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Boi ler mit Hochlei stungswärmetauscher
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Die Erfindung betrifft einen- Warmwasserspeicher mit eingebautem Hocl-lleistungs-Wärmetauscher
unter Beibehaltung der Wärmeschichtung im Speicher.
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Durch den vermehrten Einsatz von Wärmepumpen und Solaranlagen zur
Versorgung eines Gebäudes mit Warmwasser und Heizenergie werden yrößere Speicherinhalte
bei niedrigem Temperaturniveau benötigt. Da die.Einspeicherung der gewonnenen Solarenergie
größtenteils auf der Brauchwasserseite vorgenommen wird werden lange Verweilzeiten
des Brauchwassers im entsprechend großen Wasser speicher erzielt. Dies entspricht
jedoch nicht den Anforderungen, die möglichst kurze Verweilzeiten des Brauchwassers
im Boiler verlangen. Auch sind die großen Speicher in Edelstahl oder in innen emaillierter
Ausführung relativ teuer.
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Beim auch möglichen Einbau -von Kupfçr-Wärmetauschern auf der Brauchwasserseite
wirkt sich die geringe Temperaturdifferen zwischen Heizmedium und der geforderten
Endtemperatur sowie die benötigte stündliche Dauerleistung eine negative Rolle.
Es läßt sich auf die geforderte Anbringung des Wärmetauschers an der höchsten und
damit wärmsten Stelle des Boilers reicht verwirklichen.
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Eine normale Durchströmung des Boilers mittels einer Pumpe zerstört
die Wärmeschichtun.
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Um eine wesentlich höhere Wärmeleistung bei der Anordnung des Wärmetauschers
im Brauchwasserbereich zu erzielen, wird der Wärmetauscher erfindungsgemäß mit einer
wasserlenkenden Hülse umgeben. Somit ist eine gezielte Umströmung des Wärmetauschers
möglich, ohne die Temneraturschichtung im Boiler zu zerstören. Es kann das wärmste
Wasser direkt unter der Bollerdecke abgezogen und zur Erwärmung des den Wärmetauscher
durchströmenden Wassers herangezogen.
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Diese Anordnung ermöglicht es auch, von einem externen Wärmeerzeuger
angebotene Energie direkt dem Wärmetauscher zuzuführen. Die durch die erwähnte Anordnung
erzielte Leistungssteigerung beträgt ca. 100 % gegenüber einem Tausch; ohne wasserlenkende
Hülse.
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Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht aus einem wendelförmig
gewickelten Wärmetauscher z. B. aus Kupfer, der von einem an einer Seite sich verjüngenden
Rohr umhüllt ist. Daraus ergib sich eine einwandfreie Lenkung des Wasserstromes.
Wenn der Boiler aufgeladen ist, wird bei Bedarf die Umwälpumpe eingeschaltet, die
den Wasserumlauf beschleunigt, Dabei wird an der höchsten Stelie des Boilers naturgemäß
das wärmste Wasser angesaugt und über den Wärmetauscher geführt. Das sich am Wärmetauscher
abkühlende Wasser wird an der untersten Stelle des Boilers wieder zugeführt. Somit
bleibt die erwünschte Temperaturschichtung im Boiler erhalten.
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Speziell bei waagerecht eingebauten Wärmetauschern zeigt sich der
Vorteil der wasserlenkenden Hülse. Hier wird wiederum das Wasser aus dem wärmsten
Teil des Boilers abgesaugt. Bei Ladung des Boilers über einen externen Wärmeerzeuge
kann das Tauscherbündel direkt beheizt werden, ohne vorher einen Grobteil des Boilerwassers
aufheizen zu müssen. Eine wesentlich schnellere Anpassung an die Gegebenheiten ist
hierdurch möglich.
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Eine gelenkte Eigenzirkulation mit der Möglichkeit der Umlaufbeschleunigung
bitte ei e weitere Ausführungsform. Hier bildet auch wieder eine Hülse die gewünschte
Wasserlenkung innerhalb des Boilers.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt.
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Dabei zeigt die
Zeichnung 1 eine schematische Darstellung
eines Boilers mit hängendem Wärmetauscher mit Hülse sowie außenliegender Pumpe mit
Dreiwegeumschaltventi I zur externen Beheizung des Wärmetauschers Zeichnung 2 eine
schematische Darstellung eines Boilers mit waagerecht eingebrachtem Wärmetauscher
mit Hülse und gezeigter externer Beheizung des Tauschers Zeichnung 3 eine schematsiche
Darstellung eines Boilers mit einer anderen Anordnung derexternen Beheizung, wobei
eine Aufheizung des gesamten Boilerwassers erfolgt Zeichnung 4 eine schematsiche
Darstellung eines Boiers mit einer Wasserführung: wobei eine gezielte Eigenzirkulation
im Boiler erzielt wird und die Möglichkeit einer Umlaufbesch leunigung oder einer
externen Beheizung gegeben ist.
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Zeichnung 1 zeigt einen Boiler 10, in welchen ein Wärm,stauscher 12
eingebaut ist, der von einer waserlenkenden Umhüllung 14 umgeben ist. Durch diese
Anordnung wird in der Strömungsrichtung 50 an der obersten heißen Stelle des Boiler.
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Wasser angesaugt und über den Rücklauf 82 und 84 an der günstigsten
Steile wiede dem Boiler zugeführt. Dieser Vorgang kann durch Einschalten der Pumpe
80 wesen lich beschleunigt werden. Durch Umschalten des Dreiwegeventiles 90 kann
über einen externen Wärmeerzeuger bei Bedarf gezielt dem Wärmetauscher Energie zugeführt
werden. Mit 40 und 42 sind Zu- und Ablauf des Wärmetauschers dargestellt.
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Fig. 2 zeigt einen Boiler 10, in welchen waagerecht ein Wärmetauscher
12 eingesetzt ist, der von einer wasserumlenkenden Umhüllung 14 umgeben ist. Über
ein Saugrohr wird wiederum an der höchsten Stelle Warmwasser 50 angesaugt.
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Dabeii kann wiederum mittels der Pumpe 80 über die Leitung -82 und
84 das Walze in seinem Umlauf beschleunigt werden. Über-die Ladepumpe 76 kann bei
Bedarf über einen externen Wärmeerzeuger zusätzlich Energie zugeführt werden. Somit
ist eine Leistungssteigerung zu erzielen. Der Zulauf 74 ist dabei zweckmäßigerweise
injektorartig ausgeführt. Eine elektrische Beheizung ist über einen Heizstab 94
möglich. Eine weitere Beheizung bietet der Doppelmantel 28.
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In Fig. 3 ist eine Anordnung getroffen, wobei der
Wärmeerzeuger
bei der Beschickung des Tauschers den Gesamtinhalt des Boilers erwärmen kann.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht innerhalb eines
Boilers 10 die Möglichkeit einer gezielten Zirkulation des Boilerwassers über die
umlenken Hülse 16. Beim Entzug von Energie über den Tauscher 12 kühlt das den Tausch
umgebende Wasser rasch ab und fällt gezielt in dem Rohr 16 in Richtung Boden des
Boilers, um über die Strömung 60 bei Erwärmung wieder nach oben zu stein Eine einwandfreie
Schichtung im Boiler ist somit gegeben. Vorteilhaft kann sich die Verwendung von
schlecht wärmeleitendem Material für die Hülse 16 erweiser Um eine Beschleunigung
mittels einer Ladepumpe zu ermöglichen ist der Einsat; einec Querschnittsvereingung
zweckmäßig, Die Schwerkraftzirkuletion erfolgt dann über den Kanal 32. Über die
Anschlüsse 34 und 36 erfolgen bei der internen Um wälzung Ansaug 34 und Rückführung
des über die Pumpe 80 beschieunigten WasE Über die Pumpe 81 kann der Wärmetauscher
von einem externen Wärmeerzeuger schnell geladen werden. Bei umgekehrtem Einbau
der Pumpe 81 kann der Boiler in entsprechender Weise aufgeheizt werden.
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Fig. 5 zeigt die Möglichkeit, z. B. einen Solartauscher direkt mittels
der Pumpe 83 zum Zwecke der Aufladung des Pufferspeichers 73 zu kühlen, ohne die
Bewegungsruhe im Boiler 10 zu stören.