DE2937632C2 - Warmwasserspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Warmwasserspeicher dieser Gattung ist aus der GB-PS 8 62 158 bekannt. Dieser Warmwasserspeicher weist zwei übereinander angeordnete Speicherbehälter auf, wobei in den unteren dieser Speicherbehälter ein elektrisches Heizelement eingebaut ist. Die Erwärmung des Wassers in den Speicherbehältern erfolgt direkt in dem Speicherbehälter durch dieses elektrische Heizelement. Das unten in dem unteren Speicherbehälter erwärmte Wasser steigt in diesem Speicherbehälter und über die Verrohrung in den oberen Speicherbehälter, so daß eine starke Zirkulation in den Speicherbehältern auftritt, die eine gleichmäßige Vermischung und Erwärmung des Wassers in beiden Speicherbehältern bewirkt. Die beiden Speicherbehälter und ihre Verrohrung sind in ein gemeinsames Gehäuse eingeschlossen.

Der bekannte Warmwasserspeicher ist auf die elektrische Beheizung angewiesen, die ein Aufheizen des gesamten SpeicherinhaJtes auf die gewünschte Temperatur ermöglicht Er eignet sich jedoch nicht zur Ausnutzung von Wärme, die mit zeitlichen Schwankungen in unterschiedlichen Mengen zur Verfügung steht, z. B. zur Ausnutzung von Sonnen- und Umgebungsenergie oder von Abfallwärme. Die für die erforderliche Wasserzirkulation in den Speicherbehältern an beiden Enden der zylindrischen Speicherbehälter vorgesehene Verrohrung führt zu einer Anordnung, die eine Änderungen z. B. zur Anpassung an einen geänderten Bedarf nur mit einem sehr hohen Montageaufwand möglich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auch zur Ausnutzung von in schwankenden Mengen zur Verfügung stehender Wärme geeigneten Warmwasserspeieher zu schaffen, der in seinem Aufbau in einfacher Weise flexibel dem jeweiligen Anwendungsfall anpaßbar und erforderlichenfalls auch nachträglich umrüstbar ist. Diese Aufgabe wird bei einem Warmwasserspeicher der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Ausbildung des Warmwasserspeichers mit Schichtspeicherbehältern und außerhalb der Speicherbehälter angeordneten Wärmetauschern ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Wärme einer externen Wärmequelle, auch wenn diese zur Verfugung stehende Wärme zeitlich und mengenmäßig schwankt. Es wird in an sich für Schichtenspeicher bekannter Weise aus den kalten unteren Wasserschichten des Speicherbehälters jeweils nur eine der momentan zur Verfugung stehenden Wärmemenge entsprechenden Wassermenge entnommen, in den Wärmetauschern erwärmt und den warmen oberen Schichten des Speicherbehälters zugeführt.

Bei dem Warmwasserspeicher sind die Speicherbehälter, die Wärmetauscher und deren gesamte Verrohrung in ein gemeinsames Gehäuse aus wärmeisolierendem Material eingesetzt. Ein in dem Gehäuse angeordnetes Gestell nimmt die Speicherbehälter und die Wärmetauscher in räumlich dicht gedränger Anordnung auf. Dadurch ergibt sich eine kompakte platzsparende Anordnung, die durch das Gehäuse außerdem ein gefälliges formschönes Aussehen aufweist. Die Unterbringung sämtlicher Wärmetauscher und ihrer Verrohrung in dem wärmeisolierten Gehäuse macht außerdem eine gesonderte Isolierung dieser Teile überflüssig, was sich vorteilhaft bei der Montage und bei einer eventuellen späteren Änderung auswirkt.

Die Ausbildung der Wärmetauscher als Rohrbündeltauscher in Haarnadelbauart ermöglicht eine besonders einfache Montage der Wärmetauscher, die nur von der Frontseite in die entsprechenden Aufnahmen des Gestells eingeschoben werden müssen. In entsprechend einfacher Weise können die Wärmetauscher auch bei einer eventuellen späteren Umrüstung aus dem Gestell herausgezogen werden, da sie nicht von einer Wärmeisolierung umhüllt sind.

Die Ausbildung der Wärmetauscher als Rohrbündeltauscher in Haarnadelbauart hat außerdem den Vorteil, daß die gesamte Verrohrung der Wärmetauscher und der Speicherbehälter an der Frontseite des Gestells angebracht sein kann. Dadurch wird die gesamte Verrohrung leicht zugänglich und die Montage des Warmwasserspeichers ist vereinfacht. Ebenso ist ein späteres Umrüsten einfach durchzuführen, da nur die an der Frontseite leicht zugängliche Verrohrung, die nicht durch eine

gesonderte Wärmeisolierung abgedeckt ist, gelöst werden muß. Die Wärmetauscher können dann nach vorne aus ihren Aufnahmen herausgezogen und entsprechend der gewünschten neuen Anordnung in eine andere Aufnahme des Gestells eingeschoben und wieder in der gewünschten Weise verrohrt werden.

Neben dem kompakten und formschönen Aussehen und der guten Wärmeisolierung weist der Warmwasserspeicher daher insbesondere auch noch einen montagegünstigen Aufbau und eine hohe Flexibilität sowohl bei der ersten Installation als auch bei eventuellen späteren Umrüstungen der Verrohrung auf.

Für die Herstellung ist es besonders günstig, wenn das Gestell aus einzelnen Gestellelementen zusammensetzbar ist, die jeweils einen Speicherbehälter aufnehmen. Aus diesen Gestellelementen können dann nach Bedarf Gestelle für zwei, drei oder noch mehr Speicherbehälter zusammengesetzt werden. Dadurch wird eine große Freiheit in der Zusammenstellung des Warnrn asserspeichers und in der Anpassung an den jeweiligen Bedarf möglich, ohne daß irgendwelche Sonderanfertigungen notwendig sind.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur in perspektivischer Ansicht einen Warmwasserspeicher gemäß der Erfindung zeigt, wobei das Gehäuse teilweise aufgebrochen ist.

Der Warmwasserspeicher besteht aus einem quaderförmigen, allseitig geschlossenen Gehäuse 10, dessen Wände aus einem wärmeisolierenden Material bestehen oder mit einem wärmeisolierenden Material ausgekleidet sind.

In dem Gehäuse 10 sind übereinander drei waagerecht angeordnete Speicherbehälter 12 vorgesehen, die zusammen mit zwei Wärmetauschern 14 als Schichtspeicherbehälter betrieben werden. Die Wärmetauscher 14 sind Rohrbündeltauscherin Haarnadelbauart.

Die Speicherbehälter 12 und die Wärmetauscher 14 werden von einem Gestell getragen, das aus drei aufeinandergesetzten Gestellelementen aufgebaut ist, von denen jedes einen Speicherbehälter 12 aufnimmt.

Jedes Gestellelement hat die Gestalt eines langgestreckten, den Speicherbehälter 12 umschließenden horizontalen Quaders. Die Gestellelemente bestehen aus vier horizontalen Streben 16, die an den Längskanten dieses Quaders angeordnet sind, aus vier vertikalen Streben 18, die an den vertikalen Kanten des Quaders angeordnet sind, und aus vier Aufnahmeplatter, 20, die jeweils an den horizontalen Querkanten des Quaders angeordnet sind. Die horizontalen Streben 16 und die vertikalen Streben 18 sind den Ecken der Gestellelemente in die Aufnahmeplatten eingesetzt und vorzugsweise mit diesem verschweißt.

Die an den beiden oberen Querkanten angeordneten Aufnahmeplatten 20 weisen eine flache gewölbte nach unten gerichtete Ausnehmung 22 auf, während die beiden an den unteren Querkanten angeordneten Aufnahmeplatten 20 eine entsprechend geformte, jedoch spiegelsymmetrisch nach oben gerichtete Ausnehmung 22 aufweisen. Diese Ausnehmungen 22 der oberen und unteren Aufnahmeplatten 20 jedes Gestellelements bilden zusammen eine Aufnahme für den Speicherbehälter 12, den sie von oben und unten umschließen.

Links und rechts von der mittleren Ausnehmung 22 weisen die oberen Aufnahmeplatten 20 jeweils eine nach oben geöffnete halbkreisförmige Ausnehmung 24 und die unteren Aufnahmeplatten 20 eine entsprechende nach unten geöffnete Ausnehmung 24 auf. Beim Aufeinandersetzen der Gestellelemente bilden die Ausnehmungen 24 der unteren Aufnahmepiatten 20 des oberen Gestellelements mit den Ausnehmungen 24 der oberen Aufnahmeplatten 20 des unteren Gestellelements kreisrunde Aufnahmen, in die der Mantel der Wärmetauscher eingeschoben werden kann.

Die Anschlußstutzen der Speicherbehälter 12 sind an der Frontseite des Gestells angeordnet. Werden die Wärmetauscher 14 von der Frontseite des Gestells in die von den Ausnehmungen 24 gebildeten Aufnahmen eingeschoben, so befinden sich ihre sämtlichen Anschlüsse ebenfalls an der Frontseite des Gestells, da es sich um Rohrbündeltauscher in Haarnadelbauart handelt. Die gesamte Verrohrung 26, 28 kann daher an der Frontseite des Gestells angeordnet und somit leicht zugänglich sein.

Im dargestellten Beispiel ist der obere Speicherbehälter 12 als separater Speicher für Brauchwasser geschaltet. Über die Verrohrung 26 wird das sich unten in dem Speicherbehälter 12 ansammelnde Kaltwasser mittels einer Pumpe 30 abgesaugt und durch den oberen Wärmetauscher 14 geleitet und dann oben dem Speicherbehälter 12 wieder zugeführt. In dem Wärmetauscher 14 wird das Wasser durch eine Wärmeträgerflüssigkeit erwärmt, die über in der Zeichnung nicht dargestellte Anschlußstutzen zu- und abgeführt wird. Bei dieser Wärmeträgerflüssigkeit kann es sich beispielsweise um das Wärmeträgerfluid eines Solarkollektors handeln.

Die beiden unteren Speicherbehälter 12 sind im dargestellten Beispiel als Schichtspeicher hintereinander geschaltet. Dem unteren Speicherbehälter 12 wird unten das Kaltwasser entnommen und mittels einer Pumpe 30 über den unteren Wärmetauscher 14 geführt und dem mittleren Speicherbehälter 12 oben erwärmt wieder zugeführt. Um die Temperaturschichten in diesen beiden Speicherbehältern 12 auszubilden und aufrechtzuerhalten, ist der untere Behälter 12 in nicht dargestellter Weise in seinem oberen Bereich mit dem unteren Bereich des mittleren Speicherbehälters 12 verbunden. Die zu einem gemeinsamen Schichtspeicher miteinander verbundenen unteren zwei Speicherbehälter 12 können beispielsweise zur Erhitzung des Wassers einer Warmwassersammeiheizung verwendet werden. Wie aus der Zeichnung ohne weiteres erkennbar ist, ist ein späteres Umrüsten des Warmwasserspeichers in äußerst einfacher Weise möglich. Es müssen nur die Verrohrungen 26 und 28 gelöst werden, was keine Schwierigkeiten bietet, da diese Verrohrungen an der Frontseite offen zugänglich sind und nicht mit Wärmeisolierungen umwickelt sind. Nach Lösen der Verrohrungen 26 und 28 können die Wärmetauscher 14 aus ihren Aufnahmen nach vorne herausgezogen und erforderlichenfalls in eine andere aus den Ausnehmungen 24 gebildete Aufnahme eingeschoben werden. Es müssen dann nur die Speicherbehälter 12 und die Wärmetauscher 14 wieder entsprechend der neuen Planung verrohrt werden.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Warmwasserspeicher könnten beispielsweise durch eine solche Umrüstung die drei Speicherbehälter 12 unter Hinzufügung eines dritten Wärmetauschers 14 alle gesondert betrieben werden oder es könnte der mittlere Speicherbehälter 12 dem oberen Speicherbehälter anstatt dem unteren zugeschaltet werden. Daraus ist die hohe Variationsfreiheit des Warmwasserspeichers bei geringem Umrüstungsaufwand erkennbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Warmwasserspeicher mit einem oder mehreren Speicherbehältern, mit einem oder mehreren Wärmetauschern, mit einem die Speicherbehälter, die Wärmetauscher und deren Verrohrung gemeinsam umschließenden wärmeisolierten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbehälter (12) als Schichtspeicherbehälter mit den außerhalb der Speicherbehälter (12) angeordneten Wärmetauschern (14) verrohrt sind, daß in dem Gehäuse (10) ein die Speicherbehälter (12) und die Wärmetauscher (14) aufnehmendes Gestell angeordnet ist, daß die Wärmetauscher (14) Rohrbündeltauscher in Haarnadelbauart sind, die von der Frontseite in das Gestell tinschiebbar sind, und daß die gesamte Verrohrung (26,28) von Speicherbehältern (12) und Wärmetauschern (14) an der Frontseite des Gestells angebracht ist.

2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus vertikalen (18) und horizontalen (16) Streben besteht und in der Front- und Rückseite Aufnahmeplatten (20) mit Ausnehmungen (22,24) aufweist, die Aufnahmen für die Speicherbehälter (12) und die Wärmetauscher (14) bilden.

3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus einzelnen Gestellelementen zusammensetzbar ist, die jeweils einen Speicherbehälter (12) aufnehmen und an der Front- und der Rückseite je eine obere und eine untere Aufnahmeplatte (20) aufweisen, wobei die oberen und unteren Aufnahmeplatten (20) jedes Gestellelements an den einander zugewandten Kanten je eine Ausnehmung (22) aufweisen, die die Aufnahme des Speicherbehälters (12) bilden, und an den voneinander abgewandten Kanten Ausnehmungen (24) aufweisen, die mit den entsprechenden Ausnehmungen (24) eines anschließenden Gestellelements die Aufnahme für die Wärmetauscher (14) bilden.

4. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal zwischen den Aufnahmen für die Speicherbehälter (12) jeweils zwei zu beiden Seiten der vertikalen Mittellinie angeordnete Aufnahmen für die Wärmetauscher (14) vorgesehen sind.