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Warmwasserbereiter Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserbereiter
mit im Speicherwasser befindlichem Wärmeaustauscher mit einer Wärmeaustauschbatterie
für die Brauchwassererwärmung, wobei der Wärmeaustauscher in einem senkrecht angeordneten
Durchflusskanal mit je einer im Abstand von dem Boden und Deckel des Warmwasserbereiters
endabschnittsseitig ausgebildeten Bin- und Auslaßöffnung angeordnet ist, Brauch-
und Speicherwasser,Vor- und Rücklaufanschlüssen und einer Regeleinrichtung zur Begrenzung
der Brauchwasservorlauftemperatur.
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Bei einem bekannten Warmwasserbereiter dieser Art wird dessen Wärmeaustauscher
ständig von dem an seiner Aussenseite befindlichen heißen Speicherwasser beaufschlagt.
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Die Regelung der Brauchwasservorlauftemperatur erfolgt dadurch, dass
ausserhalb des Warmwasserbereiters in der Brauchwasservorlaufleitung ein Mischventil
angeordnet ist, über das mit Hilfe einer Pumpe Kaltwasser dem heißen Vorlaufbrauchwasser
zugemischt werden und dieses so auf eine Vorlauftemperatur von z.B. 55 0C begrenzt
werden kann. Diese Temperaturbegrenzung ist erforderlich, um an den Brauchwasserzapfstellen
die Gefahr von Verbrühungen auszuschliessen.
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Nachteilig bei dieser Art der Brauchwasservorlauftemperaturregelung
ist, dass ausserhalb des eigentlichen Warmwasserbereiters eine besondere Pumpe,
Regeleinrichtungen und Beipassleitungen im Brauchwaserrohrsystem angeordnet werden
müssen. Die bereits bei ca. 50 0C beginnende Ausscheidung von Wasserstein im Brauchwasser
verstärkt sich mit höherer Temperatur, da das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht gestört
wird. Ein verstärkter Ausfall vn Kalziumkarbonat ist die Folge, was besonders bei
Verwendung von Speichern mit hohen Temperaturen zur Verengung der Rohrleitungsquerschnitte
in der Wärmeaustauscherbatterie oder gar zu deren Verstopfung führen kann. Es ist
deshalb erforderlich, die Rohre der Wärmeaustauscherbatterie in zeitlichen Abständen
zu reinigen, will man bei einer Warmwasserbereitung mit hohen Speicherwassertemperaturen
dem Brauchwasser vor Eintritt in den Wärmeaustauscher nicht ein wassersteinlösendes
Mittel zusetzen.
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Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, die genannten Nachteile
zu vermeiden. Die Ausscheidung von Wasserstein bei hohen Speicherwassertemperaturen
soll bei Verzicht auf dem Brauchwasser zuzusetzende Mittel verringert sowie der
Warmwasserbereiter mit integrierter Brauchwasservorlauftemperat-urregeleinrichtung
als geschlossenes Aggregat ausgebildet werden, bei dem zusätzliche Mischeinrichtunen
im Brauchwasserverteilungsnetz zur Begrenzung der Brauchwasservorlauftemperatur
zwecks Verhinderung von Verbrühungen an den Zapfstellen nicht erforderlich sind.
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Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass der
Wärmeaustauscher im Bereich des gegenüber der Speichervorlauf temperatur kalten
Speicherwassers angeordnet und die Warme aus tauscherbatterie brauchwasservorlauftemperaturabhängig
mit einer zeitlich variablen Menge heißen Speicherwassers beaufschlagbar ist. Der
Wärmeaustauscher ist an dem im kalten Speicherwasser bebefindlichen Endabschni tt
eines Durchflusskanals unter einem waagerechten Trennblech angeordnet, das unter
der Ebene des Speicherwasserrücklaufstutzens mit einem Randspalt zur Behälterwand
des Warmwasserbereiters ausgebildet ist. Der dem Wärmeaustauscher entgcgengesetztp
Endabschnitt des Durchflusskanals ist im Bereich heißen Speicherwassers befindlich
und als mit dem Behälterdeckel verbundener
und aus diesem herausragender
Stutzen aus,ebildet.
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Dieser Stutzen ist mittels eines Kanalabschnittes mit einem weiteren
auf dem Behälterdeckel angeordneten Stutzen verbunden, durch den heißes Speicherwasser
mittels einer Pumpe durch ein Regelventil zum Wärmeaustauscher führbar ist. In dem
Brauchwasservorlaufstutzen ist ein mit einem Regler verbundener Temperaturfühler
angeordnet. Der Regler ist über ein Verbindungskabel mit der Stelleinrichtung des
Regelventils verbunden, wobei die Stelleinrichtung mittels eines weiteren Verbindungskabils
mit der Antriebseinrichtung der Pumpe in Wirkverbindung steht.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist parallel zur Pumpe
ein Beipasskanal mit einer Drosseleinrichtung angeordnet und mit dem zwischen den
genannten Stutzen befindlichen Kanalabschnitt in Strömungsrichtung vor dem Regelventil
und der Pumpe verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Trennblech mit einem Stoff
geringer Wärmeleitfähigkeit beschichtet oder aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit
hergestellt. Der unterhalb des Trennbleches befindliche Abschnitt des Durchflusskanals
und der Mantel des Wärmeaustauschers ist mindestens bis zur durch das Umlenkblech
gebildeten Ebene mit einem Mittel geringer Wärmeleitfähigkeit versehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt den 1 den Warmwasserbereiter in einer Seitenansicht im Schnitt, Fig. 2
den oberhalb des Behälterdeckels befindlichen Kanalabschnitt mit Beipass in einer
Seitenansicht im Schnitt Nach Fig. 1 besteht der Warmwasserbereiter 10 aus einem
Behälter, dem das heiße Speicherwasser 13 über einen Speicherwasservorlaufstutzen
11 zugeführt wird. Das kalte Speicherwasser 14 wird über den Speicherwasserrücklaufstutzen
12 aus dem Warmwasserbereiter Io entfernt. Behältermantel 7, Behälterboden 8 und
Behälterdeckel 9 sind mit einer Isolierschicht 6 aus z.B. Stein- oder Glaswollematten
versehen, die mit einer Holzleistenv'erkleidung oder einem Blechmantel abgedeckt
sind. Unterhalb des SpeicElerwasserrücklaufstutzens 12 ist ein waagerechtes Trennblech
15 unter Ausbildung einer Randspalt 16 zum Behältermantel 7 angeordnet. Unter dem
Trennblech 15 befindet sich ein Wärmeaustauscher 20, der mit einem Durchflusskanal
la verbunden lstF der durch das Trennblech 15 zu einem Stutzen 19S im Behälterdeckel
9 geführt ist. Der Stutzen 191 ist mittels eines Kanaiabschnittes 192 mit einem
weiteren am BehaLterdeckel 3 ausgebildeten Stutzen 19 verbunden.
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In dem Wärmeaustauscher 2o befindet sich eine Wärme aus tausciierbatterie
22 zur Erwarmung des Brauchwassers, deren Vor- und Rücklauf anschlüsse zu im unteren
Bereich des Behältermantels 7 angeordneten Brauchwasservor- us,d rücklaufstutzen
25,24 geführt sind. Die Wärmeaustauscherbatterie 22 ist aus spiralgebogenen Kupferrohren
ausgeführt, die mit flächenvergrössernden Kippen versehen sind und so in einem Zirkulationsmantel
untergebracht, dass eine hohe Wärmedurchgangszahl erreicht ird. Dabei wird gleichzeitig
das Speicherwasser kräftig abgekühlt während es den Wärmeaustauscher passiert. Das
aussensei tig frei zirkulierende Heizwasser überträgt seine Wärme auf das innerhalb
der Rohrschlingen erzwungen zirkulierende Brauchwasser mit höchsten k-Zahlen. Die
Rippen auf den Schlingen der Rohre der Wärmeaustauscherbatterie 22 sind durch einen
speziellen Walzprozess aus dem WandmateriaL der Warneanstauscherbatterierohre geformt,
wodurch eine ausserordentlich gute Wärmeleitung zwischen den Rippen und den Rohrwänden
erzielt wird.
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In dem Kanalabschnitt 192 ist eine Pumpe 3o und ein Regelventil 33
mit Stelleinrichtung 34 vorgesehen, wobei die Stelleinrichtung 34 mittels Verbin@ungskabel
32,35 mit der Antriebseinrichtung der P@@pe 3o und dem Regler 26 in Wirkverbindung
steht, dessen als Temperaturfühler ausgebildeter Messwert@@fnehmer 261 in dem Erauchwasservorlaufstutzen
25
angeordnet ist. Verändert sich bei einer Brauchwasserzapfung der vorgewählte Sollwert
der Brauchwasservorlauftemperatur, wird die Menge des den Wärmeaustauscher 20 durch
den Durchflusskanal 18 zugeführten heißen Speicherwassers 13 durch Betätigung der
Stelleinrichtung 34 des Regelventils 33 und der Pumpe 30 dem Bedarf angepasst.
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Wenn beispielsweise die tatsächliche Brauchwasservorlauftemperatur
unter den Sollwert sinkt, wird das Regelventil 33 etwas öffnen, so dass die Pumpe
30 mehr heißes Speicherwdsser 13 durch die Wärmeaustauscherbatterie 22 des Wärmeaustauschers
20 fördern kann. Steigt die Brauchwasservorlauftemperatur dagegen über den Sollwert,
wird die dem Wärmeaustauscher 20 durch den Durchflusskanal 18 zugeführte Menge heißen
Speicherwassers 13 durch Drosseln des Regelventils 33 verringert. Bei Erreichen
einer ventilabhängig größten Drosselung des Regelventils 33 schaltet die Pumpe 30
ab und kann bei Öffnen des Regelventils 33 wieder über eine Folgeschaltung durch
die Stelleinrichtung 34 mit eingeschaltet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, parallel zur Pumpe 30 einen Beipass
40 mit einer Drosseleinrichtung 41 derart vorzusehen, dass der Beipass 40 mit den
Kanalabschnitten 192 in der Nähe des Saugstutzens der Pumpe 30
und
im Bereich des Kanal abschnittes 192 zwischen Druckstutzen der Pumpe 30 und dem
Regelventil 33 verbunden ist. Hierdurch wird vermieden, dass sich der Betriebspunkt
der Pumpe 30 durch Drosselung der Fördermenge infolge Betätigungdes Regelventils
33 in grossem Umfang verschiebt, da die nicht durch das Regelventil ,33 förderbare
Menge heißen Speicherwassers 13 über den Beipass 40 wieder zur Pumpe 30 gesogen
wird.
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Über dem Trennblech 15 bildet sich eine Mischzone 17 aus kaltem und
heißem Speicherwasser 14,13 aus, deren Stärke von der Belastung des Warmwasserbereiters
durch Brauchwasserzapfung abhängt. Zur Verhinderung einer Erwärmung des unterhalb
des Trennbleches 15 befindlichen kalten Speicherwassers 14 durch das Wasser in der
Mischzone 17 kann das Trennblech 15 mit einem Wärmedämmittel 151 isoliert werden.
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Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Wärmeaustauschers 20 ist es ferner
zweckmässig, den Abschnitt des Durchflusskanals 18 zwischen Trennblech 15 und Wärmeaustauscher
20 sowie dem MantelMdes Wärmeaustauschers 20 mindestens bis zu der durch das Umlenkblech
202 gebildeten Ebene mit einem Wärmedänaittel 151 zu isolieren, damit ärmeverluste
zwischen heißem Speicherwasser 13 und dem kalten Speicherwasser 14 unterhalb des
Trennbleches 15 verringert werden.
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- Patentansprüche -