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Warmwasser-Speicher
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasser-Speicher aus mehreren
einander zugeordneten Speicherelementen einer Grösse oder mehrerer unterschiedlicher
Grössen, deren Speicherräume miteinander in Verbindung stehen.
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Man ist bestrebt, im rahmen von GebSudehelzung und Warmwasserversorgung
den Energiebedarf aus fossilen Brennstoffen durch Einsatz von Solarbatterien, Wärmepumpen
und dergleichen möglichst gering zu halten. Ganz verzichten kann man aber auf den
Ein-satz fossiler Brennstoffe nicht, weshalb bestehende sowie neu zu installierende
Warmwasserbereitungs-Anlagen zumindest hinsichtlich einer bestimmten Grundlast entsprechend
ausgerüstet sind.
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Will man aus Kostengründen bzw. vorbereitend auf die drohende weitere
Verknappung von fossilen Brennstoffen zunächst nur den Grundausbau einer Warmwasserversorgung
auf der Basis von fossi len Urennstoffen vornehmen, sich aber die Möglichkeit des
zusätzlichen Einsatzes von Solarbatterien, Wämlepumpen etc. für später offen halten,
so muß man entsprechenden Platzbedarf ein kalkulieren, weil insbesondere der Bedarf
an Warmwasser-Speicherkapazität steigt. Mit Hilfe von Solarenergie und Wärmepumpen
lässt sich das Warmwasser nicht so weit aufheizen, wie mit Energien aus fossilen
Brennstoffen, so daß man bei vergleichbarer Entnahme grössere Warmwassermengen bereitstellen
muß.
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Die vorhandenen Speicherausbildungen-eignen weich für einen sol chen
Zweck allerdings schlecht: Es wurden nämlich bisher bei grundsätzlich guter Platzausnutzungsmöglichkeit
Speicher bzw. Tanks nach Antransport
der Einzelteile durch enge
Türen und Kellergänge erst an Ort und Stelle zu verhältnismässig großen Einheiten
zusammengebaut, oder es werden kleinere Speicher- bzw. Tankelemente in vorgefertigter
Form angeliefert und insoweit als separate Einheiten am Benutzungsort nebeneinander
aufgestellt und mit Rohrleitungen verbunden. Die Grössenordnung der vorgefertigten
Speicherelemente ist dabei aufgrund der vorhandenen Einbringmöglichkeiten entsprechend
klein. Dadurch bleibt ein erhebliches Volumen des Kellerraumes ungenutzt. Bei den
Speicherausbildungen ist gemeinsam, daß der Zusammenbau an Ort und Stelle insgesamt
umständlich ist.
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Aus vorstehenden Betrachtungen ergibt sich im Sinne der Erfindung
ein Bedürfnis nach einem "Wachsenden Speicher".
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus mehreren Speicherelementen
zusammengesetzten Speicher zur Verfügung zu stellen, der je nach Wunsch bzw. Bedürfnis
hinsichtlich eines Gesamtvolumens einfach und mit geringem Aufwand unter guter Platzausnutzung
stufenweise ausbaubar ist.
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Erfindungsgemäß sind die Speicherelemente derart gestaltet, daß sie
übereinander gestapelt werden können. Dadurch wird zunächst erreicht, daß beim Grundausbau
bereits die Stellfläche festliegt, die beim Späteren Endausbau nicht überschritten
wird. Man baut in die öle, nutzt also den Raum oberhalb der Stellfläche praktisch
bis zur Decke des Aufstellraumes aus.
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Man kann also bereits beim Grundaufbau über die übrige Stellfläche
verfügen, was nicht der Fall ist, wenn Speicherelemente nebeneinander angeordnet
werden.
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Darüber hinaus ist aufgrund der erfindunysgemäßen Ausgestaltung die
Verbindung zwischen den einzelnen Speicherelementen außerordentlich einfach und
ohne grössere Montagearbeiten möglich.
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Die einzelnen Speicherelemente werden mit ihren Anschlußstutzen ineinander
gefügt und sind darüber hinaus hinsichtlich der Verdrehlage der einzelnen Speicherelemente
zueinander willkürman lich festlegbar. Damit kann an die vorhandenen Anschlußmöglichkeiten
auf einfachste Weise anpasssen. Aufgrund der Zentrierung durch die Abstützeinrichtungen
ist die im erforderlichen -0mfang korrekte koaxiale Lage der einzelnen Speicherelemphte
zueinander sichergestellt. Damit wird der Aufbau sicher, frei von .aufwendigeiren
Installationsmaßnahmen und auße-rordentlich einfach. Dies gilt sowohl für stufenweise
Erweiterung des Speichers in Anpassung an zusätzliche Wärmequellen, in Anpassung
an zusätzlichem Bedarf an WarmwasserS beispielsweise durch Installation zusätzlicher
Abnahmequellen, als auch ür den Fall, daß ein solcher Speicher in einem Zuge aufgebaut
wird. Darüber hinaus ist es möglich, -Speicherelemente verschiedenen Volumens zuaaiNnonzuEUgen.
So lSßE sich beispielsweise denken, Speicherelemente von 200 Liter VoLumen und solche
von 300 Liter Volumen zusammenzufügen. Damit hat man es in der Hand, den Speicher
an vorhandene und zukünftig Bedürfnisse jeweils anzupassen.
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Aus vorstehendem wird deutlich, daß man auch solche Speicherelemente
aufsetzen kann, die selbst keine Wärmetauschereinrichtung beinhalten.
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Will man die Erwärmung des Wassers zunächst nur auf fossile Energie
stützen, so wird ein Speicherelement mit einer entsprechenden Heizeinrichtung aufgestellt.
Die Heizeinrichtung kann eine bekannte Heizschlange sein, die an einen mit Gas oder
Öl gefeuerten Kessel angeschlossen wird. Ist man nach einiger Zeit in der Lage oder
genötigt, eine zweite Energiequelle, beispiels weise basierend auf einer Wärmepumpe,
einzusetzen, so wird ein dafür ausgerüstetes Speicherelement an die Stelle des bisherigen,
mit fossiler Energie beheizten Speicherelementes aufgestellt, auf welches das vorhandene,
bislang bereits benutzte
Speicherelement mit Heizkesselbeheizung
aufgesetzt wird, so daß also immer das Speicherelement mit der Heizeinrichtung höchster
Energieabgabe an oberster Stelle ist. Würde man nunmehr noch eine Solarheizung einbauen,
so käme das derart beheizte Spei-.
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cherelement an unterster Stelle, darüber das Speicherelement, das
von der Wärmepumpe gespeichert wird und schließlich an oberster, dritter Stelle
das Speicherelement mit der Eleizkesselheizung.
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AuEgrund einer einheitlichen Gestaltung der Speicherelemente erscheint
es geraten, diese insgesamt einheitlich auszubilden, d.h.
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ein Speicherelement kann an beliebige Stelle des Stapels gesetzt werden.
Es ist aber grundsätzlich auch möglich, für das unterste und/oberste Speicherelement
die vorgeschilderte Ausbildung der Verbindungsstutzen und der Abstützausbildung
nur an einer nach oben bzw. unten gerichteten Wandung vorzusehen. Will man dabei
der Tatsache Rechnung tragen, daß ein zunächst an unterster Stel le in Alleinbetrieb
aufgestelltes Speicherelement mit eizkesselheizung bei Erweiterung der Energieversorgung
durch eine Wärmepumpen- bzw. Solarbatterieeinrichtung an eine höhere Stelle des
Stapels rückt, so müßte man ein solches Speicherelement um 180° drehen, so daß die
bisherige Standfläche nach oben weist und die bisher nach oben gerichtete Wandung
nunmehr nach unten gerichtet ist. Auf diese Weise könnte man für den unteren und
oberen Abschluß des Stapels wiederum gleich ausgebildete Spei-.
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cherelemente vorsehen.
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Die Ordnung der Speicher elemente übereinander begünstigt eine thermische
Durchmischung sämtlicher Speicherinhalte, was angesichts des grösseren Volumens
an Warmwasser bei weniger hohe Temperatur abgebenden Wärmequellen, wie Wärmepumpe
und Solareinrichtung von besonderer Bedeutung ist. Um diese Durchmischung zu begünstigen,
kann eine Rückführleitung vorgesehen werden, in welche im Bedarfsfalle eine Pumpe
eingeschaltet werden kann.
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Für die eine Drehbewegung zulassende Dichtung zwischen den ineinander
greifenden Verbindungsstutzen zweier benachbarter Spe:ichereinrichtungen sind eine
Reihe von Ausführungen denkbar. mixer kommen aufgrund der Platzersparnis und der
Anordnung der Abstütz ausbildung um die Verbindungsstutzen herum insbesondere solche
Dichtungen in Frage, die durch Ineinanderführen der Verbindungsstutzen selbsttätig
funktionsfähig werden.
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Die Abstützausbildungen sind in gleicher Weise wie die Dichtung gen
derart gestaltet, daß sie beliebige Verdrehstellungen bzw.
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ein Verdrehen der darüber miteinanderverbundenen Speicherelement gegeneinander
zulassen. Für solche Stützausbildungen sind ebenfalls eine Reihe von Ausführungen
geeignet. In einfachster Weise lassen sich an den einander gegenüberliegenden Wandungen
zweier Kessel Vorsprünge ausformen, anschweißen oder dergleichen, von denen der
eine den anderen-seitlich umgreift. Dabei kann das j-eweils obere Speicherelement
über seine Abstützausbildung unmittelbar auf der ihm zugewandten Wandung des jeweils
unteren Speicherelementes aufliegen, die an der oberen Wandung des unteren Speicherelementes
vorgesehene Abstützausbildung kann aber auch derart gestaltet sein, daß an ihr eine
Auflagefläche für die Abstützausbildung des jeweils oberen Speicherelementes vorgesehen
ist.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus Unteran-.
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sprüchen im Zusammenhang mit den in der Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispielen, auf welche besonders Bezug genommen wird und deren nachstehende
Beschreibung die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematischc
Skizze eines Ausführungsbeispieles aus einem Stapel von drei Speicherelementen;
Fig. 2 eine vergrösserte Teildarstellung einer Ausführung der Verbindungsstutzen
und der Abstützausbildungen irnVerbindungsbereich
zwischen zwei
übereinander angeordneten Speicherelementen.
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Die in Fig. 1 zu einem Stapel 1 übereinander angeordneten Speicherelemente
2, 3 und 4 sind allesamt mit einer Heizeinrichtung versehen, wie dies das mittlere
Speicherelement 3 in Form einer Heizschlange 5 erkennen lässt. Im vorliegenden Fall
könnte das unter ste Speicherelement 4 an eine Solarbatterie angeschlossen sein,
als Heizeinrichtung wäre dann eine Heizschlange 5 vorgesehen. Die Heizschlange 5
des mittleren Speicherelementes 3 könnte an einen Wärmepumpenkreislauf angeschlossen
werden, während das obere Speicherelement 2 entweder eine Heizschlange aufweist,
die an den Heizwasserkreis eines mit Öl oder Gas beheizten Kessels angeschlossen
ist oder aber eine andere Heizeinrichtung, beispielsweise in Form eines Elektro-Heizstabes
aufweist.
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Wie beschrieben, ändern die Speicherelemente bei zeitlich ge-.
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strecktem Aufbau des Stapels ihre Position in diesem Punkt, so-.
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weit die Kessel hinsichtlich ihrer Heizeinrichtung vergleichbar aufgebaut
sind,können natürlich auch lediglich nur die Anschlüsse geändert werden. Würde man
also zunächst das Speicherelement 2 alleine, also direkt auf dem Boden aufgestellt
betreiben, so könnte bei Aufsatz eines weiteren Speicherelementes zum Anschluß an
eine Wärmepumpe so vorgegangen werden,daß die Wärmepumpe an die Heizeinrichtung
des unteren, verbleibenden Speicherelementes angeschlossen wird, während die Heizschlange
des nunmehr darüber angeordneten, weiteren Speicherelementes an den Heizkessel angeschlossen
wird.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß man auch Speicherelemente ohne
eigene lleizeinrichtung zur Vergrößerung des Wasservolumens aufsetzen kann. Darüber
hinaus sind Speicherelemente unterschied lichen Rauminhaltes in Form unterschiedlicher
Höhenabmessungen denkbar.
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Wie näher noch im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben werden wird,
sind die Speicher elemente über Abstützausbildungen 6 und 7 aufeinander gestapelt
und über Verbindungsstutzen 8 und 9 hinsichtlich ihres Speichervolumens-miteinander
in Verbindung. Dabei sind die an den nach oben weisenden Wandungen 10 aller Speicherlemente
2 bis 4 angeordnet~en Abstützausbildungen 7 und Verbindungsstutzen 9 identisch ausgebildet,
während die an den unteren Wandungen 11 angeordneten Abstützausbildunge 6 und Verbindungsstutzen
8 sämtliche Speicherelemente 2 bis 4 unter sich wiederum identisch ausgebildet sind.
Dabei ist die Gruppe der Abstützausbildungen 7 an den oberen Wandungen 10 der Speicherelemente
derart bemessen, daß sie die Abstützausbildungen 6 an den unteren Wandungen 11 der
Speicherelemente jeweils zentrierend aufnehmen können. Die an den unteren Wandungen
11 der Speicherelemente vorgesehenen Verbindungsstutzen 8 sind so bemessen, daß
die an den oberen Wandungen 10 angesehenen Ver-.
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bindungsstutzen 9 in die von den Verbindungsstutzen 8 gebildete Öffnungen
einschiebbar sind, und zwar unter Zwischenschaltung einer Dichtung, die derart ausgebildet
ist, daß sie beim Ineinanderschieben von Stutzen 9 in Stutzen 8 ohne weitere Maßnahmen
funktionsfähig werden.
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Damit lassen sich die Speicherelemente in einfachster -Weise stapeln,
indem ein jeweils oberes Speicherelement einfach auf das jeweils untere Speicherelement
derart aufgesetzt wird, daß der an der oberen Wandung 10 angeordnete Verbindungsstutzen
9 des jeweils unteren Speicherelementes in den Verbindungsstutzen 8 an der unteren
Wandung 11 des jeweils oberen Speicherelementeseingreift, wobei die Abstützausbildung
6 des jeweils oberen Spei cherelementes in die Abstützausbildung 7 des jeweils unteren
Speicherelementes derart eingreift, daß eine Zentrierung zustande kant in welcher
die Stutzen 8 und 9 praktisch koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die Speichereleinente
sind bevorzugt mit zylindrischen Seitenwandungen ausgebildet, so daß die Verbin-.
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dungsstutzen, die Abstützausbildungen und die Speicherelemente
selbst
rotationssymmetrisch um'eine gemeinsame. vertikale Achse des Speicherstapels angeordnet
sind.
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Außerhalb des von den Abstützausbildungen 6 bzw. 7 gelegenen Wandungsbereiches
der oberen und unteren Wandungen 10 und 11 sind parallel zur Seitenwandung verlaufende
Anschlußstutzen 12 vorgesehen, in welcher Rohre einer Rücklaufleitung 13 einschiebbar
sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird durch diese Rücklaufleitung 13 der obere
Bereich des obersten Speicherelementes 2 mit dem unteren Speicherbereich des untersten
Speicherlementes 4 verbunden. In vorliegendem Falle ist in die Rücklaufleitung 13
eine Umwälzpumpe 14 eingeschaltet, die die Umwälzgeschwindigkeit des Warmwassers
erhöht.
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Die Stutzen 12 können derart gestaltet sein, daß durch sie hindurch
die Rohre der Rückfü.hrleitung 13 geführt werden. Für eine entsprechende Abdichtung
sorgt dann eine Quetsch- oder Schneidringdichtung, die mit Hilfe einer auf ein Außengewinde
der An-.
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schlußstutzen 12 aufgeschraubten Mutter betätigt wird. Freibleibende
Anschlußstutzen 12 werden mit Schraubdeckeln verschlossen.
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Die in den oberen Wandungen 10 vorhandenen Verbindungsstutzen 9, die
in die Verbindungsstutzen 8 eingreifen, sind mit einem Innen gewinde versehen, während
die größeren Verbindungsstutzen 8 in den unteren Wandungen 11 der Speicherelemente
ein Außengewinde tragen. Auf diese Weise ist es möglich, an jedes Speicherelement
das an unterster bzw. oberster Stelle des Stapels angeordnet ist eine Zuführungs-
.und eine Abführungsleitung 15 bzw. 16 durch Ver schrauben mit dem jeweils vorliegenden
Gewinde an den Stutzen 8 bzw. 9 anzuschliessen.
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Die vergrösserte Teildarstellung nach Fig. 2 zeigt die Nachbarbereiche
zweier im Stapel aneinander angrenzender Speicherelemen te 2 und 3 hinsichtlich
der Gestaltung der Abstützausbildungen und der Verbindungsstutzen. Die hier gewählte
Ausführungsform
ist besonders einfach und dient zugleich der Prinzipdarstellung
der getroffenen Lösung.
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Mittig in der unteren Wandung 11 des oberen Speicherelemente; 2 ist
eine Öffnung vorgesehen, an deren Berandung der mit einem Außengewinde 17 versehene
Verbindungsstutzen 8 angeordnet ist.
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Konzentrisch um diesen Verbindungsstutzen 8 ist an derselben unteren
Wandung 11 des oberen Speicherelementes 2 als Abstützausbildung 6 ein kreiszylindrisches
Rohrteil angeschweißt.
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Wiederum mittig ist im oberen Boden 10 des unteren Speicherelementes
3 eine Öffnung vorgesehen, die etwas kleiner ist als die vorerwähnte Öffnung und
an deren Berad w der Verbindungsstutzen 9 angeordnet ist, der ein Innengewinde 18
aufweist. Konzentrisch um diesen Verbindungsstutzen 9 herum ist ebenfa-lls an der
oberen Wandung 10 des unteren Speicherelementes 3 eine Abstützausbildung 7 wiederum
in Form eines kreiszylindrischen Teils angeschweißt.
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Wird das obere Speicherelement 2 auf das untere -Speicherelement 3
aufgesetzt, so greift der Verbindungsstutzen 9 an der oberen Wandung 10 des unteren
Speicherelementes 3 in den Verbindungs-.
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stutzen 8 an der unteren Wandung 11 des oberen Speicherelemente ein,
und zwar derart, daß zwischen dem Außenmantel des-Verbin-.
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dungsstutzen 9 und dem Innenmantel des Verbindungsstutzen- 8 ein von
einer Dichtung ausgefüllter Raum freibleibt. Im vorliegenden Falle sind in der Außenmantelfläche
des Verbindungsstutzens 9 zwei axial beabstandete Nutzen 19 vorgesehen, in welche
O-Ringdichtungen 20 eingelegt sind. Die derart am Verbindungsstutzen 9 gehaltenen
0-Ringdichtungen greifen im Verbindungszustand, d.h.
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bei in dem Verbindungsstutzen 8 eingeschobenen Verbindungsstutze 9,
an der innenmanteiwandung des Verbindungsstutzens 8 bestimmt ein. Auf diese Weise
wird eine Dichtung gewonnen, die in~jeder beliebigen Verdrehlage zwischen dem Stutzen
9 und dem Stutzen 8 wirksam ist und ein Verdrehen der beiden Stutzen gegeneinander
auch
noch in der eingesetzten Lage erlaubt. Darüber hinaus wird diese Dichtung mit dem
Ineinanderschieben der beiden Stutzen wirksam. Dadurch erübrigt sich ein irgendwie
geartetes Angrei-.
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fen im Bereich der Verbindungsstutzen nach bereinanderstapeln der
entsprechenden Speicherelemente.
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Die beiden llohlzylinderteile, die die AbstUtzauXbildungen 6 und 7
bilden, sind derart bemessen, daß die an der oberen Wandung 10 des unteren Speicherelementes
3 angeordnete Abstützausbildung 7 in die an der unteren Wandung 11 des oberen Speicherelementes
2 angeordnete Abstützausbildung 6 eingreift. Die Zentrierung wird dadurch erreicht,
daß ein Teil der Innenmantelfläche der Abstütz ausbildung 6 an einem entsprechenden
Teil der Außenmantelfläche der Abstützausbildung 7 anliegt bzw. dieser gegenüberliegt.
Je nach Dichtung ist ein bestimmtes Spiel möglich. Stirnseitig greift die an dem
oberen Speicherelement 2 angeordnete Abstütz-.
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ausbildung 6 an der Oberfläche der oberen Wandung 10 des untereren
Speicherelementes an, stützt sich also an dieser ab, so daß das obere Speicherelement
unmittelbar durch die obere Wandung 10 es unteren Speicherelementes getragen wird.
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Im Rahmen der Fig 1 ist eine etwas andere Ausgestaltung der Abstützausbildung
7 an der oberen Wandung 10 des jeweils unteren peicherlementes wiedergegeben. Dort
ist ein hohlzylindrisches Teil mit einem S-färmigen Mantel torgesehen, das derart
bemes-.
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sen ist, daß die Stirnseite der an der unteren Wandung 11 des jeweils
darüber angeordneten Speicherelementes an dem Stegteil es S-Profiles angreift, und
damit kreisringflächenförmig auf er Abstützausbildung 7 des jeweils unteren Speicherelementes
aufliegt.
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Im vorliegenden Falle sind sämtliche Stutzen und die Abstützausbildungen
an den Wandungen der Speicherelemente angeschweißt. Es lassen sich auch andere Verbindungsarten,
wie Kleben, denken.
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Im übrigen ist es möglich, insbesondere die Abstützausbildungen
an
den Speicherwandungen auszuformen.
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L e e r s e i t e