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Beschreibung Warmwasserbereiter.
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Die Erfindung betriffteinen Warmwasserbereiter mit einem als geschlossenes
Druckgefäß ausgebildeten Speicher für Brauchwarmwasser und wenigstens einer den
Speicher über eine gemeinsame, warmeaustauschende Trennwand erwärmenden und ebenfalls
als geschlossenes Druckgefäß ausgebildeten Heißwasserkammer, deren Wasserinhalt
von einer Wärmequelle, z.B. einer oder mehreren in die Heißwasserkammer hineinragenden
elektrischen Heizpatronen, Wärme zugeführt wird, wobei der Speicher mit einer mit
konventionellen Ventilorganen versehenen Zuführungsleitung für Kaltwasser sowie
mit einer an die Zapfstellen angeschlossenen Entnahmeleitung für Braucliwarmwasser
ausgerüstet ist und wobei zwischen der Heißwasserkammer und einer Anschlußstelle
im Brauchwasserkreis zwischen den Vcntil rganen und den Zapfstellen eine Verbindung
vorgcsehen ist.
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Derartige durch elektrische Heizpatronen über das Wasser eines getrennten
Systems und eine wärmeaustauschende Trennwand indirekt erwärmte Warmwasserbereiter
wurden bereits vorgeschlagen, um die Nachteile zu vermeiden, die mit der direkten
elektrischen Erwärmung von Brauchwasser verknüpft sind, Bei der DireRserwarmung,
d.h. wenn die elektrischen Heizpatronen mit de im Speicher befindlichen Brauchwarmwasser
in direktem Kontakt angeordnet sind, bestehen nämlich gruße Probleme, falls das
Wasser solche Substanzen wie Kalk enthalt, welche allmahlich ausgeschieden und auf
den wärmeabbebenden Oberflächen der elektrischen Heizpatronen abgelagert
werden
und dadurch oft eine so betrachtliche VerschIechterung der Wärmeübertr&gung
auf das Brauchwarmwasser verursachen, daß die Heizspiralen der eleifrischen Heizpatronen
überhitzt werden und abbrennen. Eine elektrische Heizpatrone kann infolge von Ausscheidungen
und Belägen auch auf andere Weise beschädigt werden. Ein aggressives Brauchwasser
kann die Hülle der elektrischen Heizpatronen angreifen, was zu Lecks und Aufsprengungen
führen kann.
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Es wurde deshalb die indirekte Erwärmung des Speichers, bei der das
Wasservolumen im Bereich der elektrischen Heizpatrone beim Abzapfen von Brauchwarmwasser
nicht umgesetzt wird, vorgeschlagen und auch in der Form angewendet, daß'der Warmwasserbereiter
doppelwandig ausgeführt und zwischen den Wandungen mit elektrischen Heizorganen
versehen wurde. Diese Lösung ist jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet, vor allem
insofern, als ein separates - offenes oder geschlossenes - Ausdehnungsgefäß für
das zwischen den Wandungen befindiiche Wasservolumen erforderlich war. Die Lösung
wurde daher kompliziert und kostspielig, teilweise auch aufgrund der notwendigen
Einrichtungen zur Kontrolle des Wasserniveaus, für die Nachfüllung usw. in diesem
vollkommen getrennten Heißwassersystem für das-Wärmemeaium zur Erwärmung des Speicherinhaltes
an Brauchwarmwasser.
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Ziel der Erfindung ist es, für einen Warmwasserbereiter, der für
die indirekte Erwärmung des Brauchwarmwassers eingerichtet ist, eine Lösung anzugeben,
welche die oben erwähnten Nachteile eliminiert. Das angestrebte Resultat, d.h. eine-einfache
und weniger kostspielige Lösung ohne Ausdehnungsgefäß für das als iiärmemedium dienende
Heißwassersystem und ohne komplizierte Einrichtungen für die Niveaukontrolle und
Nachfüllung, wird erhalten, indem der Warmwasserbereiter gemäß den nachfolgenden
Patentansprüchen ausgeführt wird.
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Einige Ausfühlungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der -beiliegenden Zeichnungen naher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch im Vertikalschnitt eine erste Ausführangsform.
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Fig. 2 zeigt in entsprechender Weise eine zweite Ausführungsform.mit
anders ausgebildeter Heißwasserkammer und anderer Verbindung zwischen Heißwasserkammer
und Brauchwassersystem.
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Fig. 3 zeigt in gleicher Weise eine dritte Ausführungsform, die sich
von der unmittelbar vorhergehenden im Hinblick auf die genannte Verbindung unterscheidet.
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Fig. 4 zeigt eine vierte, weiter verbesserte Ausführungsform.
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Der Warmwasserbereiter nach den Fig. 1 bis 3 weist ein Magazin bzw.
einen Speicher 1 für Brauchwarmwasser auf. Dieser Speicherl ist von einem im wesentlichen
zylindrischen Behälter 2 gebildet, der in Fig. 1 stehend und in den Fig. 2 und 3
liegend dargestellt ist.
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Eine elektrische Heizpatrone 3 ist in eine Heißwasserkammer 4 hineinragend
angeordnet, deren Wasservolumen bei der Abzapfung von Warmwasser in dem an den Bereiter
angeschlossenen, nicht dargestellten Braudhwarmwassersystem nicht umgesetzt wird.
Diese Heißwasserkamrer 4 weist tine mit dem Speicher 1 gemeinsame Trennwand auf,
durch welche eine Wärmeübertragung vom Heißwasser der Kammer 4 auf das Brauchwasser
im Speicher 1 erfolgt, um das letztgenannte auf die erforaerliche Temperatur zu
erwärmen. Gemäß Fig. 1 ist die Heißwasserkammer 4 unterhalb des Speichers 1 als
ein an die untere Stirnwand des Speicherbehälters 2 angefügter, z.B. angeschweißter,
Behälter 6 angeoXånet, dessen obere Begrenzungswand von der in diesen Keißwasserbehälter
6 hineinragenden Stirnwand des Speicherbehälters 2 gebildet ist, so daß die Stirnwand
des Speicherbehlter: und ein Stück von dessen Mantel die Gemeinsame Trennwand 5
bilden.
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Gemäss den Fig. 2 und 3 besteht die Heisswasserkammer 4 aus einem
tief liegenden, im wesentlichen zylindrischen Behälter 7, der die elektrische Heizpatrone
3 umgibt und in den Speicherraum hineinragt, so dass der hineinragende Teil des
Behälters 7 die gemeinsame Trennwand 5 bildet.
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Der Speicher 1 ist in üblicher Weise mit einer Zuführungsleitung
8 für Kaltwasser versehen, die über herkömmliche Ventilorgane 9, u. zw.
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gewöhnlich Absperr-, Rückschlag-, Sicherheits- und Unterdruckventile,
an ein Verteilernetz für Kaltwasser angeschlossen ist, das durch den Pfeil- 10 symbolisiert
ist. Vom Speicher führt, wie üblich, eine Entnahmeleitung 11 das Brauchwarmwasser
zu nicht gezeigten Zapfstellen.
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Zwischen der Heisswasserkammer 4 und irgendeiner Stelle im Bralichwarmwa
s s erkr ei s ist eine Verbindung 12, 13 oder 14 (Fig. i, 2.
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bzw. 3) angeordnet, um dem Wasser in dieser Kammer Expansions- und
Kontrakhonsmöglichkeiten zu bieten, u. zw. ohne die Gefahr einer Umsetzung des betreffenden
Wasservolumens beim Abzapfen von Brauchwarmwasser und ohne die Gefahr einer Zirkulation
infolge der Erwärmung.
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Gemäss Fig. i besteht die Verbindung 12 aus einer Rohrleitung vom
Bodenbereich der Kammer 4 zur Zufiihrungsleitung 9 für das Kaltwasser.
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Gemäss Fig. 2 besteht die Verbindung 13 aus einer Rohrleitung vom
Bodenbereich der Kammer 4 zum Entnahmerohr 11 für das Brauchw2rmwasser.
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Gemäss Fig. 3 besteht die Verbindung 14 aus einer Rohrleitlrng vom
Bodenbereich der Kammer 4 zu einem ziemlich hoch gelegenen Niveau im Speicher i.
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In sämtlichen Fällen wird eine Expansions- und Kontraktionsmöglichkeit
für das in der Kammer 4 befindliche Wasser erhalten, ohne das ein separates Ausdehnungsgefäss
angeordnet werden muss.
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Die VerbilaSungsrohr 1Z, 13 und 14 sind so dimensionert, dass deren
Hohlraumvolumen den bei vorkommenden Ten4eratur schwankungen
in
der Kammer 4 entstehenden Volumensunterschied des Wassers aufnehmen kann. Hiedurch
wird eine Zumischung von Wasser aus dem Verbrauchskreis ausgeschaltet.
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Durch die beschriebene Anordnung wird jeder Bedarf an zusätzlicher
Sicherheitsausrüstung zur Aufnahme der Drucksteigerung bei Erwärmung eliminiert.
Das zu den herkemmlichen Ventilorganen 9 gehörende Sicherheitsventil 15 (Fig. 1)
kommt auch diesem Bedarf entgegen.
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Es sind auch keinerlei Organe für die Niveaukontrolle in der Kammer
4 oder für die Nachfüllung auf das gewünschte Niveau erforF derlich. Bevor der Warmwasserbereiter
in Betrieb genommen wird, wird die Kammer 4 gleichzeitig mit dem Speicher 1 aus
der Zuführungsleitung 8 gefüllt, u.zw. ohne andere besondere Maßnahmen, als das
Öffnen eines im oberen Teil der Kammer 4 angeordneten EntlüStunH ventils 16, das
nach der vollständigen Füllung der Kammer wieder gesperrt wird.
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Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, die Verbindung 14 von der Kammer 4 in
den Speicher 1 mündet, ist es auch möglich, vollständige Garantie gegen das Eindringen
von Wasser in die Kammer 4 aus dem Verbrauchskreis zu gewährleisten, indem - wie
in Fig. 3 mit ssrichpunktlerten Linien angedeutet - um die Mündung der Verbindungsleitüng
14 im Speicher ein nachgiebiges Organ, z.B. eine Membran, eie Blase 17 od.dgl. aus
elastischem Material, angeordnet wird, um die Volumenanderungen des in der Kammer
4 befindlichen Wassers aufzunehmen. Unter Verwendung eines solchen flüssigkeitsdichten,
nachgiebigen und vorzugsweise elastischen Organes wäre es auch möglich, die Verbindung
zwischen der Kammer 4 und dem Speicher 1 bei sehr gerinCcr Lange direkt auf einem
Teil der gemeinsamen Trennwand 5 anzuordnen, wie dies in Fig. 3 bei 18 angedeutet
ist.
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Fig. 4 betrifft ebenfalls eine Verbesserung hinsichtlich der Sicherheit
gegen Zumischung von Frischwasser aus dem Speicher zum Wasservolumen index Heißwasserkammer
und gibt eine Lösung an, welche die Anordnung des oben genannten Hohlraumvolumens-
der Verbindung gestattet, ohne die Installationsarbeit zu erschweren.
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Der Warmwasserbereiter nach Fig. 4 weist ebenso wie die bereits beschriebenen
einen Speicher 21 für Brauchwarmwasser sowie eine -Heißwasserkammer 22 auf, deren
Flüssigkeitsvolumen durch ein elektrisches Heizelement 23 erwärmt wird. Ein im wesentlichen
zylindrisches Druckgefäß 24 stellt den Hauptteil des Bereiters dar.
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Das Druckgef>ß weist aus einfachem Stahlblech bestehende Stirnwände
auf, ist jedoch im übrigen doppelwandig ausgeführt, so daß eine ringförmige Kammer
25 erhalten wird, oie einen Teil der Heißwasserkammer 22 bildet und durch den flüssigkeitsdicht
angeschlossenen inneren Mantel 26 vom Speicher 21 getrennt ist. Der Mantel 26 ist
auf beiden Seiten dem gleichen Druck ausgesetzt und deshalb aus dünnem Blech, z.B.
Stahlblech oder Kupferblech, hergestellt und dient als wärmeübertragendes Organ
zwischen dem Heißwasser im ringförmigen Teil 25 der Kammer 22 und dem Brauchwarmwasser
im Speicher 21.
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Die tIei.Swasserkamper 22 besteht neben dem ringförmigen Teil 2r
auch noch aus einem außen am Zylindermantel des Druckgefäßes 24 angeordneten Teil
27, der über einige in ungleicher Höhe angeordnete Öffnungen 28 des Zylindermantels
mit dem ringförmigen Teil 25 kommuniziert. Der Teil 27 ist dabei von einer direkt
auf dem Zylindermantel des Druckgefäßes 24 angebrachten Kappe 29 gebildet, in welche
das elektrische Heizelement 23 zwecks Erwärmung des im Teil 27 befindlichen Wassers
und Umwälzung desselben durch den Teil 25 und über die Öffnungen 28 hineinragt.
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Der Speicher 21 wird in üblicher Weise an seinem unteren Ende mittels
einer ZuSührúngsleitung 30 mit Kaltwasser gespeist, um die Entnahme von Brauchwarmwasser
vom oberen Ende des Speichers durch die ebenfalls in herkömmlicher Weise angeordnete,
zu den Zapfstellen führende Leitung 31 zu kompensieren.
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Um dem Heißwasser ohne Durchmischung desselben die Möglichkeit zur
Expansion und Kontraktion zu geben, ist der Teil 27 der Heißwasserkammer 22 an den
Speicher 21 über eine Verbindung 32 angeschlossen, die ein inneres Hohlraumvolumen
hat, das groß genug ist, um die Volumenveränderung des Wassers in der Heißwasserkammer
25 bei dessen Erwärmung von einem vorausbestimmten unteren auf ein vorausbestimmtes
oberes Temperaturniveau aufnehmen zu können.
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Die Verbindung 32 besteht -aus einer Rohrleitung 33 vom Boden der
Kappe 29 und einem im Flüssigkeitsraum des Speichers angeordneten Behälter 34. Die
Rohrleitung 33 mündet mit ihrem oberen Ende in den Behälter 34 und die Mündung des
Behälters in den Speicher ist von einer oder mehreren Öffnungen 35 im Boden des
Behälters gebildet. Das erwähnte Hohlraumvolumen wird somit zu einem Teil vom Inneren
des Behälters 34 gebildet. Die Querschnittsfläche des Eeh21ters ist wesentlich größer
als die der Rohrleitung 33 oder die Querschniitsfläche der Öffnung bzw. Öffnungen
35.
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Der Hauptteil des zur Ausdehnung und Zusammenziehung des in der Heißwasserkammer
25 befindlichen Wassers vorgesehenen Hohlraumvolumens in der Verbindung 32 kann
mit Vorteil vom behalter 3" gebildet werden, wodurch die Vebindung 32 eine sehr
kompakte Form erhält.
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Die IZohrleitung33 ist zwischen der Kappe 29 und dem Behäter 34 nach
unten gezogen, um einen Sack zu bilden, der die Gefahr der entstehung einer thermischen
Zirkulation in der llohrleitung herabsetzt.
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Die Anordnung des Behälters 34 innerhalb des Speichers 21 stellt
eine im Hinblick auf die Installation des Bereitero einfachere und reinere Lösung
dar, als wenn der Behälter außerhalb des Bereiters angeordnet ist. Wenn die rohrleitung
33 ausreichend groß ist, um die Volumenveränderung innerhalb der normalerweise vorkommenden
Temperaturgrenzen aufzunehmen, wird durch den Behälter 34 eine bedeutende Sicherheit
gegen Wasseraustausch zwischen der Heißwasserkammer und dem Speicher erzielt.
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Die verhältnismäßig große Querschnittsfläche des Behälters gestattet,
sofern der Hauptteil des Hohlraumvolumens in dön Behälter.veigt ist, daß die normale
Volumenveränderung innerhalb ziemlich nahe beisammen liegender oberer und unterer
Niveauhöhen im Behälter aufgenommen werden kann. Die Querschnittsverringerung in
der Rohrleitung 33 und der Öffnung bzw. Öffnungen 35 setzt die Gefahr eines thermisch
bedingten Austausches von Wasser herab.
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Die Rohrleitung 33 kann im Gegensatz zu, dem in der Figur Gezeigten
auch von oben her an den Behälter 34 angeschlossen sein und direkt durch dessen
obere Wandung einmünden. Hiebei kann die Rohrleitung, falls dies aus herstellung
stechnischen Gründen vorzuziehen ware, zum größten Teil außerhalb des Bereiters
verlegt sein.
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Die Erfindung ist oder in den erwähnten noch in irgendwelchen anderen
Gesichtspunkten auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern kann im Rahmen der Patentansprüche variiert werden.