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Brauchlfasseropeicher Die Erfindung betrifft einen Brauchwasserspeicher
mit einem Wärmetauscher für den Durchfluß eines Wärmeträgers sowie mit einer elektrischen
Heizung.
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In bekannten Brauchwasserspeichern dieser Art wird das Brauchwasser
wahrend des Winterbetriebs mit Hilfe des Wärmetaußchers erwärmt. Hierzu ist dieser
von einem Wärmeträger, der einem Fernheizungsnetz entnommen oder in einem Heizkessel
erhitzt ist, darchströmt. Im Sommerbetrieb dagegen, wenn Fernheizung oder Heizkessel
wegen der nicht erforderlichen Raumbeheizung außer Betrieb sind, wird das Brauchwasser
mittels der elektrischen Heizung erwärmt. In diesem Falle besteht die Gefahr, daß
der Wärmetauscher dem Brauchwasser Wärme entzieht und diese selbst bei abgestellten
Wärmeträger-Umwälzpumpen infolge innerer Rohrzirkulationen an das Fernheizungsnetz
bzw. den Heizkessel abgibt. Die gleiche Gefahr besteht auch beim Anschluß des Wärmetauschers
an einen Solarkollektor falls eine gewisse Teilerwärmung des Brauchwassers erzielt
werden soll, während die elektrische Heizung das Brauchwasser auf die vorgesehene,
höhere Brauchwassertemperatur nachweist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brauchwasserspeicher
der genannten Art so auszubilden, daß Wärmeverluste durch Rückentladungen auch ohne
den Einsatz von Absperrorganen mit Sicherheit vermieden sind. Darüber hinaus soll
die Ausbildung einfach und somit preiswert, betriebssicher und den üblichen betrieblichen
Gegebenheiten gewachsen sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun darin, daß der Wärmetauscher
unterhalb der von der elektrischen Heizung aufheizbaren Speicherraum-Zone angeordnet
ist. Der Wärmetauscher befindet sich also in einem solchen Bereich des Brauchwassers,
der von der elektrischen Heizung nicht erwärmt werden kann und somit eine Rückentladung
ausgeschlossen ist. Denn eine Zirkulation des erwärmten und somit spezifisch leichteren
Brauchwassers zum tieferliegenden Wärmetauscher ist nicht möglich und ein Wärmetransport
durch Wärmeleitung ist wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Wassers extrem
langsam und daher nicht von praktischer Bedeutung.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Brauchwasserspeichers gestattet
zudem, zur schnellen Aufheizung des Brauchwassers eine elektrische Heizung zu verwenden,
deren Anschlußleistung größer als 2 kW ist, ohne mit den Tarifbestimmungen der den
Heizstrom liefernden Elektrizitätswerke in Konflikt zu kommen.
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Diese Bestimmungen sagen nämlich aus, daß die mit Anschlußleistungen
größer als 2 kW erzeugte Wärme nicht ohne Genehmigung und nur gegen hohe Beleitstellungskosten
für Raunieizzwecke verwendet werden darf. Dies wäre möglich, wenn dem Brauchwasser
mittels des Wärmetauschers Wärme entzogen, über den Wärmeträger dem angeschlossenen
Heizkessel zugeführt und von hier den Raumheizkörpern zugeleitet werden könnte.
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Normalerweise ist in einem Brauchwasserspeicher jeweils nur ein Wärmetauscher
und eine elektrische Heizung angeordnet, es ist jedoch auch möglich und innerhalb
des Rahmens der Erfindung, mehrere Wärmetauscher und/oder elektrische Heizungen
einzubauen.
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Um das Speichervolumen möglichst gut auszunutzen, ist es vorteilhaft,
daß sich die Speicherraum-Zone möglichst über die gesamte oder wenigstens nahezu
gesamte Höhe des Speicherraums erstreckt.
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Befindet sich der Wärmetauscher hierbei im Speicherraum, so besteht
eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, daß der vorzugsweise
flach, d.h. mit geringer Höhe, ausgebildete Wärmetauscher in unmittelbarer Nähe
des Speicherraum-Bodens angeordnet ist und sich die elektrisch aufheizbare Speicherraum-Zone
darüber anschließt.
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Um in diesem Falle eine gute Ausnutzung des Speichervolumens zu erreichen
und gleichzeitig jedoch eine direkte Wärmeabgabe der elektrischen Heizung an den
Wärmetauscher zu vermeiden, ist es empfehlenswert, wenn die elektrische Heizung
mit geringem, jedoch eine unmittelbare Beaufschlagung des Wärmetauschers vermeidenin
Abstand vom Wärmetauscher angeordnet ist, Dieser Abstand beträgt vorzugsweise etwa
5 bis 10 cm.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dann gegeben,
wenn zwischen elektrischer Heizung und Wärmetauscher eine Abschirmung, vorzugsweise
als Blechschirm, angeordnet ist
Hierdurch ist ein sehr enger Zusammenbau
dieser beiden Teile möglich, ohne die Gefahr der Wärmeabgabe der elektrischen Heizung
an den Wärmetauscher. Gleichzeitig kann diese Abschirmung die Funktion der üblicherweise
in solchen Brauchwasserspeichern angeordneten Verteiler für das eintretende, kalte
Brauchwasser übernehmen.
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In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt und zwar zeigen Fig. 1 einen stehenden Warmwasserspeicher mit im Speicherraum
erfindungsgemäß angeordnetem Wärmetauscher, Fig. 2 ebenfalls einen stehenden Warmwasserspeicher
mit im Speicherraum erfindungsgemäß angeordnetem Wärmetauscher und einer außerhalb
des Speicherraums angeordneten elektrischen Heizung und Fig. 3 einen liegenden Warmwasserspeicher
mit einer im Speicherraum angeordneten elektrischen Heizung sowie einem außerhalb
liegenden Wärmetauscher.
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Die Warmwasserspeicher 1 bis 3 weisen jeweils einen Speicller raum
4 auf, an dessen tiefster Stelle jeweils die Kaltwasserleitung 5 und an deren höchster
Stelle die Warmwasserleitung 6 angeschlossen ist.
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Gemäß Figur 1 ist im Bodenbereich des stehenden, im Querschnitt runden
Brauchwasserspeichers 1 ein Wärmetauscher 7 in Form einer Heizschlange eingebaut
mit nach außen -gefülirtem Vorlaufanschluß 8 sowie Rücklaufanschluß 9. Diese Anschlüsse
sind mit einem Heizkessel verbunden, um den Wärmetauscher 7 mit einem Wärmeträger,
wie Heizwasser, zu versorgen. Oberhalb des Wärmetauschers 7 ist die elektrische
Heizung 10 in Form eines Heizstabes waagerecht angeordnet, dessen elektrischer Anschluß
11 ebenfalls nach außen geführt ist. Zwischen elektrischer Heizung 10 und Wärmetauscher
ist
eine Abschirmung 18 in Form eines Blechschirmes angeordnet, der den Wärmetauscher
7 vor unmittelbarer Beaufschlagung durch den Heizkörper 10 sclLützt. Ein solcher
Blechschirm ist jedoch nur bei sehr engem Zusammenbau von Heizkörper 10 und Wärmetauscher
7 erforderlich. Selbstverständlich ist bei dem Einbau dieses Blechschirmes zu beachten,
daß genügend Durchtrittsquerschnitt vorhanden ist zum beheizten Wärmetauscher 7
für das während der Erwärmung des Brauchwassers im Speicherraum 4 zirkulierende
Brauchwasser. Das Abschirmblech kann zudem das üblicherweise in der Nähe des Kaltwasseranschlusses
5 in Brauchwasserspeichern vorgesehene Verteilblech für das eirtretende Kaltwasser
ersetzten.
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Im Winterbetrieb, wenn der Heizkessel in Betrieb ist, zirkuliert der
dort erhitzte Wärmeträger durch den Wärmetauschef 7 und erwärmt das im Speicherraum
4 enthaltene Brauchwasser.
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Im Sommerbetrieb, wenn kein heißer oder in einem Solarkollekt9r nur
geringfügig erhitz-ter Wärmeträger zur Vergügung steht, übernimmt die elektriscile
1Heizung 10 die Erwärmung des Brauchwassers. Hierbei stellt sich etwa die mit Pfeilen
angedeutete innere 'Zirkulation des Brauchwassers ein. Eine ErSrmung jenes Bereiches,
in dem der Wärmetauscher 7 angeordnet ist, kann nicht stattfinden, da das von der
elektrischen Heizung 10 erwärmte und somit spezifisch leichtere Brauchwasser nicht
inden Bereich cles Wärmetauschers7 absinken kann. Es wird nur jenes Brauchwasser
erwärmt, das sich in der Speicherraum-Zone 12 befindet, die sich etwa von der Unterkante
der elektrischen Heizung 10 bis zur oberer Begrenzung des Speicherraums 4 erstreckt.
Es kann somit dem Brauchwasser keinerlei Wärme durch den Wärmetauscher 7 entzogen
werden, so daß Wärmeverluste durch unkontrollierte
Zirkulationen
des Wärmeträgers ohne jeden Einsatz von Absperrorganen mit Sicherheit vermieden
sind. Es leuchtet ein, daß hierbei keine Pumpen vorhanden sein dürfen, die den Speicherinhalt
dauernd vermischen, innere Zirkulationen dürfen nur durch die Schwerkraft bedingt
sein.
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In Fig. 2 ist ebenfalls ein stehender Brauchwasserspeicher 2 dargestellt
mit im Bodenbereich des Speicherraums 4 angeordnetem Wärmetauscher 7 von gerinter
Bauhöhe. Die elektrische Heizung 10 befindet sich hier außerhalb des Speicherraums
4 in einem stehenden zylindrischen Gehäuse 13, das etwa auf gleicher Höhe wie der
Wärmetauscher 7 angeordnet ist. Der Innenraum dieses Gehäuses 13 ist an seinem höchsten
Punkt über eine Rohrleitung 14 mit etwa der höchsten Stelle des Speicherraums 4
verbunden. Der tiefste Punkt des Gehäuses ist über eine andere Rohrleitung 15 am
Punkt 16 an den Speicherraum 4 angeschlossen. Dieser Punkt 16 befindet sich knapp
oberhalb des Wärmetauschers 7,so daß im Falle der elektrischen Beheizung sich die
in Figur 2 durch Pfeile angedeutete Strömung im Speicherraum einstellt und somit
nur die oberhalb des Punktes 16 liegende Speicherraum-Zone 12 aufgeheizt wird. Somit
sind auch in diesem Falle Wärmeverluste durch Entladungen über den tiefer liegenden
Wärmetauscher 7 nicht möglich. Selbstverständlich kann auch zusätzlich eine Abschirmung
vorgesehen sein.
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Figur 3 zeigt schließlich einen liegenden zylindrischen Brauchwasserspeicher
3 mit im Speicherraum 4 unten angeordneter elektrischer Heizung 10 in Form eines
zur SpeicherraumlLängsachse parallel verlaufenden Heizstabes. Dementsprechend erstreckt
sich die Aufheizzone 12 von der Unterkante dieses Heizstabes bis zur oberen Begrenzung
des Speichert
raumes 4. Der Wärmetauscher 7 ist hierbei unterhalb
des Brauchwasserspeichers 3 in einem Gehäuse 19 angeordnet, dessen Innenraum an
seiner höchsten und tiefsten Stelle über Rohrleitungen an den Brauchwasserraum 4
angeschlossen ist, äimlich wie es beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 für das
Gehäuse 13 der Fall war. Die Anschlüsse 17 wird man, um das Volumen des Brauchwasserspeichers
gut auszunutzen, am höchsten bzw. tiefsten Punkt des Speicherraums 4 vorsehen, ihre
Lage ist für die erfindungsgemäße Funktion von keiner Bedeutung. Solange sich nämlich
der Wärmetauscher 7 unterhalb der Aufheizzone 12 befindet, ist es nicht möglich,
dem elektrisch aufgeheizten Brauchwasser Wärme über den Wärmetauscher 7 zu entziehen.