DE19919003A1 - Kombispeicher für die Speicherung von Heiz- und Trinkwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kombispeicher für die Speicherung von Heiz- und Trinkwasser und zur Beladung mit aus unterschiedlichen Wärmequellen zuführbaren Energieträgern. Der Kombispeicher besteht aus einem Speicherbehälter (1) mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (2, 3) für das Heizmedium und mit einem gegen den Behälterinnenraum (4) abgeschirmten Bereich (5) zur Aufnahme eines gewendelten Durchlauferhitzers (6) für die Erwärmung von Trink- und Brauchwasser. Nach der Erfindung ist im Speicherbehälter (1) eine den abgeschirmten Bereich (5) begrenzende und mit der Behälterwand (7) einen Ringspalt (8) bildende Hülse (9) und im oberen Teil des Ringspaltes (8) der Durchlauferhitzer (6) angeordnet. Der Durchlauferhitzer (6) steht abströmseitig mit einem den Querschnitt (1') des Speicherbehälters (1) nach oben abschließenden, einen Warmwasserauslaß (10) und einen Zusatzheizer (12) aufweisenden Trinkwasserbehälter (11) in Verbindung. Zwischen einem oberen, von Vor- und Rücklaufanschlüssen (2, 3) definierten Beladungsbereich (5') in der Hülse (9) und einem unteren Beladungsbereich (5''') mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (2'', 3'') eines Wärmetauschers (13) ist ein über Vor- und Rücklaufanschlüssen (2', 3') versorgbarer Entladungsbereich (5'') in der Hülse angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kombispeicher für die Speicherung von Heiz-und Trinkwasser und zur Beladung mit aus unter­ schiedlichen Wärmequellen zuführbaren Energieträgern, bestehend aus einem Speicherbehälter mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für das Heizmedium und mit einem gegen den Behälterinnenraum ab­ geschirmten Bereich zur Aufnahme eines gewendelten Durch­ lauferhitzers für die Erwärmung von den Durchlauferhitzer durchströmenden Trink- bzw. Brauchwasser.

Ein derartiger Speicher ist bspw. nach der CH-PS 180906 bekannt. Bei deren Gegenstand handelt es sich um eine Warm­ wasserversorgungsanlage mit an einem Heizkessel angeschlossenen Speicher, der vom vom Kessel gelieferten Heizwasser im Gegenstrom von oben nach unten durchströmt wird, wobei der Durchlauferhitzer für die Erwärmung des Trink- bzw. Heizwassers in einer im Speicher angeordneten, nach oben offenen Abschir­ mung gegen den restlichen Speicherinnenraum sitzt; die nach unten ein Fallrohr aufweist, durch das das am Durchlauferhitzer abgekühlte Heizwasser in den unteren Bereich des Speicher­ behälters gelangt. Vorgesehen ist dieser Speicher allerdings für die Kopplung mit nur einem Heizkessel, d. h., zusätzliche Anbindungen von Wärmepumpen und/oder Solaranlagen als alter­ native Energiequellen sind nicht vorgesehen, und außerdem ist eine Speicherung erwärmten Trink- bzw. Brauchwassers und dessen Temperaturhaltung ebenfalls nicht in Betracht gezogen, da, wie gesagt, das Brauchwasser beim Zapfvorgang nur den Durchlauf­ erhitzer passiert, auf das insoweit auch nicht hinsichtlich seiner Zapftemperatur direkt Einfluß genommen werden kann.

Dieses nach der CH-PS 180906 vorbekannte Prinzip hat sich jedoch hinsichtlich der Nutzbarkeit unterschiedlicher bzw. alternativer Wärmequellen als gut ausbaufähig erwiesen, und der Erfindung liegt, ausgehend von einem solchen Speicher, die Aufgabe zugrunde, nicht nur für eine Speicherung und Temperaturhaltung des Trink- bzw. Brauchwassers zu sorgen, sondern auch bei möglichst einfacher und übersichtlicher Zuordnung zum Speicherbehälter alternative Energiequellen an­ schließen zu können, und zwar verbunden mit der Maßgabe, dabei zum einen für möglichst optimale Wärmeübergangs- und Strö­ mungsverhältnisse zu sorgen, und zwar unter Beachtung der für solche alternativen Energiequellen maßgebenden bzw. verfügbaren Energie- bzw. Wärmepotentiale, und zum anderen auch dafür, daß ' das zu zapfende Warmwasser hinsichtlich seiner Temperatur bestimmbar ist.

Diese Aufgabe ist mit einem Kombispeicher der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung dient der in Bezug auf den Speicherbehälterinnenraum soweit wie möglich nach außen verlegte Durchlauferhitzer nur noch zur Vorwärmung des beim Zapfen über den Kaltwasseranschluß zugeführten Brauchwassers, das nach Passage des Durchlauferhitzers in den Trink- bzw. Brauchwasservorratsbehälter gelangt, der den oberen Abschluß des eigentlichen Speicherbehälters bildet und dessen Boden damit ständig dem warmen Heizwasser im oberen Bereich des Speicherbehälter ausgesetzt ist. Da dieser Brauchwasservorrats­ behälter mit einem Zusatzheizer (wird noch näher erläutert) versehen ist, kann auch mit Hilfe entsprechender Regelelemente die tatsächliche Temperatur des zapfbaren Trink- bzw. Brauch­ wassers eingestellt werden.

Das bei Wärmeabgabe an den Durchlauferhitzer sich abkühlende und an diesem von oben nach unten vorbeiströmende Heizwasser gelangt dabei durch den von eingesetzter Hülse und Behälterwand begrenzten Ringspalt in den unteren Bereich des Behälterin­ nenraumes.

Orientiert an den jeweilig nutzbaren Wärmepotentialen von Heizkesseln, Wärmepumpen und angeschlossenen Solaranlagen ist dabei die Zuordnung von deren Vor- und Rücklaufanschlüssen an der sich im Speicher einstellenden Temperaturschichtung.

Für den Heizkesselanschluß heißt dies, daß sich dessen Vorlauf bevorzugt auf mittlerer Höhe des Speicherbehälters befindet und dessen Rücklauf unmittelbar unter der Erstreckungsebene des Bodens vom Trinkwasserbehälter.

Eine gleiche vertikale Staffelung der Anschlüsse einer Wärmepumpe, d. h., eines mit deren Verdampfer gekoppelten, das Heizwasser führenden Tauscherkreises ist ebenfalls so vor­ gesehen, daß sich dessen Vorlaufanschluß ebenfalls auf mitt­ lerer Höhe des Speicherbehälters befindet und dessen Rück­ laufanschluß in Höhe des unteren Endes der im Speicherbehälter angeordneten Hülse. Eine deratige Zuschaltung einer Wärmepumpe, die also dem ganzen System Wärme entzieht, ist insbesondere vorgesehen, um der Zuschaltung einer Solaranlage Rechnung zu tragen.

Statt eines Heizkessels kann im übrigen ebenfalls eine Wärme­ pumpe angeschlossen werden, wobei dann aber deren Kondensator mit einem das Heizwasser führenden Wärmetauscherkreis gekoppelt ist.

Die sich längs der Behälterwand erstreckende Hülse sorgt dabei, wie vorerwähnt, dafür, daß am Durchlauferhitzer abgekühltes Heizwasser nach unten und periphär in den Bodenbereich des Speicherbehälters gelangt und dort, vorteilhaft radial nach innen strömend, an den dort angeordneten Wärmetauscher einer angeschlossenen Solaranlage zuströmen kann, deren auf solarem Wege via Wärmetauscher eingebrachter Brtrag durch Wärmeentzug (Entladung) via Wärmepumpe erhöht werden kann, wobei die entzogene Wärme bspw. für den Zusatzheizer im Trinkwasservor­ ratsbehälter genutzt werden kann.

An vorteilhaften, weiteren Ausführungsformen ist Folgendes vor­ gesehen:

Die gegen den Behälterinnenraum weisende und diesen ab­ schließende Fläche des Trinkwasserbehälters ist größer bemessen als der Querschnitt des Speicherbehälters, was noch näher erläutert wird.

Für die bereits vorerwähnte Zuschaltung einer Solaranlage ist der Kombispeicher vorteilhaft per se mit einem weiteren Vor-und Rücklaufanschlußpaar eines im Inneren über dem Boden des Speicherbehälters installierten Wärmetauschers ausgestattet. Sollte eine Solaranlage vor Ort nicht verfügbar oder nicht vorgesehen sein, wird dieses Solaranlagenanschlußpaar einfach verschlossen.

Um die bei angeschlossener Solaranlage von dieser gelieferte Wärme möglichst gezielt und direkt im Speicherbehälter und zwar im von der Hülse umschlossenen Raum nach oben an den Boden des Trinkwasserbehälters zu transportieren, ist vorteilhaft über dem vorzugsweise als horizontal orientierte Rohrspirale ausge­ bildeten Wärmetauscher ein Fangtrichter angeordnet, der in ein bis in den oberen, abgeschirmten Bereich der Hülse reichendes Steigrohr übergeht. Beansprucht wird dies nur im Rahmen der vorliegenden Erfindung, da solche Fangtrichter mit Steigrohren bei einschlägigen wärmetechnischen Geräten hinlänglich bekannt sind.

In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, daß es sich beim Merkmal der Anordnung eines gewendelten Durchlauferhitzers in einem Ringspalt gemäß Patentanspruch 1 ebenfalls um ein an sich bekanntes handelt, wozu bspw. auf DE-GM 87 03 576.6 verwiesen sei.

Der erfindungsgemäße Kombispeicher wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines einzigen Ausführungsbeispieles näher erläutert, in der auch die dem Kombispeicher bspw. zuschaltbaren Elemente, d. h., Heizkessel K, Wärmepumpe WP und Solaranlage SA mit verdeutlicht sind. Nicht dargestellt, da selbstverständlich, sind sämtliche für den Betrieb eines solchen Kombispeichers mit seinen Zusatzaggregaten erforder­ lichen Ventile, Pumpen, Thermostate od. dgl. Der Kombispeicher besteht nach wie vor aus einem Speicher­ behälter 1 mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 2, 3 und aus einem gegen den Behälterinnenraum 4 abgeschirmten Bereich 5 zur Aufnahme eines gewendelten Durchlauferhitzers 6 für die Erwärmung von Trink- bzw. Brauchwasser. Das den Durch­ lauferhitzer 6 bildende, gewendelte Rohr kann selbstver­ ständlich, was ebenfalls bekannt ist, mit dessen Wärme­ übertragungsfläche vergrößernden Elementen versehen sein.

Für einen solchen Kombispeicher ist nun wesentlich, daß im Speicherbehälter 1 eine den abgeschirmten Bereich 5 begrenzende und mit der Behälterwand 7 einen Ringspalt 8 bildende Hülse 9 angeordnet ist, wobei der Durchlauferhitzer 6, wie dargestellt, im oberen Teil des Ringspaltes 8 sitzt.

Dieser Durchlauferhitzer 6, der lediglich zur Vorwärmung des beim Zapfen am Kaltwasseranschluß KW zuströmenden Trinkwassers dient, steht abströmseitig mit dem Trinkwasserbehälter 11 durch die Leitung 11" in direkter Verbindung, der, wie aus der Dar­ stellung ersichtlich, den Speicherbehälter 1 nach oben ab­ schließt. Der Warmwasserablaufanschluß am Trinkwasserbehälter 11 ist mit 10 bezeichnet.

Weiterhin ist für den Kombispeicher wesentlich, daß zwischen einem oberen Beladungsbereich 5' in der Hülse 9, von Vor- und Rücklaufanschlüssen 2, 3 definiert, und einem unteren Bela­ dungsbereich 5''' mit Vor- und Rücklaufanschlüssen 2", 3" ein von Vor- und Rücklaufanschlüsse 2', 3' definierter und ver­ sorgbarer Entladungsbereich 5" in der Hülse 9 angeordnet ist. Der Heizmediumsvorlauf 2 für das beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel von einem Heizkessel K gelieferte Heizwasser ist unterhalb des Durchlauferhitzers 6 am Speicherbehälter 1 angesetzt, durchgreift den Ringspalt 8 und mündet unten in den von der Hülse 9 begrenzten oberen Beladungsbereich 5' des Hülseninnenraumes. Wie vorerwähnt, könnte statt eines Heiz­ kessels K auch eine Wärmepumpe angeschlossen werden, und zwar unter Zwischenschaltung eines Wärmetauscherkreises, der in diesem Falle mit dem Kondensator der Wärmepumpe im Austausch stünde.

Der Heizmediumsrücklauf 3 befindet sich auf Höhe des oberen Hülsenendes 9' am Speicherbehälter 1.

Unterhalb des für den vom Heizkessel K zuströmenden ersten Wärmeträger vorgesehenen Heizmediumsvorlaufes 2 befindet sich ein weiteres Anschlußpaar für einen mit dem Verdampfer V einer Wärmepumpe WP gekoppelten Wärmetauscherkreis, dessen Vorlauf­ anschluß 2' oben vom Entladungsbereichbereich 5" des Hülsen­ innenraumes abgeht und dessen Rücklaufanschluß 3' wesentlich weiter unten am unteren Ende 9" der Hülse 9 angesetzt ist. Da dieser Wärmetauscherkreis mit dem Verdampfer V der Wärmepumpe WP gekoppelt ist, wird dem Entladungsbereich 5" innerhalb der Hülse 9 Wärme entzogen.

Der Zuschaltung einer Solaranlage SA ist dadurch entsprochen, daß, wie dargestellt, für die Beladung des Speichers mittels eines weiteren Wärmeträgers (bei dem es sich hier selbstver­ ständlich ebenfalls um das im Speicherbehälter befindliche Heizwasser handelt) ein weiteres Vor- und Rücklaufanschlußpaar 2", 3" eines über dem Boden des Speicherbehälters 1 angeordneten Wärmetauschers 13 vorgesehen ist. Wie dargestellt, dient dieses Anschlußpaar 2", 3" für den Anschluß einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Solaranlage SA.

Dieser Wärmetauscher 13 ist vorteilhaft als horizontal orien­ tierte Rohrspirale ausgebildet, über der ein Fangtrichter 14 für das von der Rohrspirale aufsteigende, erwärmte Wasser angeordnet ist, der in ein bis in den oberen, abgeschirmten Beladungsbereich 5' der Hülse 9 reichendes Steigrohr 15 übergeht, das, wie dargestellt, in unterschiedlichen Höhen mit Wasseraustrittslöchern 15' versehen sein kann bzw. ist.

Claims (5)

1. Kombispeicher für die Speicherung von Heiz- und Trinkwasser und zur Beladung mit aus unterschiedlichen Wärmequellen zu­ führbaren Energieträgern, bestehend aus einem Speicherbehälter (1) mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (2, 3) für das Heizmedium und mit einem gegen den Behälterinnenraum (4) abgeschirmten Bereich (5) zur Aufnahme eines gewendelten Durchlauferhitzers (6) für die Erwärmung von Trink- bzw. Brauchwasser, dadurch gekennzeichnet,
daß im Speicherbehälter (1) eine den abgeschirmten Bereich (5) begrenzende und mit der Behälterwand (7) einen Ringspalt (8) bildende Hülse (9) und im oberen Teil des Ringspaltes (8) der Durchlauferhitzer (6) angeordnet ist, der abströmseitig mit einem den Querschnitt (1') des Speicherbehälters (1) nach oben abschließenden, einen Warmwasserauslaß (10) und einen Zusatz­ heizer (12) aufweisenden Trinkwasserbehälter (11) in Verbindung steht,
und daß zwischen einem oberen, von Vor- und Rücklaufanschlüssen (2, 3) definierten Beladungsbereich (5') in der Hülse (9) und einem unteren Beladungsbereich (5''') mit Vor- und Rücklauf­ anschlüssen (2", 3'') eines Wärmetauschers (13) ein über Vor- und Rücklaufanschlüsse (2', 3') versorgbarer Entladungsbereich (5'') in der Hülse angeordnet ist.

2. Kombispeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (3) des oberen Beladungsbereiches (5') in Höhe des oberen Endes (9') der Hülse (9), der Vorlauf (2) für den oberen Beladungsbereich (5') und der Vorlauf (2') des Entladungsbereiches (5'') auf mittlerer Höhe der Hülse (9) und der Rücklauf (3') zum Entladungsbereich (5") in Höhe des unteren Endes (9'') der Hülse (9) angeordnet sind.

3. Kombispeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Behälterinnenraum (4) weisende und diesen abschließende Fläche (11') des Trinkwasserbehälters (11) größer bemessen ist als der Querschnitt (1') des Speicherbehälters (1).

4. Kombispeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über dem vorzugsweise als horizontal orientierte Rohr­ spirale ausgebildeten Wärmetauscher (13) ein Fangtrichter (14) angeordnet ist, der in ein bis in den oberen Beladungsbereich (5') der Hülse (9) reichendes Steigrohr (15) übergeht.

5. Kombispeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzheizer (12) in Form eines gewendelten Durch­ lauferhitzerrohres ausgebildet ist.