DE29901045U1

DE29901045U1 - Warmwasserversorgung mit mittelbarer Erwärmung des Abzapfwassers in einem Rohrsystem

Info

Publication number: DE29901045U1
Application number: DE29901045U
Authority: DE
Original assignee: SAILER WOLFGANG DIPL ING DIPL
Current assignee: SAILER WOLFGANG DIPL ING DIPL
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2009-01-23

Description

Gebrauchsmuster: Roland Sailer, Wolfgang Sailer - 89601 ScHmiechdtf * *

Anlage 4
Beschreibung

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Warmwasserversorgung mit mittelbarer Erwärmung des Abzapfwassers in einem Rohrsystem, das als Wärmeaustauscher ausgebildet ist und von einem Kessel oder Solaranlage erwärmten Heizwasser im Kreuzgegenstrom von oben nach unten durchflossen wird.

Bei den bekannten Systemen sind die Wärmetauscher frei im oberen Speicherbereich positioniert. Hier erfolgt eine Wärmeentnahme bei freier Konvektion mit der Folge, daß das Speicherwasser insgesamt schnell durchmischt wird und somit die nutzbare Wärmekapazität dem Verbraucher nicht zur Verfügung steht.

Um das Arbeiten einer derartigen Anlage möglichst wirkungsvoll zu gestalten, ist gemäß der Erfindung der Wärmetauscher (11) so im Speicher anzuordnen, daß er sich im oberen Bereich des Speichers befindet.

Der Wärmetauscher besteht aus mindestens zwei spiralförmig gebogenen Wärmetauscherrohre (3)(4), die so ineinander gebaut sind, daß sie die gleiche Mittelachse aufweisen. Die Rohre sind vorzugsweise mit gut wärmeleitendem Material und oberflächenvergrößernden Rippen oder Lamellen vorgesehen. Der Abstand der Spiralen (10) ist idealerweise sehr klein und wird in der Praxis durch die Höhe der Rippen bestimmt. Die Anfänge und die Enden der Spiralen (7)(6) sind so-zusammengefasst, daß eine parallele Durchströmung der Spiralen mit zu erwärmendem Wasser erfolgt. Dieses Spiralensystem befindet sich in einer Strömungsleitstruktur (la)(2a), die sich dadurch auszeichnet, daß die Spirale mit dem größten Durchmesser mit einer Wandung (la) aus schlecht wärmeleitendem Material umgeben ist. Die der Mittelachse zugewandten Seite der Spirale mit dem kleinsten Durchmesser ist ebenfalls mit einer schlecht wärmeleitenden Wandung (2a) umgeben. An die Leitstruktur schließt sich ein Abströmkanal (9) an, der dafür sorgt daß das abgekühlte Wasser vermischungsfrei in den unteren Speicherbereich absinken kann.

Wird nun am Verteiler (7) dem Wärmetauscher kaltes Wasser zugeführt, so strömt es von unten in den spiralförmig gebogenen Wärmetauscherrohre nach oben. Hierbei kühlt es das umgebende Speicherwasser ab. Aufgrund der Dichteverhältnisse sinkt das abgekühlte Speicherwasser nach unten und warmes Speicherwasser wird in den Eingang (13) des Wärmetauschers nachgesaugt und somit stellt sich eine Gegenströmung zum Brauchwasser durch den Wärmetauscher ein. Da sich der Wärmetauscher im oberen Bereich des Speichers befindet und das Speicherwasser beim Eintritt in das Abströmrohr bereits voll abgekühlt ist, ist eine komplette Entladung des Speichers durch bis zuletzt wirksame Thermosyphonkräfte möglich.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen eingehend erläutert.

Fig. 1: eine erste bevorzugte Ausführungsform
Fig. 2: eine zweite bevorzugte Ausführungsform
Fig. 3: eine dritte bevorzugte Ausführungsform

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Gebrauchsmuster: Roland Sailer, Wolfgang Sailer - 89S0T SdKmiechetf

Fig. 4: Im Speicher positionierte Wärmetauscher

Eine erste bevorzugte Ausführungsform Fig. 1 sieht vor, zwei spiralförmig gebogene Rippenrohre (3)(4) mit gleicher oder unterschiedlicher Länge so umeinander zu konstruieren, daß der Abstand (10) zwischen den Spiralen minimal ist, beziehungsweise der Abstand der Kernrohre durch die Rippenhöhe beider Rohrspiralen bestimmt wird. Die schlecht wärmeleitende Leitstruktur um die Spirale mit dem größten Durchmesser, ausgeprägt als Wandung (la), liegt an den Rippen der äußeren Spirale an. Die schlecht wärmeleitende Leitstruktur an der Spirale mit dem kleinsten Durchmesser und der Mittelachse zugewandten Seite ist ebenfalls als Wandung (2a) ausgeführt und liegt eng an den Rippen der inneren Rohrspirale an. Diese Maßnahmen sorgen dafür, daß das Speicherwasser durch die Rippen strömen muß. Der innere Hohlraum wir mit einem Wasserverdrängungskörper (2) gefüllt. Dieser bewirkt eine mechanische Trennung von bereits abgekühltem und heißen Speicherwasser. Beide spiralförmig gebogene Wärmetauscherrohre sind für den Kaltwasserzulauf an der Stelle (7) und für den Warmwasserablauf an der Stelle (6) miteinander verbunden. Die Öffnung (8) mündet in einen schlecht wärmeleitenden Abströmkanal (9) in den unteren Speicherbereich und endet wenige Millimeter über dem Speicherboden. Vorteilhaft schichtet dieser das abgekühlte Speicherwasser exakt in die Wasserschicht mit der äquivalenten Dichte. Alle Leitelemente und Abströmkanal sind vorzugsweise aus Kunststoff realisiert.

Fig. 2 zeigt eine verbesserte Strömungsleitstruktur. Um das Wärmeübertragungsverhalten rund um das Kernrohr zu verbessern, werden dichtende und die Strömung in die Innenbereiche des Rippenrohrs lenkende Leitstrukturen (5) zwischen die Windungen der Spiralen eingesetzt.

Fig. 3: Um die Strömung im Außen- und Innenbereich des Wärmetauschers besser an das Kernrohr zu lenken können die Wandungen (Ib) und (2b) so geformt werden, daß sie dem Konturverlauf der spiralförmigen Wärmetauscherrohr folgen.

Eine andere Möglichkeit zur besseren Ausnutzung der Rippenfläche stellt der Einsatz von Rippenrohren mit eckigen Rippen oder deren Annäherung durch Umbiegen der Ränder runder Rippen dar.

Der Thermosyphonkräfte bilden sich um so besser und länger aus, je weiter oben im Speicher der Wärmetauscher positioniert ist.

Eine kompakte Bauform bildet eine kegelförmige Spirale aus den Rippenrohren. Die ebenfalls kegelförmigen Trennflächen münden in den Abströmkanal.

Das gleiche Wärmetauscherprinzip ist nach Anspruch 2 auch für eine geschichtete Speicherbeladung verwendbar. Hierbei ist das gesamte System um 180° gedreht im Speicher eingebracht. Der Wärmetauscher (12) befindet sich dann im unteren Speicherbereich. Der Aufströmkanal führt bis einige Millimeter unter die Speicherbewandung beziehungsweise Wasseroberfläche. Der Aufströmkanal ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß er erwärmtes Wasser in die Wasserschicht gleicher Dichte leitet.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zur Be- und Entladung des Speichers.

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Claims

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Anlage 6
Schutzansprüche

1. Wärmetauschersystem (11) für einen Warmwasser-Schichtenspeicher zur Wärmeentnahme bestehend aus einem im Speichervolumen angeordneten, aus mindestens zwei spiralförmig gebogenen Wärmetauscherrohren mit mehreren Rohrwindungen bestehenden Wärmeübertrager, wobei die Rohre vorzugsweise mit oberflächenvergrößernden Rippen oder Lamellen versehen sind, des weiteren bestehend aus einem innerhalb des Speichervolumens von oben nach unten verlaufenden Abströmkanal aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere aus Kunststoff,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmetauscher (11) zur geschichteten Entladung des Speichers im oberen Bereich des Speichers angeordnet ist und aus mindestens zwei spiralförmig gewundenen Rippenrohren (3)(4) mit gleicher Mittelachse, die parallel durchströmt werden und ihre Radien so gewählt sind, daß die Rippen der inneinander geschachtelten zylindrischen Spiralen sich annähernd berühren (10), aufgebaut ist, deren Kaltwasseranschluß (7), der gegebenenfalls innerhalb des Speichers wärmeisoliert ist, sich an den unten gelegenen Enden der Rippenrohrspiralen befindet und deren Warmwasserausgang (6) an den oben gelegenen Enden liegt, und daß die Rippenrohre zwischen zwei Trennflächen (la)(2a) so angeordnet sind, daß das Speicherwasser durch die Zwischenräume der Rippen im Kreuzgegenstrom zum Brauchwasser durch den Wärmetauscher strömen muß, wobei der durch die Trennflächen (la)(2a) gebildete Kanal in den Abströmkanal (9) mündet, der das Speicherwasser in den unteren Bereich des Speichers leitet, und die Trennflächen aus einem schlecht wärmeleitenden Material aufgebaut sind.

2. Wärmetauschersystem (12) für einen Warmwasser-Schichtenspeicher zur geschichteten Beladung bestehend aus einem im Speichervolumen angeordneten, aus mindestens zwei spiralförmig gebogenen Wärmetauscherrohren mit mehreren Rohrwindungen bestehenden Wärmeübertrager, wobei die Rohre vorzugsweise mit oberflächenvergrößernden Rippen oder Lamellen versehen sind, des weiteren bestehend aus einem innerhalb des Speichervolumens von unten nach oben verlaufenden Aufströmkanal aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere aus Kunststoff,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmetauscher (12) zur geschichteten Beladung des Speichers im unteren Bereich des Speichers angeordnet ist und aus mindestens zwei spiralförmig gewundenen Rippenrohren (3)(4) mit gleicher Mittelachse, die parallel durchströmt werden und ihre Radien so gewählt sind, daß die Rippen der inneinander geschachtelten zylindrischen Spiralen sich annähernd -berühren (10), aufgebaut ist, deren Anschluß (6) für das kalte Wärmeträgermedium des Heizkreises sich an den unten gelegenen Enden der Rippenrohrspiralen befindet und deren Anschluß für das heiße Wärmeträgermedium (7), der gegebenenfalls

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Gebrauchsmuster: Roland Sailer, Wolfgang Sailer - 89&>1»SahmiedTön»* ··· ··* ··*

innerhalb des Speichers wärmeisoliert ist, an den oben gelegenen Enden liegt, und daß die Rippenrohre zwischen zwei Trennflächen (la)(2a) so angeordnet sind, daß das Speicherwasser durch die Zwischenräume der Rippen im Kreuzgegenstrom zum Brauchwasser durch den Wärmetauscher strömen muß, wobei der durch die Trenriflächen (la)(2a) gebildete Kanal in den Aufströmkanal mündet, der das Speicherwasser in den oberen Bereich des Speichers leitet, und die Trennflächen aus einem schlecht wärmeleitenden Material aufgebaut sind.

3. System nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen (lb)(2b) die Windungen der Spiralen mit dem größten und mit dem kleinsten Durchmesser so umschließen, daß eine möglichst gute Umströmung des Kernrohres bewirkt wird.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstruktur durch zwischen die Windungen eingelegte Gummischnüre (5) verwirklicht wird.

5. System nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rippenrohre (3)(4) mit runden Rippen eingesetzt werden, deren Ränder an den Stellen, an denen sie an den Trennflächen anliegen, um 90° abgewinkelt sind.

6. System nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmig gebogenen Rippenrohre kegelförmig angeordnet sind.

7. System nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenrohrspiralen zylinderformig angeordnet sind, mit keiner, einer oder mehreren sich unten anschließenden horizontalen oder kegelförmigen Windung(en).

8. System nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das, von der zylindrischen Rippenrohrspirale mit dem kleinsten Durchmesser eingschlossene Volumen, durch einen Verdrängungskörper (2) ausgefüllt ist.

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