gleichbleibende Zapftemperatur, auch nach im Sinne von verfügbarer Wärme zu verstehenden Leerfahren des aufgewärmten Behälterwassers im Übergang zum Durchlaufbetrieb erhalten bleibt.

Diese Aufgabe ist mit einem Speicher-Durchlauferhitzer der ein­ gangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kaltwasserzufuhranschluß unten am Behälter einmündend angeord­ net, diesem gegenüber im oberen Bereich des Behälters die Ein­ mündung der Brauchwasserleitung angeordnet und deren Warmwas­ serabfuhranschluß nach Ausbildung einer Durchlauferhitzer­ strecke aus dem abgetrennten Durchströmraum herausgeführt ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist also die bisher prakti­ zierte Vorstellung, daß man warmes Brauchwasser praktisch nur aus dem oberen Bereich des Behälters abzapfen kann, verlassen und dahingehend entscheidend geändert, daß zwar nach wie vor das Brauchwasser aus dem oberen Bereich des Behälters beim Durchlaufbetrieb abgezogen wird, von wo es aber nicht auf di­ rektem Wege zur Zapfstelle gelangt, sondern noch die entspre­ chend lang bemessene Aufheizstrecke im vom Behälterinnenraum getrennten Durchströmraum passiert. Wenn man so will, liegt hierbei eine konsequente Trennung von Speicherzapf- und Durchlaufzapfbetrieb vor, verbunden mit dem Vorteil, daß auch während des Durchlaufbetriebes die Aufwärmung des konsequent unten am Behälter zugeführten Kaltwassers (an sich bekannt) weitergeht, was bedeutet, daß der Durchlauferhitzer (d. h. die im separaten Durchströmraum erstreckte Brauchwasserleitung) nicht direkt Kaltwasser zugespeist erhält, sondern schon ein bis zu einem gewissen Grade aufgewärmtes Brauchwasser, was alles einen derart ausgebildeten Speicher-Durchlauferhitzer besonders geeignet macht, um als kleinvolumiges Brauchwasserbereitungsgerät mit bspw. nur 10-20 l Inhalt genutzt werden zu können, d. h. als Brauchwasserbereitungsgerät, dessen Speichervolumen relativ schnell "leerzufahren" ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß im Behälter benachbart zum abgetrennten Durchströmraum parallel und distan­ ziert zur Behälterwand eine einen oben und unten offenen Auf­ strömraum begrenzende Wand angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß die Erwärmung des im Wandbereich befindlichen Behälterwas­ sers intensiviert und dieses erwärmte "Wandwasser" ohne sonst mehr oder weniger diffuse Vermischung mit dem Restwasser im Be­ hälter schnell nach oben strömt und insofern schon aufgewärmt in den "Durchlauferhitzer" gelangt, in dem die noch erforderliche Nachaufheizung erfolgt.

Ferner besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß die Brauchwasserleitung im Querschnitt langlochartig ausgebildet und die Querschnittshauptachse in bezug auf die Wickelachse der Brauchwasserleitung im wesentlichen horizontal orientiert ange­ ordnet ist und daß in der Wand der Brauchwasserleitung beidsei­ tig Einprägungen und an gleicher Stelle aber nach oben und un­ ten orientierte Ausprägungen angeordnet sind, die an unverpräg­ ten Leitungsbereichen des jeweils benachbarten Leitungsganges anliegen. Diese Weiterbildung liegt ebenfalls im Interesse einer kompakten Bauweise und einer Intensivierung der Wärmeübertragungsvorgänge.

Bei Wärmetauschern mit einer Wendel, deren Windungen (siehe vorgenannte DE 195 26 862 A1) einen Abstand aufweisen, wobei in diesem Spalt das zweite Medium koaxial zum Rohr geführt wird, ergibt sich der Nachteil, daß die Wendel durch den Strömungs­ spalt eine große Wickelhöhe bekommt. Dadurch läßt sich insbe­ sondere bei Anwendungsfällen, in denen nur eine geringe Wickel­ höhe zulässig ist, z. B. bei kompakten Kleinspeichern, nur eine geringe Wärmetauscherfläche integrieren, wodurch der Wirkungs­ grad des Wärmetauschers herabgesetzt wird. Dieser Effekt läßt sich zwar durch flachgedrückte Rohre vermindern, allerdings wird dadurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers nur geringfü­ gig verbessert. Bei der Verwendung von Wendeln mit aufeinander­ liegenden Windungen läßt sich bei einer gegebenen Wendelhöhe zwar eine größere Wärmetauscherfläche als bei mit Abstand ge­ wickelten Wendeln erzielen, allerdings wird der Bereich zwi­ schen den Windungen nicht durchströmt und steht somit für die Wärmeübertragung im wesentlichen nicht zur Verfügung. Dieser Effekt ist besonders nachteilig, da durch flachgedrückte Rohre die effektive Wärmetauscherfläche nicht vergrößert werden kann. Durch die erfindungsgemäß in Weiterbildung vorgesehenen Einprä­ gungen ergeben sich auf den den Einprägungen benachbarten Flä­ chen Ausbeulungen, die senkrecht zur Rohr- und Wendelachse ver­ laufen. Mit Hilfe dieser Ausbeulungen werden die Windungen der Wendel auf einen definierten Abstand gehalten. Die versetzt an­ geordneten Einprägungen in Kombination mit dem Abstand zwischen den Windungen bewirken, daß das Medium, das auf der Außenseite der Wendel, d. h. der Brauchwasserleitung strömt, in einem einer Rechteckkurve angenäherten Verlauf durch die Wendel strömt. Der Strömungsweg ist damit deutlich kürzer, als bei einer reinen Gegenstromführung und länger, als bei einer Kreuz-Gegenstrom­ führung. Weiterhin zeichnet sich diese Strömung dadurch aus, daß sie auf mehrere Stromfäden aufgeteilt ist, wobei deren An­ zahl doppelt so groß wie die Anzahl der Einprägungen ist. Auf­ grund der Strömungsführung, die sich durch die Einprägungen und deren Aufteilung an der Wendel ergibt, kann der Abstand der Windungen sehr gering gehalten werden. Weiterhin wird die Wär­ meübertragungsfläche durch plattgedrückte Rohre vergrößert, so daß sich damit ein kompakter Wärmeübertrager mit einer geringen Wickelhöhe ergibt. Dieser Wärmetauscher zeichnet sich außerdem durch eine einfache Herstellung der Rohre und durch einen äu­ ßerst effizienten Wärmetausch aus.

Der erfindungsgemäße Speicher-Durchlauferhitzer wird nachfol­ gend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch den Speicher-Durch­ lauferhitzer;

Fig. 2 schematisch einen halben Schnitt durch den Speicher- Durchlauferhitzer;

Fig. 3A-C Schnittdarstellungen durch die Prägungsbereiche der Brauchwasserleitung und

Fig. 4 eine Teilansicht der Strömungsverläufe des Heizmedi­ ums von unten nach oben an der gemäß Fig. 3A-C ausge­ stalteten Brauchwasserleitung.

Der Speicher-Durchlauferhitzer besteht nach wie vor aus einem Behälter 1 mit Kaltwasserzufuhr- 2 und Warmwasserabfuhranschluß 3 und mit einer Brauchwasserleitung 4 innerhalb eines vom Brauchwasserraum 5 des Behälters 1 abgetrennten Durchströmrau­ mes 6 mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 7, 8 für das Heizmedium.

Für einen solchen Speicher-Durchlauferhitzer ist nun, zunächst an Fig. 1 orientiert, wesentlich, daß der Kaltwasserzufuhran­ schluß 2 unten am Behälter 1 einmündend angeordnet, diesem ge­ genüber im oberen Bereich des Behälters 1 die Einmündung 4' der Brauchwasserleitung 4 angeordnet und deren Warmwasserabfuhran­ schluß 3 nach Ausbildung einer Durchlauferhitzerstrecke aus demabgetrennten Durchströmraum 6 herausgeführt ist.

Bevorzugt wird, wie in Fig. 1 dargestellt, als Wärmetauscher bzw. Brauchwasserleitung 4 ein zu einer Wendel gewickeltes Rohr verwendet, d. h., möglich ist bspw. durchaus auch ein an die Form des Durchströmraumes 6 angepaßter Plattenwärmetauscher, was in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.

Egal wie die Brauchwasserleitung 4 tatsächlich ausgebildet ist, ist beim Ganzen wesentlich, daß beim Brauchwasserzapfen das zu zapfende Wasser aus dem oberen Bereich des Behälters 1 nicht direkt zur Zapfstelle gelangt, sondern vorher zwingend die im heißen Durchströmraum 6 befindliche Brauchwasserleitung 4 pas­ sieren muß, so daß auch bei im Sinne von verfügbarer Wärme "leergefahrenem" Behälter das dann gezapfte Brauchwasser im Durchlauf mit ausreichend hoher Temperatur verfügbar ist.

Um den Wärmeübergang im Durchströmraum 6 vom Heizmedium ans Brauchwasser so optimal wie möglich zu gestalten und dies bei möglichst kompakter Bauweise, ist das die Brauchwasserleitung 4 bildende Rohr (siehe hierzu Fig. 2 und 3A-C) im Querschnitt langlochartig ausgebildet und die Querschnittshauptachse HA in bezug auf die Wickelachse WA der Brauchwasserleitung 4 im we­ sentlichen horizontal orientiert angeordnet. In der Wand 4'' der Brauchwasserleitung 4 sind beidseitig Einprägungen 11 und an gleicher Stelle aber nach oben und unten orientierte Ausprägungen 12 angeordnet, die an unverprägten Leitungsbereichen 13 des jeweils benachbarten Leitungsganges LG anliegen. Bezüglich der Prägungszuordnung zum jeweils benachbarten Gang der Brauchwasserleitung 4 wird auf Fig. 4 verwiesen und bezüglich der damit erreichbaren Effekte auf die am Ende der Einleitung gegebenen Erläuterungen.

Claims (5)

1. Speicher-Durchlauferhitzer, bestehend aus einem Behälter (1) mit Kaltwasserzufuhr- (2) und Warmwasserabfuhranschluß (3) und mit einer Brauchwasserleitung (4) innerhalb eines vom Brauchwasserraum (5) des Behälters (1) abgetrennten Durchströmraumes (6) mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (7, 8) für das Heizmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasserzufuhranschluß (2) unten am Behälter (1) einmündend angeordnet, diesem gegenüber im oberen Bereich des Behälters (1) die Einmündung (4') der Brauchwasserlei­ tung (4) angeordnet und deren Warmwasserabfuhranschluß (3)nach Ausbildung einer Durchlauferhitzerstrecke aus dem abgetrennten Durchströmraum (6) aus diesem herausgeführt ist.

2. Speicher-Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserabfuhranschluß (3) im Bereich des Vorlaufanschlusses (7) zum abgetrennten Durchströmraum (6) aus diesem herausgeführt ist.

3. Speicher-Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) benachbart zum abgetrennten Durch­ strömraum (6) parallel und distanziert zur Behälterwand (1') eine einen oben und unten offenen Aufströmraum (9) begrenzende Wand (10) angeordnet ist.

4. Speicher-Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brauchwasserleitung (4) in Form eines schraubenli­ nienförmig gewickelten Rohres ausgebildet ist.

5. Speicher-Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Brauchwasserleitung (4) bildende Rohr im Quer­ schnitt langlochartig ausgebildet und die Querschnitts­ hauptachse (HA) in bezug auf die Wickelachse (WA) der Brauchwasserleitung (4) im wesentlichen horizontal orien­ tiert angeordnet ist und daß in der Wand (4'') der Brauch­ wasserleitung (4) beidseitig Einprägungen (11) und an gleicher Stelle aber nach oben und unten orientierte Aus­ prägungen (12) angeordnet sind, die an unverprägten Lei­ tungsbereichen (13) des jeweils benachbarten Leitungsgan­ ges (LG) anliegen.