DE19948703A1

DE19948703A1 - Hot-water cylinder for holding relatively low content incorporates a heat exchanger stretching from top to bottom over the largest part of an inner space

Info

Publication number: DE19948703A1
Application number: DE19948703A
Authority: DE
Inventors: Detlev Rohm
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-09
Filing date: 1999-10-09
Publication date: 2001-04-12

Abstract

A heat exchanger (4) linked to a source of heat (8) via a four-path reversing valve (9) in a heat transfer medium circuit (5) receives a supply flow from top and bottom selectively by relying on an existing operating status. During normal heat-up process, that is, if no or only little amounts of water are drawn off, the heat exchanger receives a supply flow from below. If hot water is drawn off for a prolonged period, the heat exchanger receives a supply flow from top to bottom.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.The invention relates to a hot water tank according to the preamble of the patent saying 1.

Derartige Warmwasserspeicher bestehen insbesondere aus einem vertikal ausgerichteten Speicherbehälter mit einem oberen Auslauf für die Warmwasserentnahme, einem unteren Einlauf für die Kaltwasserzufuhr und werden über mindestens einen eingebauten Wär metauscher beheizt. Dieser ist in der Regel als spiralförmig gewickelte Rohrschlange aus geführt, mit dem Vor- und Rücklauf einer Wärmequelle verbunden und wird vom Heizme dium von oben nach unten, d. h. im Gegenstrom zum Wasser im Speicher, durchströmt. Die Warmwassertemperatur wird durch mindestens einen Temperaturfühler erfaßt. Bei Unterschreiten eines einzugebenden Sollwertes für die Warmwassertemperatur erfolgt die Nachladung des Speichers durch die Wärmequelle.Such hot water storage tanks consist in particular of a vertically oriented one Storage tank with an upper outlet for hot water, a lower one Inlet for the cold water supply and are at least one built-in heat Heated exchanger. This is usually made of a spiral coil managed, connected to the flow and return of a heat source and is from the Heizme dium from top to bottom, d. H. in countercurrent to the water in the reservoir. The hot water temperature is recorded by at least one temperature sensor. At If a setpoint for the hot water temperature is not reached, the Reloading of the storage by the heat source.

Der Wärmetauscher befindet sich bei manchen Warmwasserspeichern lediglich im mittle ren und unteren Bereich, weil die obereZone als Puffer für kleinere Entnahmemengen und die Zeit dient, bis die Wärmequelle nach dem Starten die zum Nachladen erforderli che Temperatur im Wärmeträgerkreislauf bereitstellt. Besonders bei Warmwasserspei chern mit relativ kleinem Inhalt zeigt sich dann bei einer schnellen Entnahme des gesam ten Speicherinhaltes der Nachteil, daß erst nach einer Pause wieder warmes Wasser zur Verfügung steht, d. h. wenn mindestens der obere Speicherbereich wieder aufgeheizt ist. Verursacht wird dies durch die Zeitverzögerung für das Auslösen der Nachladung durch den Temperaturfühler, die Aufheizzeit der Wärmequelle, den Zeitbedarf für den Wärme tausch und die Anordnung des Wärmetauschers im unteren Speicherbereich. Bei einer dauerhaften Entnahme von warmem Wasser ist eine direkte, schnelle Erwärmung der oberen Zone unter gewissen Umständen nicht möglich und es kommt eventuell zu Kom forteinbußen. The heat exchanger is located in the middle of some hot water storage tanks and lower area because the upper zone acts as a buffer for smaller quantities and the time serves until the heat source after starting the necessary for reloading che temperature in the heat transfer circuit provides. Especially with hot water storage Catches with a relatively small content then become apparent when the total is removed quickly ten memory contents the disadvantage that warm water only after a pause Is available, d. H. when at least the upper storage area is heated up again. This is caused by the time delay for reloading the temperature sensor, the heating time of the heat source, the time required for the heat exchange and the arrangement of the heat exchanger in the lower storage area. At a permanent withdrawal of warm water is a direct, rapid heating of the upper zone not possible under certain circumstances and com forfeit.

Genauso ist es für eine vollständige Aufladung des Warmwasserspeichers wichtig, daß der Wärmetauscher bis zum Speicherboden reicht. Dann kann das hier vorliegende, nie drige Temperaturniveau noch zum Wärmetausch ausgenutzt werden. Es wird zwar der gesamte Speicherinhalt aufgeheizt, aber nachteilig macht sich bei größeren Entnahme mengen die Trägheit bemerkbar, bis das Speichervolumen von unten her erwärmt ist.It is equally important for a full charging of the hot water tank that the heat exchanger extends to the storage floor. Then this can never happen The other temperature level can still be used for heat exchange. It will be the the entire contents of the storage tank are heated, but this is disadvantageous if they are removed more the inertia is noticeable until the storage volume is heated from below.

Die DE-OS 16 79 730 zeigt einen zylindrischen Warmwasserspeicher mit einem sich fast über den gesamten Innenbereich erstreckenden Wärmetauscher, der vom Heizwasser von oben nach unten, um Gegenstrom zum Behälterinhalt, durchströmt wird. Auch ist aus dem DE-GM 81 21 021 ein Warmwasserspeicher bekannt, bei dem jeweils ein Wärme tauscher im oberen und unteren Bereich miteinander verbunden und in Reihe geschaltet sind. Weiterhin bezieht sich das DE-GM 89 03 089 auf einen Warmwasserspeicher mit zwei übereinander angeordneten Wärmetauschern. Diese werden über ein Drei-Wege- Ventil, in Abhängigkeit von den Werten eines Temperaturfühlers, mit dem Heizmedium versorgt. Dabei wird entweder nur der untere Wärmetauscher alleine oder zusammen mit dem oberen in einer Reihenschaltung durchströmt.DE-OS 16 79 730 shows a cylindrical hot water tank with an almost over the entire interior area, the heat exchanger from the heating water from top to bottom in order to flow through countercurrent to the container contents. Is also out DE-GM 81 21 021 known a hot water tank, each with a heat exchanger connected in the upper and lower area and connected in series are. Furthermore, DE-GM 89 03 089 refers to a hot water tank two stacked heat exchangers. This is done via a three-way Valve, depending on the values of a temperature sensor, with the heating medium provided. Only the lower heat exchanger is used alone or together with flows through the upper one in a series circuit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmetausch in einem Warmwasserspei cher, insbesondere mit relativ geringem Inhalt, zu optimieren.The invention has for its object the heat exchange in a hot water tank cher, especially with relatively little content to optimize.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention, this was achieved with the features of claim 1. Advantage further training can be found in the subclaims.

Der Warmwasserspeicher besitzt einen Wärmetauscher, welcher sich über den größten Teil des Innenraumes von oben nach unten erstreckt. Gekennzeichnet ist er dadurch, daß der Wärmetauscher über ein Vier-Wege-Umschaltventil im Wärmeträgerkreislauf mit der Wärmequelle verbunden ist und in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustandes wahlweise von unten odler von oben her durchströmt wird.The hot water tank has a heat exchanger, which is the largest Part of the interior extends from top to bottom. It is characterized by the fact that the heat exchanger with a four-way switch valve in the heat transfer circuit Heat source is connected and depending on the current operating state either from below or from above.

Während des normalen Aufheizvorganges, wenn kein oder nur in geringen Mengen Warmwasser entnommen wird, erfolgt die Durchströmung des Wärmetauschers von un ten her. Damit entsteht eine gleichmäßige Durchwärmung bzw. Temperaturschichtung und der Speicher wird bis auf die maximale Kapazität aufgeladen. Bei einer dauerhaften, insbesondere stärkeren Warmwasserentnahme wird der Wärmetauscher von oben her durchströmt. Der Speicher hat die Funktion eines Durchlauferhitzers. Dabei erfolgt der Wärmetausch im Gegenstrom, der gesamte Warmwasserinhalt kann entnommen werden, und es wird trotzdem eine ausreichende Warmwasser-Dauerleistung erreicht, weil der obere Speicherbereich direkt mit dem höher temperierten Heizmedium aus dem Vorlauf beaufschlagt wird. Um besonders auf diesen Betriebszustand einzugehen, kann der Wärmetauscher im oberen Bereich mit einer größeren Wärmeübertragungsfläche als im unteren Bereich versehen werden.During the normal heating process, if no or only in small quantities Hot water is removed, the flow through the heat exchanger takes place from un ten ago. This creates a uniform heating or temperature stratification and the memory is charged up to the maximum capacity. With a permanent, In particular, the hot water is drawn from the top in a stronger way flows through. The memory has the function of a water heater. The Heat exchange in counterflow, the entire hot water content can be taken and a sufficient continuous hot water output is achieved because of the upper storage area directly with the higher temperature heating medium from the flow is applied. In order to respond particularly to this operating state, the Heat exchanger in the upper area with a larger heat transfer area than in lower area.

Vorzugsweise drei Temperaturfühler zur Erfassung der Warmwassertemperatur sind in unterschiedlichen Bereichen am Speicherbehälter angebracht. Zusätzlich befindet sich ein Strömungsschalter zur Erfassung einer Warmwasserentnahme am unteren Einlauf oder oberen Auslauf. Den damit festgestellten Betriebszustand wertet vorzugsweise die Regel einrichtung der Wärmequelle aus und steuert das Vier-Wege-Umschaltventil an. Auch ist es möglich, die Erfassung des Betriebszustandes mit einer unabhängigen Regelung zu realisieren, welche dann dem Warmwasserspeicher zugeordnet wird.Preferably three temperature sensors for detecting the hot water temperature are in different areas attached to the storage tank. There is also a Flow switch for recording hot water withdrawal at the lower inlet or upper spout. The rule preferably evaluates the operating state thus determined the heat source and controls the four-way switch valve. Is too it is possible to record the operating state with an independent control realize which is then assigned to the hot water tank.

Mit dem erfindungsgemäßen Warmwasserspeicher werden Komforteinbußen durch War tezeiten bis zur ausreichenden Warmwasserbereitstellung bei größeren Entnahmemen gen vermieden. Insbesondere bei Speichern mit relativ kleinem Inhalt verbessert sich der Wärmetausch deutlich. Auf einfache Art und Weise können die vorliegenden Betriebszu stände genau erfaßt werden. Sogar die Nachrüstung von bestehenden Anlagen ist leicht möglich, weil die gesamte Anordnung, einschließlich der notwendigen Regelung, zusätz lich und unabhängig aufgebaut werden kann. Bei gleichbleibendem Volumen wird dessen Leistung verbessert.With the hot water tank according to the invention, comfort is reduced by war times until sufficient hot water is available for larger taps avoided. This improves especially in the case of memories with relatively small content Heat exchange clearly. In a simple manner, the present operations can levels are recorded precisely. Even retrofitting existing systems is easy possible because the entire arrangement, including the necessary regulation, additional Lich and can be built independently. With the volume remaining the same Performance improved.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:The drawing shows an embodiment of the invention. It shows:

Fig. 1 Die Durchströmung eines Warmwasserspeichers während des normalen Aufheiz vorganges, ohne oder nur mit geringer Warmwasserentnahme, und Fig. 1 The flow through a hot water tank during the normal heating process, with little or no hot water withdrawal, and

Fig. 2 die Durchströmung eines Warmwasserspeichers bei einer dauerhaften Warmwas serentnahme. Fig. 2, the flow through a hot water tank with a permanent warm water removal.

Der Warmwasserspeicher besteht aus einem Speicherbehälter 1, einem unteren Einlauf 2 für die Kaltwasserzufuhr und einem oberen Auslauf 3 zur Entnahme von warmem Was ser. Ein Wärmetauscher 4 in Form einer Rohrschlange erstreckt sich über fast den ge samten Innenraum des Warmwasserspeichers von oben nach unten. Über einen Wärme trägerkreislauf 5 ist er mit dem Vor- und Rücklauf 6, 7 einer Wärmequelle 8 verbunden. Ein Vier-Wege-Umschalltventil 9 befindet sich im Wärmeträgerkreislauf 5 und sorgt dür eine Durchströmung des Wärmetauschers 4 in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebs zustandes, d. h. wahlweise von unten oder von oben her. Dieser wird mit vorzugsweise drei Temperaturfühlern 10 in verschiedenen Zonen des Speichers und/oder einem Strö mungsschalter 11 am Einlauf 2 von einer Regeleinrichtung 12 ermittelt.The hot water tank consists of a storage tank 1 , a lower inlet 2 for the cold water supply and an upper outlet 3 for the removal of warm water. A heat exchanger 4 in the form of a coil extends over almost the entire interior of the hot water tank from top to bottom. Via a heat carrier circuit 5 , it is connected to the supply and return 6 , 7 of a heat source 8 . A four-way Umschalltventil 9 is located in the heat transfer circuit 5 and ensures a flow through the heat exchanger 4 depending on the current operating state, ie either from below or from above. This is preferably determined with three temperature sensors 10 in different zones of the memory and / or a flow switch 11 at the inlet 2 by a control device 12 .

Claims

1.Hot water storage tank, in particular consisting of a vertically aligned storage tank, an upper outlet for hot water extraction, a lower inlet for cold water supply, at least one temperature sensor for recording the hot water temperature and a heat exchanger, which extends over most of the interior from above extends below and is connected via a heat transfer circuit to the supply and return flow of a heat source, characterized in that the heat exchanger ( 4 ) is connected to the heat source ( 8 ) via a four-way switch valve ( 9 ) in the heat transfer circuit ( 5 ) and, depending on the current operating state, flows through either from below or from above.

2. Hot water tank according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 4 ) during normal Aufheizvor ganges, with no or only with little hot water, is flowed through from below.

3. Hot water tank according to claims 1 and 2, characterized in that the heat exchanger ( 4 ) is flowed through from above during a permanent hot water withdrawal.

4. Hot water tank according to claims 1 to 3, characterized in that preferably three temperature sensors ( 10 ) for detecting the hot water temperature in different areas on the storage tank ( 1 ) are introduced.

5. Hot water tank according to claims 1 to 4, characterized in that a flow switch ( 11 ) for detecting a warm water extraction at the lower inlet ( 2 ) or upper outlet ( 3 ) is attached.

6. Hot water tank according to claims 1 to 5, characterized in that a control device ( 12 ), preferably the Regelein direction of the heat source, evaluates the present operating state and controls the four-way switch valve ( 9 ).

7. Hot water tank according to claims 1 to 6, characterized in that the heat exchanger ( 4 ) is provided in the upper region with a larger heat transfer surface than in the lower region.