DE2915934C3 - Warmwasserbereiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter, der durch Sonnenenergie, Erdwärme o. dgl. beheizt ist, mit einem Behälter, einem Kaltwasser-Zulaufstutzen und einem Warmwasser-Ablaufstutzen sowie mit vom Heizmedium durchströmten Rohren, wobei zwischen den Stutzen eine den Behälterinnenraum in zwei Kammern unterteilende feststehende Trennwand angeordnet ist, die eine öffnung aufweist.

Sonnenenergie ausnutzende Warmwasserbereiter haben im allgemeinen den Nachteil, daß sich bei abgeschalteter Solarheizung, z. B. nachts, das bei der Entnahme von Warmwasser zuströmende Kaltwasser mit der im Behälter verbleibenden Wassermenge vermischt, so daß die Wassertemperatur in dem Behälter erheblich abfällt, selbst dann, wenn nur eine relativ geringe Menge an Warmwasser entnommen wird. In der Praxis kann das zur Folge haben, daß eine statische Heizung in einem dem Warmwasserbereiter mit Solarheizung nachgeschaltetem Behälter frühzeitig eingeschaltet werden muß, obwohl — wenn keine Vermischung eintreten würde — an sich noch genügend Warmwasser mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung stünde.

Ferner kann sich die Vermischung von Warmwasser und Kaltwasser bei abgeschalteter Solarheizung auch bei der Wiederaufnahme des Betriebs der Solarheizung ungünstig auswirken.

Liegt nämlich die Mischtemperatur in dem an die Solarheizung angeschlossenen Behälter über der Temperatur des Solarmediums, so kann die Solarheizung, obwohl das Solarmedium über die Sonnenkollektoren bereits Solarenergie aufnimmt beispielsweise in den frühen Morgenstunden, nicht wirksam werden. Erst wenn das Solarmedium eine höhere Temperatur hat als die des Wassers in dem Behälter, tritt ein Heizeffekt auf, der umso größer ist, je größer der Temperaturunterschied ist

Ein Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art ist aus dem GM 77 09 124 bekannt Bei dem bekannten,

to speziell für die Ausnutzung von Sonnenenergie ausgelegten Warmwasserbereiter laufen die vom Heizmedium durchströmten Rohre lediglich in einer der beiden durch die Trennscheibe getrennten Kammern, während in der anderen Kammer zum Ausgleich des

is Temperaturabfalls bei einer Warmwasserentnahme im abgeschalteten Zustand der Solarheizung eine Zusatzheizung vorgesehen ist Damit die Solarheizung in der einen Kammer im normalen Betrieb auch das Wasser in der anderen Kammer aufheizen kann, sind ferner in der Trennscheibe mindestens zwei öffnungen für eine Wasserzirkulation zwischen den Kammern vorgesehen. Auch für diese bekannte Anlage treffen die obengenannten Nachteile zu.
Um ohne Verwendung einer Zusatzheizung bei einem Warmwasserbereiter ein zu rasches Abkühlen des aus dem Behälter entnehmbaren Warmwassers nach dem Abschalten der Solarheizung zu vermeiden und andererseits eine günstigere Ausgangslage für die Wiederaufnahme des Betriebs der Solarheizung zu schaffen, ist bereits in der älteren Patentanmeldung P 29 12 785 vorgeschlagen worden, in den Behälter des Warmwasserbereiters die Trennscheibe verschiebbar und derart auszubilden, daß sie bei Bewegung vom Warmwasser-Ablaufstutzen zum Kaltwasser-Zulaufstutzen sich öffnende Ventile aufweist und in einer Endstellung einen Warmwasserdurchlauf vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Ablaufstutzen zuläßt.
Diese Lösung ist wegen der verschiebbaren Trennwand konstruktiv relativ aufwendig und entsprechend störanfällig.

Der Erfindung liegt daher ausgehend von dem eingangs als bekannt vorausgesetzten, aufgrund der feststehenden Trennwand wenig störanfälligen Warmwasserbereiter die Aufgabe zugrunde, diesen Warmwasserbereiter so auszubilden, daß — ohne Verwendung einer Zusatzheizung — ein rasches Abkühlen des nach Abschaltung der Solarheizung aus dem Warmwasserbereiter entnommenen Warmwassers vermieden und eine günstige Ausgangslage für die Wiederaufnahme des Solarheizungsbetriebs in den Morgenstunden geschaffen wird, um auf diese Weise die Sonnenenergie optimal zu nutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre in beiden Kammern verlaufen und daß in der Trennwand ein nach dem Warmwasser-Ablaufstutzen sich öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäöen Warmwasserbereiter wird bei bei Wasserentnahme nachlaufendem Kaltwasser einer vollständigen Vermischung des Kaltwassers mit dem im Behälter vorhandenen Warmwasser insofern entgegengewirkt, als sich das nachlaufende Kaltwasser zuerst nur in der zulaufseitigen Kammer mit dem dort vorhandenen Warmwasser vermischt und erst dieses Mischwasser in die ablaufseitige Kammer gelangt, aus der jedoch das dort vorhandene Warmwasser nicht in die dann kältere zulaufseitige Kammer zurückfließen kann. Aus der ablaufseitigen Kammer läßt

sich daher bei abgeschalteter Heizung für eine gewisse Zeit Warmwasser entnehmen, dessen Temperatur deutlich höher liegt als die Mischtemperatur, die bei einem Behälter ohne Trennwand, also bei vollständiger Durchmischung des nachlaufenden Kaltwassers mit dem in dem Behälter vorhandenen Warmwasser, auftreten würde.

Ferner hat die erfindungsgemäße Anordnung noch folgenden Vorteil. Wird bei abgeschalteter Heizung nicht das gesamte im Behälter befindliche Wasser entnommen, findet also kein vollständiger Austausch des Warmwassers mit dem Kaltwasser statt, so liegt die Temperatur in der ablaufseitigen Kammer immer höher als in der zulaufseitigen Kammer. Das heißt mit anderen Worten, daß dann die Temperatur in der zulaufseitigen Kammer unterhalb der Mischtemperatur liegt, die bei einem Behälter ohne Trennwand auftreten würde. Daher kann die mit Solarenergie oder Erdwärme betriebene Heizung früher, d. h. bei b"reits geringer Aufnahme an Solar- bzw. Erdwärme, wieder in Betrieb gesetzt werden, nämlich sobald die Temperatur des Heizmediums über der Temperatur des Wassers in der zulaufseitigen Kammer leigt, als es der Fall bei einem Behälter ohne Trennwand ist Die Solarenergie bzw. Erdwärme o.dgl. läßt sich auf diese Weise besser ausnutzen.

Aufgrund der Tatsache, daß die Trennwand unbeweglich ist, zeigt das erfindungsgemäße System keine Verschleißerscheinungen und läßt sich wesentlich einfacher und billiger herstellen als ein System mit beweglicher Trennwand.

Einer Vermischung des nachlaufenden Kaltwassers mit dem in dem Behälter vorhandenen Warmwasser kann noch besser entgegengewirkt werden, wenn gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Behälter mittels mehrerer Trennwände in mehr als zwei Kammern unterteilt ist. Je mehr Stufen vorgesehen sind, umso stärker wird also einer Vermischung entgegengewirkt und umso stärker machen sich die oben angegebenen Wirkungen bemerkbar.

Wenn man von dem erfindungsgemäßen Grundgedanken, unbewegliche Trennwände zu verwenden, ausgeht, so ist es nicht unbedingt erforderlich, die vom Heizmedium durchströmten Rohre durchgehend durch alle Kammern vom Kaltwasser-Zulaufstutzen zum Warmwasser-Ablaufstutzen des Behälters verlaufen zu lassen. Vielmehr können in den Kammern jeweils unabhängig voneinander steuerbare Rohre angeordnet sein, wobei in den Zuleitungen des Heizmediums zu den einzelnen Rohren in Abhängigkeit von den Temperaturen des Heizmediums und des Wassers in den Kammern gesteuerte Regelorgane vorgesehen sind. Diese Lösung zeichnet sich also durch eine individuelle Steuerung des Wärmeaustauschers in den einzelnen Kammern aus.

Die Erfindung wird nun an bevorzugten Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Warmwasserbereiter gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig.2 schematisch einen Warmwasserbereiter gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte Warmwasserbereiter mit Solarheizung weist einen wärmeisolierten Behälter 10 auf, der eine zylindrische Form hat und vertikal angeordnet ist Eine untere Platte 12 ist im Abstand vom Behälterboden und eine obere Platte 14 im Abstand vom Behälterdeckel angeordnet Die Zwischenräume zwischen den Platten 12, 14 und dem Behälterboden bzw. dem Behälterdeckel sind über eine Vielzahl von sich vertikal durch den Behälterinnenraum erstreckende Rohre 16 für das Solarmedium miteinander verbunden. Der untere Zwischenraum weist einen Einlaß für das von den Solarkollektoren zuströmende Solarmedium auf, während der obere Zwischenraum einen Auslaß für das zu den Sonnenkollektoren hinströmende Solarmedium aufweist Der Raum zwischen den Platten 12 und 14 tfient zur Aufnahme von Wasser und ist unten mit einem Kaltwasser-Zulaufstutzen 18 und oben mit einem Warmwasser-Ablaufstutzen 20 versehen.

Der Raum zwischen den Platten 12,14 also der Raum, der zur Aufnahme des Wassers dient, ist in vertikaler Richtung mittels mehrerer unbeweglicher Trennwände 22 in eine Vielzahl von übereinanderliegenden Kammern unterteilt, vie es aus F i g. 1 hervorgeht Die Trennwände 22 weisen jeweils Rückschlagventile 24 auf, die einen Durchfluß des Wassers vom Kaltwasser-Zulaufstutzen des Behälters zum Warmwasser-Ablaufstutzen des Behälters ermöglichen, jedoch in umgekehrter Richtung sperren. Die Rückschlagventile 24 liegen jeweils einander diametral gegenüber, so daß das in jede Kammer nachfließende Kaltwasser weitgehend das in den Kammern enthaltene Warmwasser herausdrückt, bevor es selbst aus der jeweiligen Kammer abfließt

Wie ferner noch aus der Zeichnung hervorgeht, sind auch die Trennwände 22 wärmeisoliert. Das in Fig.2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem im F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Prinzip nur dadurch, daß anstelle von durch alle Kammern hindurchgehenden Rohren für jede einzelne Kammer separate Rohre 26' vorgesehen sind. Daher können bei dieser Anordnung auch die in F i g. 1 gezeigten Platten 12 und 14 entfallen. Die einzelnen Rohre 26' sind außerhalb des Behälters 10' parallel zueinander geschaltet und werden jeweils über Regelorgane 28' einzeln in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizmediums und der in den Kammern des Behälters 10' vorhandenen Wassertemperaturen gesteuert.

Zum Schluß sei noch darauf hingewiesen, daß bei beiden Ausführungsformen im Behälter zusätzlich keramische Elemente eingebaut sein können, die die vom Heizmedium an das Wasser abgegebene Wärme speichern und daß zur Verlängerung des Strömungsweges des Heizmediums das Heizmedium auch in der ersten Ausführungsform durch schlangenförmig verlaufende Rohre geschickt werden kann. Ebensogut kann auch das Gegenstromprinzip angewendet werden. Ferner ist aus den obigen Ausführungen erkennbar, daß das erfindungsgemäße Prinzip, nämlich die Verwendung von Trennwänden, auch bei anderen Energien als Solarenergie und Erdwärme, nämlich insbesondere auch bei elektrischer Energie, anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Warmwasserbereiter, der durch Sonnenenergie, Erdwärme o. dgL beheizt ist, mit einem Behälter, einem Kaltwasser-Zulaufstutzen und einem Warmwasser-Ablaufstutzen sowie mit vom Heizmedium durchströmten Rohren, wobei zwischen den Stutzen eine den Behälterinnenraum in zwei Kammern unterteilende feststehende Trennwand angeordnet ist, die eine öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (16,26') in beiden Kammern verlaufen und daß in der Trennwand (22, 22') ein nach dem Warmwasser-Ablaufstutzen (20) sich öffnendes Rückschlagventil (24,24') angeordnet ist

2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10, 10') mittels mehrerer Trennwände (22, 22') in mehr als zwei Kammern unterteilt ist und daß die Rückschlagventile (24,24') in den Trennwänden (22,22') diametral zueinander versetzt sind.

3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kammern jeweils unabhängig voneinander steuerbare Rohre (26') angeordnet sind.

4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zuleitungen des Heizmediums zu den einzelnen Rohren (26') in Abhängigkeit von den Temperaturen des Heizmediums und des Wassers in den Kammern gesteuerte Regelorgane (28') angeordnet sind.

5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (22, 22') wärmeisoliert ausgebildet sind.