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Titel: Warmwasserboiler
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Warmwasserboiler Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserboiler
gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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"Warmwasserboiler" im Sinne der Erfindung sind zunächst einmal Boiler
oder Speicher, die im einfachsten Fall aus einem Kessel zum Aufnehmen bzw. Speichern
von warmen wasser bestehen, wobei der Kessel wenigstens zwei Gruppen von Anschlüssen
aufweist, von denen die erste Gruppe von Anschlüssen in erster Linie zur InstaSation
bzw. zur Verbindung des Boilers mit einer in einem Gebäude vorgesehenen Installation
(beispielsweise zum Verbinden des Kesselinnenraumes mit der Wasserzu- und -abfuhr,
zum Verbinden im Kessel vorgesehener Wärmetauscher mit dem Vorlauf und Rücklauf
eines wärmetransportierenden Mediums usw. ) dienen.
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Die zweite Gruppe von Anschlüssen am Kessel dient in erster Linie
dazu, um Meß- oder Hilfselemente, wie beispielsweise cleketrisebe Heizstäbe, Meßfühler
usw. im Innenraum des Kessels anzuordnen und die entsprechenden Anschlüsse abgedichtet
durch die Kesselwand nach außen herauszuführen. Sofern der Warmwasserboiler nicht
nur als passiver Speicher (gegebenenfalls mit Wärmetauschern) ausgebildet ist, sondern
neben dem eigentlichen '!armwasserspeicher auch beispielsweise ein Wärmepumpenaggregat
aufweist, könnten Anschlüsse der zweiten Gruppe auch dazu verwendet werden, eine
wärmeflußmässige Verbindung zwischen dem Kessel und dem l!ärmepumpenaggregat herzustellen.
Ein "Warmwasserboiler im Sinne der Erfindung ist somit auch eine Kombinetion bestehend
aus einem Warmwasserspeicher und einem Wärmepumpenaggregat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserboiler so
auszugestalten, daß er möglichst billig und rationel gefertigt werden kann.
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7ur Lösung dieser Aufgabe ist ein Warmwasserboiler entsprechend dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.
Durch die
gruppenweisen Anordnung der einzelnen Anschlüsse in wenigstens zwei die Kessel achse
einschließenden vertikalen Kesselebenen, die sich unter einem winkel von kleiner
als 00 schneiden, wobei die Anschlüsse der einen Gruppe gegenüber den Anschlüssen
der anderen Gruppe bezogen auf die Kessel achse jeweils um er als 900 gegeneinander
versetzt sind, ergibt sich zunächst ein optimaler Kompromiß zwischen Aussehen und
Anschlu9-möglichkeiten, wobei die Anschlüsse selbst entweder in den Innenraum des
Kessels führende Rohranschlüsse, Anschlüsse für in Kesselinnenraum angeordnete Wärmetauscher
oder aber Anschlüsse für die Anordnung von Meß- oder Hilfselementen im Innenraum
des Kessels usm. sind. Durch die besondere Teilung der die Umfanoswand des Kessels
umgebenden Ummantelung aus wärmedämmendem Material, vorzugsweise aus Polyurethan-Hartschaum,
ergibt sich die Möglichkeit, daß für die Ummantelung jeweils gleichartige Teile
verwendet werden können, wobei dann diese Teile dort, wo es für den Durchtritt von
Anschlußleitungen usw. erforderlich ist, nachträglich mit Öffnungen bzw. Durchbrechnungen
versehen werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Ummantelung wird vor
allem auch vermieden, daß ev. Durchtrittsöffnungen durch die Ummantelung an der
Teilung dieser Unmantelung vorgesehen werden müssen, was in werkzeugtechnischer
Hinsicht, in fertigungstechnischer Hinsicht, sowie hinsichtlich des optischen Erscheinungsbildes
äußerst ungünstig wäre.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Warmwasserboilers
weist die Ummantelung an ihrer Außenfläche einen quadratischen Duerschnitt, vorzugsweise
einen quadra-Lischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf, wobei dann die Ummantelung
an der Umfangswand des Kessels so angebracht ist, daß die zweite Gruppe von Anschlüssen
in einem Eckbereich dieser Ummantelung liegt, was den besonderen Vorteil halt, daß
wegen der in den Eckbereichen gröberen Dicke der Ummantelung an der Innenseite der
Ummantelung Ausnehmungen vorgesehen werden <önnen, in denen ev. Anschlußelemente
oder aber über die Umfangswand vorstehende Teile beispielsweise von elektrischen
Heizstäben untergebracht werden können, ohne daß die Ummantelung
nach
außen und insbesondere an der Vorderseite des Boilers unterbrochen wird bzw. eine
ins Gewicht fallende Serschlechterung der Wärmedämmung der Ummantelung eintritt.
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Sofern die Ummantelung aus Polyurethan-Hartschaum besteht, wird dieses
Material so geschäumt, daß es etwa eine Dichte von 35 kg/m3 aufweist, da dieses
Material bei dieser Dichte die höchste Wärmedämmung aufweist.
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So fern der erfindungsgemäre Warmwasserboiler als aktiver Boiler ausgebildet
ist, ist auf dem vom Kessel gebildeten Warmwasserspeicher das Wärmepumpenaggregat
angeordnet, und zwar vorzugsweise in einem Gehäuse, dessen Querschnitt dem Außenquerschnitt
der Ummantelung auf dem Kessel entspricht, so daß die Umfangsfläche des Gehäuses
des armepumpenaggregates praktisch die Fortsetzung der Außenfläche des Warmwasserspeichers
bzw. der Ummantelung aus wärmedämmendem Material bildet.
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Weiterbildungen der Erfindung sing Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung sowie teilweise
im Schnitt eine Wärmepumpe bestehend aus einem aufrecht stehenden angeordneten Warmwasserspeicher
sowie aus dem auf diesem Speicher sitzenden Wärmepumpenaggregat; ;ig. 2 eine Draufsicht
auf die Wärmepumpe gemäß Fig. 1; Fio. 3 in Einzeldarstellung den Warmwasserspeicher
der Wärmepumpe gemäß Fig. 1, wobei die wärmeisolierende Ummantelung des Speichers
ueschnitten dargestellt ist; ig. 4 eine Draufsicht auf den Warmwasscrspeicher gemäß
Fig. 3, und zwar nach Abnahme des oberen Deckels und des oberen Teiles der Ummantelung;
Fig.
5 in vergrößerter Detaildarstellung und im Schnitt die die Umfangswand des kesselartigen
Wärmespeichers umqebende Ummantelung aus wärmedämmendem Material zusammen mit der
diese Ummantelung umgebenden, den äußeren Abschluß bildenden Abschlußfolie; Fig.
6 in vergrößerter Detaildarstellung eine der an der Innenseite der Ummantelung aus
wärmedämmendem Material vorgesehene und sich in vertikaler Richtung bzw. in Achsrichtung
des Warmwasserspeichers erstreckende nutenförmige Ausnehmung; ig. 7 und 8 den oberen
Deckel der Ummantelung des Warmwasserspeichers in Draufsicht sowie im Schnitt; Fig.
9 in schematischer Darstellung und im Schnitt das Wärmepumpenaggregat der Wärmepumpe
gemäß Fig. 1.
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Die in der rig. 1 dargestellte Wärmepumpe besteht im wesentlichen
aus einem Wärmepumpenaggregat 11 sowie aus einem Warmwasserspeicher 1, dessen geschlossener,
zur Aufnahme von Wasser dienender Innenraum 2 von einem Kessel gebildet ist, der
eine kreiszylinderförmige, vertikale Umfangswand 3 sowie einen den Innenraum 2 oben
und unten verschließenden Boden 4 bzw. 5 aufweiset. Der den Innenraum 2 bildende
Kessel ist aufrechtstehend angeordnet, d.h. die Symmetrieachse dieses Kessels verläuft
in vertikaler Richtung.
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An der Umfangswand 3 sind mehrere Gruppen von Anschlüssen bz.
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Anschlußflanschen vorgesehen, und zwar eine erste Gruppe von Anschlüssen
6 an der Rückseite der Wärmepumpe bzw. des Warmwasserspeichers 1, die (Rückseite)
nach der Montage der Uärmepumpe einer Gebäudewand 7 unmittelbar benachbart liegt,
sowie eine zweite Gruppe von Anschlüssen 8 seitlich an der Vorderseite der Wärmepumpe
bzw. des Warmwasserspeichers 1. Die jeweils gleichartig oder verschieden ausgebildeten
Anschlüsse 6 bzw. 8 jeder Gruppe liegen auf einer gemeinsamen vertikalen Linie bzw.
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in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, und zwar die Anschlüsse 6 in
der in rig. 4 mit I beeichneten ersten vertikalen Kesselebene und die Anschlüsse
8 in einer gemeinsamen, in der Fig. 4 mit II bezeichneten zweiten vertikalen Kesselebene.
Die Anschlüsse 6 und 8 sind dabei bezogen auf die Kesselachse S in einer Umfangsrichtung
des Kessels bzw. der Umfangswand 3 um weniger als 180 ° gegeneinander versetzt vorgesehen,
daß die beiden Kesselebenen I und II einen Winkel a kleiner als 900 miteinander
einschließen. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel a etwa 450.
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Um Wärmeverluste zu vermeiden, ist die Umfangswand 3 von einer Ummanteln
9 aus wärmeisolierendem Material umgeben. Diese Ummantelung besteht bevorzugt aus
Polyurethan-Hartschaum mit einem spezifischen Gewicht von 35 kg/m3. Es hat sich
gezeigt, daß bei diesem spezifischen Gewicht die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten
wärmedämmenden Materials ein Minimum aufweist, d.h.
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die Wärmedämmwirkung am größten ist.
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Die die kreiszylinderförmige Umfangswand 3 umgebende Ummantelung 9
ist so ausgebildet, daß diese Ummantelung an ihrer Außenfläche im wesentlichen einen
quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken bzw. Eckenbereichen 10 aufweist,
wobei jeder Eckenbereich 10 sich bei der für die Fig. 4 gewählten Darstellung beidseitio
von der Kesselebene II bzw. beidseitig von einer senkrecht zur Kesse lebene II verlaufenden
Hilfsebene II' erstrecl:t, also auch die Anschlüsse 8 an einem Eckbereich 1C bzw.
dort angeordnet sind, wo die Ummantelung 9 die größte Dicke aufweisen. Dies hat
den Vorteil, daß in der Ummantelung 9 bzw. den Ausnehmungen, die an der Innenseite
der Ummantelung 9 vorgesehen werden, elektrische Anschlußelemente oder andere Verbindungsstücke
untergebracht werden können, die beispielsweise zum Anschluß von elektrischen Heizstäben,
Meßsonden usw,. dienen, welche durch die Flansche oder Anschlüsse 8 in den Innenraum
2 des '<essels hineinragen, oder aber über einen oder mehrere Anschlüsse 8 das
järmepumpenaggregat 11 mit dem Innenraum 2 des Warmwasserspeichers 1 verbinden.
Im Bereich der Kesselebene II sowie im Bereich der hierzu senkrechten Hilfsebene
II' sind an der
Innenseite der Ummantelung 9 vier sich in vertikaler
Richtung erstreckende nutenförmige Vertiefungen 12 vorgesehen, in denen elektrische
Anschlußleitungen, wasserführende L'erbindungsleitungen usw. verlegt werden können.
jede nutenförmige Vertiefung 12 ist durch eine Vielzahl von Querrippen 13, die jeweils
vom Boden der betreffenden nutenförmigen Vertiefung bis an die Innenfläche der Ummantelung
9 bzw. bis an die Außenfläche der Umfangswand 3 reichen unterbrochen. Nur in derjenigen
nutenförmigen Vertiefung 12, in welcher irgendwelche Leitungselemente verlegt sind,
sind die Querrippen 13 herausgebrochen, und zwar auch nur dort, wo sich entsprechende
Verbindungsleitungen usw.
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erstrecken. Durch die Querrippen wird verhindert, daß sich in solchen
nutenförmigen Vertiefungen 12, die nicht zum Verlegen von Verbindungsleitungen usw.
verwendet sind, durch Konvektion eine Luftströmung von unten nach oben ausbilden
kann, die zu Wärmeverlusten führen würde.
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Die Ummantelung 9 ist durch vertikale Teilungen in vier gleichartige
Teilstücke 9' unterteilt, von denen ein Teilstück in der Fig. 4 zur Verdeutlichung
schraffiert dargestellt ist. Die Teilungsflächen 14, an denen die einzelnen Teilstück
9' jeweils unter Zwischenlage eines flexiblen Dichtugsmaterials, z.B.
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eines Schaumstoffes aneinander anliegen, sind stufenförmig ausgebildet
und bestehen jeweils aus einer äußeren und aus einer inneren vertikalen Teilfläche,
die in etwa radial zur Kessel achse verlaufen und aus einer zwischen diesen beiden,
gegeneinander versetzten Teilflächen angeordneten dritten vertikalen Teilfläche,
die in etwa tangential zum Umfang des Warmwasserspeichers 1 verläuft. Durch diese
Ausbildung der Teilungsflächer 14 ergibt sich zwischen den einzelnen Teilen 9' der
Ummantelung 9 ein labyrinthartiger Spalt, der zusätzlich zu der Zwischenlage aus
Schaumstoff die Wärmedämmung im Bereich der Teilungsflächen 14 erhöht. Die einzelnen
Teile 9' der Ummantelung sind so an der Umfangswand 3 des Wärmespeichers 1 angeordnet,
daß keine Teilung bzw. Teilungsfläche 14 mit einer der Kesselebenen I und II bzw.
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mit einer der hierzu jeweils senkrechten Hilfsebenen I' und II' zusammenfällt,
sondern jede Teilung bzw. Teilunnsfläche 14 jeweils um einen Winkel b gegenüber
der nesselebene I -bzw. der
dazu senkrechten Hilfsebene 1 versetzt
ist. Der Winkel b beträgt bei der dargestcllten Ausführungsform beispielsweise 22,50,
wobei die Winkellänge jedes Teiles 9 der Ummantelung 9 00 ist. Durch die beschriebene
Ausbildung der Ummantelung 9 sowie durch die Anordnung der Anschlüsse 6 bzw. 8 in
den Kesselebenen I und II ist es möglich, die Ummantelung 9 aus gleichartigen Teilen
9 herzustellen, wobei dann lediglich in die beiden Teile 9', die den mit den Anschlüssen
6 bzw. 8 versehenen Umfangsbereich der Urnfangswand 3 abdecken, Löcher für die Anschlüsse
6 bzw. 8 bzw. für die mit diesen Anschlüssen in Verbindung stehenden Elemente eingebracht
werden, soweit diese Anschlüsse bzw. Elemente durch die Ummantelung 9 nach außen
geführt werden müssen. Dies ist in der Regel nur für die Anschlüsse 6 bzw. für die
dort vorzusehenden Elemente erforderlich.
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illit dem unteren Boden 5 steht der Kessel auf einem Fuß 15 auf, der
bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls im wesentlichten aus geschäumtem
Material (Polyurethan-Hartschaum) hergestellt ist. Der Fuß 15 kann an seiner Unterseite
ggf. auch mit einer die Standfläche bildenden Fußplatte 16 aus Eisen oder Stahl
versehen sein. Der obere Boden 4 des Warmwasserspeichers 1 ist bei der dargestellten
Ausführungsform durch eine von der Ummantelung 9 umschlossenen Platte 17 abgedeckt,
die ebenfalls aus wärmedärnmendem Material, nämlich aus Polyurethan-Hartschaun besteht.
Um die einzelnen Teile 9 der Ummantelung 9 an der Umfangswand 3 des Warmwasserspeichers
1 zu halten, ist um die Ummantelung 9 außen eine Abschlußfolie 18 herumgeführt,
die clurch eine vcrtikale Vcrbindungsleiste 19 in sich geschlossen ist. Diese Abschlußfolie
18 ist vorzugsweise relativ dick ausgebildet und besteht aus geschäumtem Material
mit geschlossener Außenfläche, so daß die Abschlußfolie 18 nicht nur fest angepreßt
an der Ummantelung 9 bzw. deren Teile 9 anliegt und damit für einen festen Sitz
der Ummantelung 9 an der Umfangswand 3 sorgt, sondern durch die Abschlußfolie 18
auch eventuelle Unebenheiten bzw. Löcher an der Außenfläche der Ummantelung 9 vollständig
glatt abgedeckt werden. Auf der Platte 17 sitzt ein aus Kunststoff gefertigter Abschlußdeckel
20, der mit einem nach
unten ragenden Flansch 21 die Ummantelung
9 an ihrem oberen Rand umschließt. Der Abschlußdeckel 20 besitzt an seiner Deckelflàche
zwei nac oben ragende napfartige Vorsprünge oder Ausbuchtungen 22, die bei der dargestellten
Ausführungsform auf der Kessel ebene II liegen. Diese Ausbuchtungen 22, die von
der dem Flansch 21 abgewendeten Deckelfläche vorstehen, bilden Hohlräume in denen
beispielsweise elektrische Verbindungsstecker usw.
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untergebracht werden können. Sofern im Bereich der Ausbuchtungen 22
elektrische Leitungen usw. durch den Abschlußdeckel 20 hindurchgeführt werden sollen,
weisen diese napfförmigen Ausbuchtungen an ihrem bonden Durchbrechungen 23 auf.
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Die Ausbuchtungen 22 dienen gleichzeitig zur Arretierung bzw.
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Justierung des ebenfalls aus Kunststoff hergestellten wannenartigen
Bodens 24 des iilärmepumpenaggregates 11, d.h. in dem wannenartigen Boden 24 sind
den Ausbuchtungen 22 entsprechende, nach innen gezogene napfförmige Einbuchtungen
25 vorgesehen, wobei jede Einbuchtung 25 eine Ausbuchtung 22 aufnimmt. An dem Boden
24 sind die einzelnen Teile des Wärmepumpenaggregates, insbesondere der Kompressor
26, der Wärmetauscher 27 sowie der Uentilator 28 des Wärmepumpenaggrega-tes gehalten
sowie ein diese Teile abdeckendes haubenartiges Gehäuse 29. In vertikaler Richtung
über den Anschlüssen 8 ist am Gehäuse 29 ein Bedienungselement (z.B. Schalter) sowie
ggf. auch Anzeigeelemente aufweisendes Bedienungsfeld 30 vorgesehen, welches von
einer ebenen Fläche oder Tafel gebildet ist, die in die ansonsten abgerundete Ecke
des in seiner äußeren Formgebung der äußeren Formgebung des Uarmwasserspeichers
angepaßten Wärmepumpenaggregates 11 bzw. Gehäuses 29 eingesetzt ist. Das Bedienungsfeld
38-am Gehäuse 29 setzt sich nach unten in einem Bedienungsfeld 31 (ebenfalls mit
Anzeige- und/oder Betätigungselementen) fort, welches im oberen Teil des die Anschlüsse
8 aufnehmenden Eckbereitches 10 vorgesehen ist. Für das ebenfalls ebene Bedienungsfeld
31 sowie für die Aufnahme der hinter diesem Bedienungsfeld angeordneten Elemente
ist die Ummantelung 9 außen entsprechend ausgespart, wie dies in der Fig. 3 bei
32 angedeutet ist. Der Abschlußdeckel 20, nn dem das Bedienungsfeld 31 bzw. die
dort vorgesehene Elemente z.B. gehalten sind, besitzt
an seinem
Umfang bzw. an seinem Flansch 21 an dem betreffenden Eckbereich 10 eine entsprechende
Abflachung oder Aussparung im Flansch 21.
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An der den Bedienungsfeldern 30 und 31 abgewendeten Seite ist an der
Umfangsfläche des Gehäuses 29 eine Luftaustrittsöffnung 33 vorgesehen, die bei der
dargestellten Ausführungsform in etwa symmetrisch zur Hilfsebene 1 angeordnet ist
und sich bezogen auf die Achse 5 über einen Winkelbereich von etwas weniger als
1800 erstreckt, so daß diese Luftaustrittsöffnung sowohl an der den Bedienungsfeldern
30 und 31 abgewendeten Seite der Wärmepumpe als auch teilweise noch an der Vorder-
und Rückseite der Wärmepumpe vorgesehen ist. Weiterhin ist der Ventilator 28 an
dem vom Wärmetauscher 27 an den Ventilator führenden trichterförmigen Luftleitkanal
34 so angeordnet, daß die Flügel des Ventilators 28 in Strömungsrichtung der Luft
(Pfeile B der Fig.
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9) teilweise innerhalb des Luftleitkanals, teilweise jedoch außerhalb
des Luftleitkanales liegen, so daß die vom Ventilator 28 durch den Wärmetauscher
27 angesaugte Luft vom Ventilator in einem sich kegelförmig verbreiternden Luftstrom
weggeblasen wird, wobei der Winkel dieses Luftstromes an die Breite der Luftaustrittsöffnung
33 angepaßt ist. Durch die beschriebene Ausbildung der Luftaustrittsöffnung 33 sowie
durch die beschriebene Anordnung des Ventilators 28 bezüglich des Luftleitkanales
34 ist es möglich, den Ventilator 28 einerseits möglichst dicht an die mit der Luftaustrittsöffnung
33 versehene Seite des Gehäuses 29 anzuordnen, um so innerhalb des Gehäuses 29 Platz
für die übrigen Teile des Wärmepumpaggregates 11 zu schaffen, andererseits wird
hiermit auch die Möglichkeit eröffnet, die Wärmepumpe in einer Gebäudeecke zu platzieren,
wobei die Luftaustrittsöffnung 33 nur einen verhältnismäßin geringen Abstand von
einer senkrecht zur Gebäudewand 7 verlaufenden und die Gebäudeecke bildenden weiteren
Wand 7' aufweist. Die aus der Luftaustrittsöffnung 33 austretende Luft kann auch
bei einer Anordnung der Wärmepumpe in einer Gebäudeecke schräg nach vorne sowie
schräg nach hinten im Bereich der Ecke abfließen. Für den Lufteintritt sind an der
Oberseite des Gehäuses 29 mehrere Oeffnungen 25 vorgesehen.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.