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Warmwasserbereiter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserbereiter der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Art.
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Ein derartiger Warmwasserbereiter (OE-GM 78 29 991) ist vornehmlich
zur Bereitstellung von Brauchwasser bestimmt und entsprechend gestaltet. Der Warmwasserbereir!r
ist mit seinem Kondensator an eine Wärmepumpenanlage angeseh lessen. Dabei wird
in sinnvoller Weise die in der Urngebung, z.B. im Erdreich, in der Luft o. dgl.
enthaltene Wärme zur Erwärmung von Brauchwasser herangezogen. Bekannt sind andererseits
Wärmepumpenheizanlagen, bei denen das Vorlaufwasser nach dem Wärmepumpenprinzip
erhitzt wird. Im Heizkreis befindet sich ein Speicher, in dem das Vorlaufwasser
über den darin befindlichen Kondensator der Wärmepumpenheizanlage erwärmt und zur
Reduzierung der Arbeitsspiele der Wärmepumpenheizanlage gespeichert wird. Der Platzbedarf
für einen derartigen Pufferspeicher und die Kosten dafür sind erheblich. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde einen Warmwasserbereiter der im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten Art zu schaffen, der unter Beibehaltung der Vorteile der Warmwasserbereitung
in einem Doll or den PldL/-.- und Kostenaufwand für einen Pufferspeicher, insbesondere
für eine Wärmepumpenheizanlage, wesentlich reduziert.
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Die Aufgabe ist bei einem Warmwasserbereiter der im Oberbegriff
des
Anspruchs 1 definierten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kr nnzeichnungst:eil
des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, daß der Speicherbehälter in -einem einzigen Gehäusc einerseits
den Brauchwasserspeicher für die Brauchwassererwärmung und andererseits den Pufferspeicher
der Heizanlage enthält;, werden der Platzbedarf und die Kosten wesentlich reduziert.
In vorteilhafter Weise können dabei der Brauchwasserspeicher oberhalb des Pufferspeichers
und im Oberteil und der Pufferspeicher im Unterteil des Speicherbehälters angeordnet
sein. Dies hat den Vorteil, daß bei Beheizung irn unteren Teil des Speicherbehälters
die im oberen Brauchwasserspeicher erforderliche Schichtung erhalten bleibt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform enthält Anspruch 4 sowie
Anspruch 5. Durch letztere ist es möglich, dann, wenn die Heizanlage nicht benötigt
und abgeschaltet wird, ZbB. in der warmen Jahreszeit, das Speichervermögen des Pufferspeichers
zusätzlich noch zur Energiespeicherung für das Dreuchwasser heranzuziehen.
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Wo itere vorbei lhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen
6 bis 13 Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung
unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern durch Nennung der Anspruchsnummer
darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale an dieser Stelle
als erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.
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Die Erfindung ist nachFolGcnd anhand von in den Zeichnungen gezeigten
Ausfüj'rungsbeispielet: näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen, vertikalen Schnitt eines Warmwasserbereiters,
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 - 4 jeweils einen Schnitt entsprechend
demjenigen gemäß Fig. 1, eines zweiten bzw. dritten bzw. vierten Ausführungsbeispieles.
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Der in Fig. 1 gezeigte Warmwasserbereiter, der statt Wasser natürlich
in anderen Fällen auch andere Flüssigkeiten erwärmen oder erhitzen kann, weist einen
Speicherbehälter 10 auf, der als Wasserspeicher gestaltet ist und dessen Wandung
11 ringsum zB. mit einem besonderen, nicht gezeigten Kunststoffschaum isoliert ist.
Der Speicherbehälter 10 ist mittels unterer, im Bereich des Bodens 12 befindlicher
Stutzen 13, 14 an eine nicht weiter-gezeigte Wärmepumpenanlage anschließbar. Diese
besteht in üblicher Weise aus einer als Wärmepumpe arbeitenden Kältemaschine, die
einen Verdichte-r, einen Verdampfer, dessen Abgang an den Verdichter angeschlossen
ist, und einen eingangsseitig an den Verdichter und aiigangsse itig an den Eingang
des Verdarnp Fers engeschlossenen Kondensator aufweist. Der Kondensator ist als
das Arbeitsmittel des Kälte kreislaufes führender Wärmetauscher ausgebildet. Bei
diesem Konzept wird die in der Umgebungsluft enthaltene Wärme im Verdampferbereich
dazu genutzt, die zur Verdampfung des flüssigen Kältemittels notwendige Verdampfungswärme
zur Verfügung zu stellen. Dabei versteht es sich, daß statt dessen auch die in einem
flüssigen Medium enthaltene Wärme dem Verdampfer
zugeführt werden
kann. Weitere Einzelheiten der Kältemaschine interessieren hier nicht.
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Der Speicherbehalter 10 enthält einen Brauchwasserspeieher 15 einerseits
und einen Pufferspeicher 25 andererseits, die über eine innere, den Speicherbehälter
10 unterteilende Trennwand 16 voneinander getrennt sind.
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Der Brauchwasserspeicher 15 und der Pufferspeicher 25 sind also in
einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt.
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Dabei ist der Brauchwasserspeicher 15 oberhalb des Pufferspeichers
25 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß bei Beheizung im unteren Teil des Speicherbehälters
10 die für den Brauchwasserspeicher 15 erforderliche Schichtung erhalten bleibt,
wobei der Unterteil in Form des Pufferspeicher£' 25 Wasser niedrigerer Temperatur
z.B.
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für ein nicht gezeigtes Heizungsnetz zur Verfügung stellen kann.
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Der im Oberteil des Speicherbehälters 10 befindliche Brauchwasserspeicher
15 weist einen oberen Ablaufanschlußstutzen 17 für den Brauchwasserabgang und einen
unteren Zulaufanschlußstutzen 18 für den Brauchwasserzulauf auf.
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Der im Unterteil des Speicherbehälters 10 befindliche Pufferspeicher
25 besitzt zum Anschluß an den Heizungsvt:'lau r' ei ien oberen Ablaufanschlußstutzen
26 und für den Anschluß an den Heizungsrücklauf einen unteren Zulaufanschlußstutzen
27.
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Abweichend von der zeichnerischen Darstellung gemäß Fig.1 beträgt
die Größe und das Fassungsvolumen des im Unterteil befindlichen Pufferspeichers
25 etwa ein Drittel oder ein Viertel der GesamtgröSe des Speicherbehälters 10.
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Die Bemessung ist z.B. derart, daß der Brauchwasserspeicher 15 ein
Fassungsvermögen von ca. 300 Liter hat, während das Fassungsvermögen des Pufferspeichers
25 etwa 100 Liter beträgt.
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Der Pufferspeicher 25 ist mit seinem Ablaufanschlußstutzen 26 und
Zulaufanschlußstutzen 27 in nicht weiter gezeigter Weise an die betreffenden Stutzen
17 bzw. 18 des Brauchwasserspeichers 15 anschließbar, so daß der Pufferspeicher
25 dann, wenn er nicht für die Heizanlage verwendet wird, z.B. in der warmen Jahreszeit,
mit für die Brauchwassererwärmung und -spcic:herur1g herangezogen werden kann, so
daß dann um das assungsvolutnen des Pufferspeichers 25 erhöht mehr gespeicherte
Brauchwasser-Energie zur Verfügung steht.
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Der Pufferspeicher 25 enthält im Inneren, und dabei vorzugsweise zentral
angeordnet, einen Kondensatorabschnitt 28. Dieser ist als Wärmetauscher in Gestalt
z.B. eines Wendelrohraustauschers 29 ausgebildet. Er führt innerhalb seiner Rohrleitung
das Arbeitsmittel des Kältekreislaufs der Wärmepumpenanlage.
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Die Trennwand 16 bildet den Boden des Brauchwasserspeichers 15. Sie
ist hier als Kondensator oder zumindest Kondensatorabschnitt 19 ausgebildet, der
in Reihe an den Kondensatorabschnitt 28 des Pufferspeichers 25 angeschlossen ist,
und dabei so, daß er diesem voran vorn Arbeitsmitteldampf des Kältemittelkreislaufc
durchströmt ist.
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Dies ist in Fig. 1 durch Pfeile 20, 21 dargestellt. Die Trennwand
16 ist als Doppelwand ausgebildet, deren Zwischenraum 22 zwischen den beiden Wandteilen
23 und 24 einen oder mehrere Strömungskanäle bildet. Der in Fig. 1 oben liegende
Eingang des Kondensatorabschnittes 28 ist an den Eingangsstutzen 30 dieses oberen
Kondensatorabschnittes 19 angeschlossen. An den Ausgangsstutzen 31 des oberen Kondensatorabsehnittes
19 schließt dann das in Fig. 1 obere Ende des Wendelrohraustauschers 29 an, der
in Fig. 1 von oben nach unten in Pfeilricl)tung 21 durchströmt ist. Der Kondensatorabschnitt
19 ist vom Heißgas des Kältekreislaufs durchst.römt, wndu rct' das
im
Brauchwasserspeicher 15 befindliche Wasser erhitzt wird. Das den oberen Kondensatorabschnitt
19 über den Ausgangsstutzen 31 verlassende, abgekühlte Heißgas tritt in derl untzererl
Kondensatorabschnitt 28 ein und durch strömt diesen in Fig. 1 von oben nach unten
in Pfeilrichtung 21, so daß dort die im Arbeitsmittel enthaltene Restwärrne an das
im Inneren des Pufferspeichers 25 enthaltene Wasser abgegeben und dieses mit dieser
Restwärme aufgeladen wird. Das Arbeitsmittel des Kältekreislaufs wird dann arn unteren
Ende des Speicherbehälters 10 als kondensiertes Kältemittel im Kreislauf abgezogen
und im geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe weitergeführt.
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Gestrichelt sind in Fig. 1 innerhalb des Brauchwasserspeichers 1 r)
ein Zusat'.wr.t. r'metauscher 32 und ein zusätzlicher Tauchkörper 33 angedeutet,
der z.B. elektrisch beheizt ist. Es versteht sich, daß bedarfsweise oder alternativ
dazu auch im Pufferspeicher 25 entsprechende Zusatzwä.rmetauscher und/oder Tauchkörper,
z.B. elektrisch beheizt, angeordnet sein können. Diese dienen der Brauchwasserbereitung
oder, im anderen Fall, der Erwärmung des Mediums im Pufferspeicher 25, und zwar
in der Regel nur in Ausnahmefällen, z.B. bei Störungen im Betrieb der Wärmepumpenanlage,
bei zu niedriger Außentemperatur, bei der die Wärmepumpenanlage stillgesetzt wird,
oder bei sonstigem Stillstand.
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Bei einem abgewandelten, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Kondensatorabschnitt 19 des Brauchwasserspeichers 15 losgelöst vom unteren Kondensatorabschnitt
28 des Pufferspeichers 25. Heide Kondensatorabschnitte 19 sowie 28 sind dann an
einen zugeordneten, eigenen Kältekreislauf angeschlossen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Trennwand 116
-nicht doppelwandig. Sie weist einen zentralen, etwa domartig in den Brauchwasserspeicher
115 hineinragenden Zylinderteil 140 auf, der am oberen Ende wie eine Kappe abgeschlossen
rist. Der Speicherbehälter 110 weist hier einen einzigen Kondensator 141 auf, der
zentral im Pufferspeicher 125 angeordnet ist und sich bis in den Zylinderteil 140
hinein und innerhalb dieses erstreckt. Der Kondensator 141 ist als Wärmetauscher
in Gestalt eines Wendelrohraustauschers 142 ausgebildet.
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Dabei befindet sich der heißere Kondensatoreingang in Fig. 2 oben
und im Bereich des oberen Ende des Zylinderteiles 140, während sich der Kondensatorausgang
im Bereich des Bodens 112 des Pufferspeichers 125 befindet.
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Bei diesem Ausführungsb.eispiel erfolgt die Erwärmung des Brauchwassers
im Brauchwasserspeicher 115 durch Wärmeübergang vom Kondensator 141 zum Heißwasser
im Inneren des Pufferspeichers 125 und von diesem über die Wandung des Zylinderteiles
140 zum Brauchwasser im Brauchwasserspeicher 115.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel sind zwei in Reihe liegende Kondensatorteile
219 und 228 vorgesehen, die beide als Wärmetauscher in E;es tb lt eines Wendel rohraus
-tauschers ausgebildet sind und hintereinander liegen.
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Dabei befindet sich der heißere Teil, nämlich der in Fig. 3 obere
Kondensatorteil 219, innerhalb des Brauchwasserspeichers 215, während sich der kältere
Teil, nämlich der in Fig. 3 untere Kondensatorteil 228, innerhalb des Pufferspeichers
225 befindet. Die beide Speicher 215 und 225 voneinander trennende Trennwand 216
ist hier als normaler Boden, wie der Boden 212, ausgebildet.
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Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von
demjenigen in Fig. 3 dadurch, daß der obere, im Brauchwasserspeicher 315 sitzende
Kondensatorteil 319 völlig unabhängig vom unteren Kondensatorteil 328 ist, der sicj
innerhalb des Pufferspeichers 325 befindet.
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Beide separate Kondensatorteile 319, 328 sind an jeweils eigene, zugeordnete
Kältekreisläufe angeschlossen, was hinsichtlich des oberen Kondensatorteiles 319
durch die Pfeile 346, 347 und hinsichtlich des unteren Kondensatorteiles 328 durch
die Pfeile 348, 349 angedeutet ist.
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