DE2722888A1

DE2722888A1 - Mit fuell- und zapfeinrichtungen versehener warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE2722888A1
Application number: DE19772722888
Authority: DE
Inventors: Herbert Manthey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1978-11-23

Description

Mit Füll- und Zapfeinrichtungen versehener
Warmwasserspeicher Die Erfindung betrifft eine mit Fitll- und Zapfeinrichtungen versehenen Warmwasserspeicher, inshesondere für mittels Sonnenkollektoren aufgeheiztes Wesser.
Die einfachsten Warmwasserspeicher flir mittels Sonnenkollektoren er'qarmtes Wasser haben für den Wassereinlauf einen Füllstutzen etwa im unteren Drittel des Warmwasserspeichers. Dadurch bildet sich im Warmwasserspeicher zunächst ein Mischwasser zur erwärmtem und noch kaltem Wasser, so daß erst nach längerer Zeit Warmwasser aus dem Warmwasserspeicher aus einem Stlltzen an dessen Oberteil entnommen werden kann.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bereits bekannt (vgl.
Prospekt der Firma Thyssen - Behälter- und Lagertechnik -5758 Fröndenberg - Langschede, "Rin Geschenk des Himmels"), bei einem sogenannten t'Superkessel" in 3 verschiedenen Höhen Warmwassereinlässe und Thermostaten (Dreizonensteuerung) vorzusehen, die in den Warmwassereinlässen eingebaute Magnetventile steuern. Die Mischwasserbildung ist hier zwar nicht so stark wie bei den zuerst genannten einfachen Warmwasserspeichern mit einem einzigen Zulauf, aber Warmwasser, das im Sonnenkollektor erwärmt ist, kann auch hier erst nach einiger Zeit entnommen werden, sofern nicht ein im oberen Drittel des Warmwasserspeichers eingebauter Elektroheizstab das Wasser vorgewärmt hat.
Der technische Aufwand für einen derartigen Warmwasserspeicher ist also verhältnismäßig groß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Mischwasserbildung in Warmwasserspeichern, insbesondere )solchen mittels *) in Sonnenkollektoren erwärmtem Wasser, zu unterbinden, so deß möglichst bald, z.B. nach dem Wirksamenden des Sonnenkollektors, Warmwasser abgezapft werden kann, ohne d es besonderer andersartiger Erwärmungsverfahren bedarf.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speicherkessel an seiner Oberseite mindestens eine Öffnung auf weist, in die ein Füllrohr hängend einsetzbar tst, das fast bis zum Boden des Warmwasserspeichers reicht und das auf seiner ganzen Länge durchlöchert ist, und daß im Oberteil des Speicherkesseis eine Zapfeinrichtung zur Entnahme des warmen Wassers vorgesehen ist.
Durch diese erfindungsgemäß ausgestaltete Füll- und Zapfeinrichtung wird das z.B. von einem Sonnenkollektor kommende Warmwasser im FUllrohr langsam nach unten fließen und dabei aus den im Füllrohr seitlich vorhandenen Löchern in den Speicherraum hinausströmen, aber nicht überall auf der ganzen Länge des Ftillrohres, sondern immer nur an denjenigen Löchern, an denen das je nach der Wassertemperatur unterschiedliche spezifische Gewicht des dort im Speicher bereits vorhandenen Wassers in der Umgebung dieser Löcher etwas kleiner ist als dasjenige des aus dem Füllrohr ausströmenden Wassers. Wenn sich also z.B. in dem oberen Teil des Speichers eine Wasserschicht von etwa 600C befindet und in der darunter liegenden Schicht eine Temperatur von z.B. 50°C herrscht und nun durch das Füllrohr vom Sonnenkollektor auf 55°C erwärmtes wasser strömt, dann fließt dieses Wasser aus dem oberhalb der 50°C-Schicht angeordneten Löchern und setzt sich als neue Schicht zwischen die beiden vorgenannten Schichten von 60 0C und 50°C, also ohne sich mit den darunter liegenden kUhleren Schichten zu mischen. Hat aber das vom Sonnenkollektor erwärmte Wasser eine höhere Temperatur, z.B.
700C, als die vorhandene oberste Schicht von z.B. 600C, so strömt das wärmere Wasser aus den obersten Löchern und setzt sich als neue Schicht von 70 0C über die bisher vorhandene Schicht von 600C.
Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist (ies Füllrohr mit der Zapfeinrichtung zu einer in die Cffnung des Speicherkessels einsetzbaren Fiill- und Zapf-Armatur vereinigt, bei dem der dem Fiillrohr ffir das, z.B. von einem Sonnenkollektor kommende erwärmte Wasser ein Zulauf vorgeschaltet ist, der von einem Stutzen für das abzuzapfende Warmwasser tragenden laiantelrohr umgeben ist.
Die erfindungsgemäße Füll- und Zapfarmatur verlängert somit die Einschaltzeit des Sonnenkollektore durch, daß des vom Sonnenkolloktor kommende Wasser sich nicht mit dem im Wa.rtnasserspeicher bereits vorhandenen wärmeren oder kälteren Wasser vermischt, sondern nur kälteres Wasser aus dem Warmwssserspeicher in den Sonnenkollektor verdrängt. Das in der Mittagszeit mit der höchsten Temperatur vom Sonnenkollektor kommende Wasser verbleibt also sofort in der höchsten Stelle des Warmwasserspeichers und kann von den Verbrauchern auch sofort gezapft werden. Kühlt am Nachmittag die Wassertemperatur im Sonnenkollektor ab, so findet keineswegs eine Vermischung mit dem im oberen Teil des Warmwasserspeichers vorhandenem warmen Wasser statt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Warmwasserzulauf, das Füllrohr, der Warmwasserablauf und das Mantelrohr in einer Kompaktarmatur vereinigt, die mit nur einem Gewinde in den Oberteil des Warmwasserspeichers einschraubbar ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand zweier Ausführungsbeispiele erörtert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Anordnung der erfindungsgemäßen Armatur in einem von einem Sonnenkollektor beheizten Warmwassersneicher, Fig. 2 Einzelheiten der erfindungsgemäßen Armatur selbst.
Die in Fig. 1 gezeigte Wrmwasserspeicheranlage besteht aus dem eigentlichen Speicher 5, in dessen Oberteil die erfindungsgemäße Armatur mit dem Zulauf 1 für das von dem Sonnenkollektor 6 erwärmte Wasser, dem den Zulauf 1 umgebenden Mantelrohr 3 mit dem Abzapfstutzen 4 und dem durchlöcherten Füllrohr 2 eingesetzt ist. Dieses Füllrohr kann vorteilhafterweise als flexibles Isolierrohr ausgebildet sein, und zwar beispielsweise als glattes rohr, dessen Durchmesser jedoch größer ist als der des Zulaufes 1, um eine Langsame Strömung in dem Füllrohr zu erzielen. Das Füllrohr kann aber auch ein gewelltes Rohr sein, das an den Wellen-"Bergen" durchlöchert ist. In allen Fällen sollte das Füllrohr an seinem unteren Ende mit einem Belastungsgewicht versehen sein, damit das Rohr möglichst la.nggestreckt und senkrecht im Speicherraum hängt und sich nicht im Laufe der Zeit zusammenzieht oder spiralig an die Wandung des Speichers legt. Schließlich ist noch eine Umwälzpumpe 7 vorgesehen. Über die Leitung 8 wird im Bedarfsfall Frischwasser zugeführt.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgendermaßen: nach dem Einschalten der Umwälzpumpe 7 ergibt sich ein Wasserkreislauf: Sonnenkollektor 6 - Zulauf 1 - Füllrohr 2 - Speicherraum 5 - Umwälzpumpe 7 - Sonnenkollektor 6. Da die Wassergeschwindigkeit niedrig ist, tritt das vom Sonnenkollektor erwärmte Wasser nur an denjenigen Stellen durch das isolierte Füllrohr in den Warmwasserspeicher, wo die Wassertemperatur irn. Warmwasserspeicher tiefer ist. Steigt die Wassertemperatur im Sonnenkollektor 6 an, so tritt das Wasser entsprechend dem spezifischen Gewicht an einer höheren Stelle durch das Füllrohr in den Warmwasserspcicher ein. Fällt die Wassertemperatur im Sonnenkollektor ah, so tritt das Wasser an einer tieferen Stelle durch das isolierte Füllrohr 2 in den Warmwasserspeicher ein, ohne aber das darüberliegende wärmere Wasser abzukühlen. Es bilden sich somit mehrere thermisch stabile Schichten Uhereinander im Warmwasserspeicher. Der Sonnenkollektor kann solange eingeschaltet bleiben, wie noch kälteres Wasser an der tiefsten Stelle im Warmwasserspeicher vorhanden ist. Die Bin-und Ausschalttemperatur der Umwälzpumpe wird dabei von dem kältesten Wasser im Warmwasserspeicher bestimmt. An dem Wasser-Kreislauf Sonnenkollektor - Warmwasserspeicher nimmt immer nur das im Warmwasserspeicher vorhandene kältere Wasser teil. Die Vorwärmung des kalten Wassers kann schon bei niedrigem Sonnenstand beginnen, wodurch sich bereits niedrige Erwärmungen ergeben. Die wenigen Stunden um die Mittagszeit stehen dann für die Hochheizung des bereits vorgewärmten Wassers zur Verfugung.
Im obersten Tei7 des Warmwasserspeichers 5 und damit im Mantelrohr 3 der Füll- und Zapfarmatur befindet sich immer das wärmste Wasser des Speichers, welches im Bedarfsfall aus dem Stutzen 4 vom Verbraucher gezapft werden kann.
In Fig. 2 ist der wesentliche Teil der erfindungsgemäßen Armatur dargestellt, wobei dieselben Bezugszeichen wie bei Fig. 1 verwendet sind. Das vom Sonnenkollektor kommende Warmwasser fließt durch den Zulauf 1 in das FUllrohr 2, das nur mit seinem oberen Teil, teilweise geschnitten, dargestellt ist. Das Füllrohr ist als Wellrohr ausgebildet, mit den waagerecht angebrachten Schlitzen. Der Zulauf 1 ist umgeben von dem Mantelrohr 3, in das oben ein Stopfen 10 eingeschraubt ist, der den Zulauf 1 und damit auch das Füllrohr 2 trägt. Der untere Teil des Mantelrohres 3 ist auf einen Doppelnippel 11 geschraubt, der nun seinerseits in ein mit Gewinde versehenes Loch 12 im Oberteil des Kessels 5 eingeschraubt ist. Der Abzapfstutzen 13 für das abzuzapfende Warmwasser ist als T-Stück an das Mantelrohr 3 angeschraubt.
Zusammenfassend ist zu sagen: 1. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß die tägliche Benutzungsdauer von Sonnenkollektoren verlängert wird, da im Warmwasserspeicher thermisch stabile Schichten entstehen, die auch bei schwankenden Temperaturen des vom Sonnenkollektor kommenden Wassers nicht zerstört werden, 2. der Warmwasserspeicher nur zwei Anschlüsse benötigt, 3. alle sonst benötigten Ventile und elektronischen Steuergeräte entfallen, 4. bei gleich großen Warmwasserspeichern die Kollektorfläche gegenfiber anderen Anlagen kleiner sein kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : Mit Füll- und Zapfeinrichtungen versehener Warmwasserspeicher, insbesondere für mittels Sonnenkollektoren erwärmtes Wasser, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Speicherkessel (5) an seiner Oberseite mindestens eine Öffnung (12) aufweist, in die ein Fllrohr (2) hängend einsetzbar ist, das fast bis zum Boden des Warmwasserspeichers reicht und das auf seiner ganzen Länge durchlöchert ist, und a a.<3 im Oberteil des Speicherkessels eine Zapfeinrichtung zur Entnahme des warmen Wassers vorgsehen ist.
2. Warmwasserspeicher nch Patcntan2ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (2) mit der Zapfeinrichtung zu einer in die Öffnung (12) des Speicherkessels einsetzbaren Füll- und Zapf-Armatur vereinigt ist, bei der dem Füllrohr (2) für das, z.B. von einem Sonnenkollektor (6) kommende erwärmte Wasser ein Zulauf (1) vorgeschaltet ist, der von einem einen Stutzen (4) für das abzuzapfende Warmwasser tragenden Mantelrohr (3) umgeben ist.
3. Füll- und Zapf-Armatur nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zulauf (1), das Füllrohr (2) und das Mantelrohr (3) mit dem Warmwasserabzapfstutzen (4) zu einer Kompaktarmatur vereingt sind, die nur mit einem Gewinde in den Warmwasserspeicher einschraubbar ist.
4. Füll- und Zapf-Armatur nach den Patentansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n £ t daß das durchlöcherte Füllrohr als glettes Rohr ausgebildet ist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des zulaufes ist.
5. Füll- und Zapf-Armatur nach den Patentansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k c n n 7 e i c h n e t, daß das durchlöcherte Füllrohr (2) als gewelltes Rohr, dessen Außendurchmesser größer als der Durchmesser des Zulaufrohres ist, alisgebildet ist.
6. Füll- und Zapf-Armatur nach Patentanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das durchlöcherte Füllrohr (2) als flexibles Rohr ausgebildet ist.
7. Füll- und Zapf-Armatur nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Füllrohr (2) an seinem unteren freihängenden Ende mit einem Belastungsgewicht versehen ist.
8. Füll- und Zapf-Armatur nach den Patentansprüchen 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das durchlöcherte Füllrohr aus schlecht wärmeleitendem Material besteht.
9. Füll- und Zapf-Armatur nach den Patentansprüchen 3 bis 8, d P. d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß dc"s Füllrohr (2) durch seinen Zulauf (1) mittels eines Stopfens (10) gehaltert ist, der in das Mantelrohr (3) einschraubbar ist.
10. Füll- und Zapf-Armatur nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwälzpumpe (7) fest mit der Kompaktarmatur verbin. den ist und zwei Temperaturmeßstellen für den Wassereinlauf und -auslauf vorhanden sind.