DE3905874A1 - Warmwasserspeicher mit einem von brauchwasser durchstroemten heizkreis mit aussen liegendem heizelement und mit einer ladewechselvorrichtung - Google Patents
Warmwasserspeicher mit einem von brauchwasser durchstroemten heizkreis mit aussen liegendem heizelement und mit einer ladewechselvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserspeicher mit einem
von Brauchwasser durchströmten Heizkreis mit außen liegendem Heiz
element und mit einer Ladewechselvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Bei einem solchen Warmwasserspeicher kann der Wärmetauscher als
direktes Heizelement ausgebildet sein, beispielsweise als Solar
kollektor oder auch als Kühler einer Wärmepumpe. Der Wärmetauscher
kann aber auch auch zur Wärmeübertragung in einen primären Heiz
kreis mit einem flüssigen Heizmedium geschaltet sein. Das Heiz
medium des Primärkreises kann hierbei Fremdstoffe enthalten, bei
spielsweise ein Frostschutzmittel. Mit einer Ladewechselvorrich
tung wird das erwärmte Wasser im Vorlauf des Heizkreises in den
Warmwasserspeicher eingeführt und hier seiner Temperatur entspre
chend in Relation zum vorhandenen Temperaturprofil des Speichers
abgelegt. Dadurch werden Exergieverluste vermindert. Dies ist
insbesondere wichtig bei Wärmetauschern, die mit Wasser beschickt
werden, das mit sich ändernder Temperatur anfällt, wie es z.B.
bei Beheizungen durch Solaranlagen, Wärmepumpen oder dergleichen
der Fall ist.
An eine Ladewechselvorrichtung wird insbesondere die Forderung
gestellt, das erwärmte Wasser beim Einführen in den Warmwasser
speicher exakt in dem Teil des Warmwasserspeichers abzulegen, in
dem die gleiche Temperatur im Speicherwasser vorliegt. Je genauer
diese Ablage vorgenommen wird, desto geringer sind die Exergie
verluste, die aus Mischungen von Wasser mit unterschiedlichem
Temperaturniveau entstehen.
Um die genannten Forderungen zu erfüllen, sind verschiedene Vor
schläge bekannt.
So ist es bekannt (Fischer, L.S. et al. "Theorie und Praxis der
thermisch-geschichteten Wasserspeicher", VDI-Berichte Nr. 288,
1977), das Beladewasser mit Hilfe eines schwebenden Einlasses in
den Speicher einzuleiten. Dieser Einlaß ist als dünnwandiger
Kunststoffschlauch ausgebildet, der sich entsprechend den durch
die temperaturabhängigen Dichten des Wassers bedingten Auftriebs
kräften im Wasser vertikal bewegt. Die auf den Schlauch wirkenden
Auftriebskräfte treiben den Auslaß des Schlauches in diejenige
Ebene des Speichers, in der das Speicherwasser eine ähnliche Tem
peratur hat wie das über den schwebenden Einlaß zugeführte Wasser.
Durch die Schlauchbewegung wird die im Speicher vorhandene Schich
tung des Wasser gestört, und es kommt zu Vermischungen von warmem
und kaltem Speicherinhalt und damit zu Exergieverlusten. Weiter
eignet sich ein solcher schwebender Einlaß nicht für schlanke,
hohe Speicher. Schließlich erfolgt durch den zur Erreichung einer
hinreichenden Flexibilität notwendigerweise sehr dünnwandig aus
zuführenden Schlauch ein nicht unerheblicher Wärmetausch, der zu
unerwünschten Zirkulationen führt.
Bekannt ist weiter ein sogenannter Temperatur-Schichten-Ausleser
(Patil, M. und Wensierski, P. "Praktische und theoretische Unter
suchungen der stufenlosen Ansteuerung von Temperaturschichten in
einem Heißwasserspeicher mit Hilfe eines Versuchsspeichers und
eines Rechenmodells", BMFT-Forschungsbericht T82-171, September
1982). Bei diesem Temperatur-Schichten-Ausleser werden schwenkbar
angeordnete Rohrarme mit Hilfe eines Stellmotors in die anzusteu
ernde Temperaturschicht gefahren, aus der Wasser entnommen bzw.
Wasser in den Behälter geladen werden soll. Am Kopf des Rohrarmes,
aus dem das Wasser eintritt bzw. austritt, ist jeweils ein Tempe
raturfühler vorgesehen, der für den Regelkreis des Stellmotors den
Temperatur-Ist-Wert des Wassers im Speicher gibt. Die Stellkraft
wird vom Stellmotor auf die Welle des Rohrarmes mechanisch über
tragen, insbesondere über einen Seilantrieb. Dieser bekannte Tem
peratur-Schichten-Ausleser erfordert einen erheblichen Aufwand an
Steuerungs- und Regeltechnik und hat einen erheblichen mechani
schen Aufwand. Die Bewegung der Rohrarme erzeugt eine Störung der
Temperaturschichtung im Speicher. Diese führt wiederum zu Exer
gieverlusten.
Bei einem bekannten Wärmespeicher der gattungsgemäßen Art weist
die Ladewechselvorrichtung ein senkrecht stehendes Rohr auf, in
das das erwärmte Wasser von oben eingespeist wird und in dem in
definierten Höhenabständen Öffnungen vorgesehen sind, durch die
das Beladewasser in den Speicher eintreten kann. Jede dieser
Öffnungen ist mit einer Regelklappe versehen, die über ein tem
peraturabhängiges Steuerelement betätigt wird (Böck, H. et al.
"Verbesserung von Flachkollektoren zur thermischen Sonnenenergie
nutzung", BMFT-Forschungsbericht T84-042, März 1984). Die ein
zelnen Regelklappen sind hierbei um eine mittige Achse schwenkbar,
und die Klappenbewegung wird gesteuert durch ein Röhrchen-Kugel-
System, das mit Diethylether in gasförmiger und flüssiger Phase
gefüllt ist. Ist während eines Beladevorganges die Temperatur im
Zulaufrohr höher als die in der entsprechenden Speicherschicht, in
der sich die Regelklappe befindet, so steigt der Dampfdruck in der
Kugel, die innerhalb des Beladerohres liegt. Beim Verdampfen der
Flüssigkeit in der wärmeren inneren Kugel und Kondensieren des
Dampfes in der kälteren, außen liegenden Kugel wird die Flüssig
keit in die äußere Kugel gedrückt, es entsteht ein Drehmoment,
durch das die Klappe öffnet. Eine derartige Klappensteuerung ist
aufwendig und teuer. Die gesamte Mechanik ist störanfällig, da
alle Teile dieser Konstruktion langzeitig im Medium Wasser funk
tionieren müssen. Schwierig ist bei einem derartigen Regelventil
weiter das Erzielen einer ausreichenden Dichtigkeit der Klappe.
Undichtigkeiten führen zu inneren Wasserzirkulationen und damit
zu Mischvorgängen und Exergieverlusten.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Wasserspeicher mit
einer Ladewechselvorrichtung so auszugestalten, daß die Exergie
verluste minimierbar sind, wobei die Ladewechselvorrichtung ein
fach in der Herstellung und weitgehend wartungsfrei ist und eine
hohe Lebensdauer erwarten läßt.
Dieses Problem wird gemäß der Erfindung gelöst bei einem Warm
wasserspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch
die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches herausgestellten
Merkmale.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2
bis 11.
Ein weiteres Problem ist die Ausgestaltung eines anschlußfertig
verschalteten Warmwasserspeichers, an den nur noch die Vor- und
Rückläufe der jeweiligen wasserführenden Kreise angeschlossen
werden müssen.
Dieses Problem wird gelöst durch die im Anspruch 12 und mit wei
teren Ausgestaltungen in den hiervon abhängigen Ansprüchen her
ausgestellten Merkmale.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung
beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Warmwasserspeicher mit einer
Ladewechselvorrichtung.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein an die Ladewechselvorrichtung
nach Fig. 1 ansetzbares Klappenventil.
Fig. 3 zeigt in Draufsicht eine Klappe.
Fig. 4 zeigt einen anschlußfertigen Warmwasserspeicher.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Warmwasserspeicher 2 kann
eine beliebige Form haben und beispielsweise als zylindrischer
Tank ausgebildet sein mit einer Höhe, die vorzugsweise größer ist
als der Durchmesser. Auch viereckige Querschnitte sind möglich,
und die Endwände können eben oder gewölbt sein. Der Speicher kann
als Druckspeicher oder als druckloser Speicher ausgebildet sein.
Der Boden 1 des Speichers ist mit einer Öffnung 3 versehen, die
durch einen Deckel 5 verschlossen ist.
In dem Speicher 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel mittig eine
Ladewechselvorrichtung 4 vorgesehen, die mit einem hier unten
liegenden Einlaß 6 durch den die Öffnung 3 im Boden 1 des Spei
chers abschließenden Deckel 5 hindurchgeführt und an diesem be
festigt ist. Im Deckel 5 ist weiter ein im Bodenbereich des Spei
chers mündendes Rücklaufrohr 10 des Heizkreises 8 angeordnet, der
mit einem Heizelement 7 und einer Umwälzpumpe 9 dargestellt ist,
aber auch sonstige übliche Bauelemente, z. B. Ausdehnungsgefäß,
Rückschlagventil, Luftabscheider mit Entlüfter, Sicherheitsventil,
Regler für die Umwälzpumpe und dergleichen, einschließt. Der Heiz
kreis 8 wird von Brauchwasser durchströmt. Der Heizkreis 8 kann
ein Primärheizkreis sein, in dem das Heizelement direkt solar -
im nachstehenden als "Solarheizung" bezeichnet - oder durch eine
Wärmepumpe beheizt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein
durch Abfallenergie, beipielsweise durch warme Abwässer beheizter
Wärmetauscher vorgesehen sein. Das Heizelement 8 kann aber auch
der Wärmetauscher eines solar oder durch Abwärme beheizten Primär
heizkreises sein, in dem ein Heizmedium zirkuliert, das mit dem
Brauchwasser nicht verträglich, beispielsweise bei einer Solar
heizung mit einem Frostschutzmittel versetzt ist.
Im Speicher ist ferner ein Warmwasservorlaufrohr 12 eines Brauch
wasserkreises 11 angeordnet, das im oberen Bereich des Speichers
mündet und gleichfalls durch den Deckel 5 des Speichers geführt
und an diesem befestigt ist, in dem weiter der Frischwasseran
schluß 13 des Brauchwasserkreises 11 angeordnet ist. Durch den
Deckel 5 sind weiter Vor- und Rücklauf 15′, 15′′ eines Nachwärme
tauschers 15 für die Nachheizung durch konventionelle Heizsysteme
hindurchgeführt.
Alle für den Betrieb notwendigen Vor- und Rückläufe sowie der
Frischwasseranschluß sind damit durch den Deckel 5 geführt und
fest mit diesem verbunden und können damit gemeinsam als eine
Einheit gehandhabt und in den Speicher eingeführt werden. Mit dem
Deckel 5 sind weiter Stützen 17 fest verbunden, auf die weiter
unten eingegangen wird.
Die Ladewechselvorrichtung 4 weist ein sich über die Höhe des
Speichers erstreckendes Rohr 14 auf, das im Abstand unter dem
Deckel offen endet und in vorgegebenen Abständen seitliche Öffnun
gen 16 aufweist, die in dem Ausführungsbeispiel die Abgänge im
Abstand übereinander angeordneter T-Stücke sind. Die Zahl der Aus
lässe 16 und ihr Abstand a ist abhängig von der Speicherhöhe. Der
Abstand a kann beispielsweise 200 mm betragen. Der Abstand b der
Auslässe 18 vom Boden und vom oberen Deckel des Speichers kann
größer sein. Die Ladewechselvorrichtung 4 kann beispielsweise aus
Rohrabschnitten und den erwähnten T-Stücken aus Kunststoff zusam
mengesetzt sein, wobei Kleb- oder Schweißverbindungen vorgesehen
sein können. Kunststoffe haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit
als Metalle, und es findet daher durch die Wandungen auch ein ent
sprechend geringerer Wärmetausch zwischen dem zugeführten Warm
wasser und Wasser in kälteren Schichten des Speichers statt. Auch
für den Speicher ist ein Material geringer Wärmeleitfähigkeit vor
teilhaft, damit der Wärmetransport über die Speicherwände, der zu
unerwünschten Zirkulationsströmungen führt, klein bleibt.
In die Ausgänge 16 der Ladewechselvorrichtung 4 sind jeweils Ven
tile 18 eingesetzt, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt
sind. Das Ventilgehäuse 20 ist mit einem Anschlußstutzen 22 ver
sehen, mit dem es in den Auslaß 16 des Rohres 14 der Ladewechsel
vorrichtung einsetzbar, beispielsweise verklebbar ist. Die Ventile
können aber auch unmittelbar in den Auslässen angeordnet oder aus
gebildet sein.
Das Ventil 18 ist als Klappenventil mit einer Ventilklappe 24 mit
einem hochflexiblen Dichtungsbereich ausgebildet. Vorzugsweise
besteht die Ventilklappe 24 aus einem Elastomer. Sie ist mit einer
Aufhängung versehen, die senkrecht zum Ventilsitz eine hohe Ela
stizität aufweist. Eine bevorzugte Ausführung der Klappe 24 ist
in Fig. 3 in Ansicht wiedergegeben. Die kreisförmige Klappe 24 ist
an ihrem Umfang mit wenigstens einer schmalen Gelenkzunge 26 ver
sehen, die mit der Klappe 24 aus einem Stück besteht. Über die Ge
lenkzunge 26 ist die Klappe 24 in dem Ventilgehäuse 20 befestigt.
Die Zunge 26 kann sich, wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt,
radial über den Gelenkbereich hinaus erstrecken und in ihrem äuße
ren Bereich mit einer Öffnung 28 versehen sein, durch die eine Be
festigungsschraube hindurchgeführt ist, mit der die Klappe 24 im
Ventilgehäuse 20 befestigbar ist. Auch ein Anklemmen oder ein Ver
kleben ist möglich. Bei der bevorzugten Ausführungsform geht die
Gelenkzunge 26 in einen äußeren Halte- oder Montagering 30 über,
der mit der Klappe 24 und der Gelenkzunge 26 aus einem Stück be
steht und der die Klappe 24 über den gesamten Umfang in einem Ab
stand d umschließt, durch den sichergestellt ist, daß sich die
Klappe 24 frei innerhalb des Halteringes 30 bewegen kann. Die Ge
lenkzunge 26 hat senkrecht zur Klappenebene eine hohe Elastizität.
Statt einer Gelenkzunge können auch zwei Gelenkzungen 22 in gerin
gem Abstand voneinander vorgesehen sein, wie in Fig. 3 gestrichelt
angedeutet.
Das Ventilgehäuse 20 ist mit einer radialen Schulter 32 versehen,
die am Übergang in die Gehäusebohrung 34 eine scharfkantige Dich
tungskante 36 bildet. Auf der Schulter 32 liegt der Haltering 30
auf. Gegen diesen Haltering liegt ein in der erweiterten Gehäuse
bohrung 38 geführter Druckring 40 an, der durch eine Überwurf
mutter 42 gehalten ist, die mit einem Außengewinde auf dem Ven
tilgehäuse 20 zusammenwirkt.
Der Durchmesser der Klappe 24 ist so gewählt, daß er mit seinem
Umfang die Dichtungskante 36 des Ventilsitzes um etwa 1 bis 2 mm
übergreift. Die Anordnung der Klappe 24 in dem Gehäuse 20 ist so,
daß die Gelenkzunge(n) 26 symmetrisch zur Senkrechten durch den
Ventildurchgang liegt, so daß die Klappe 24 sich mit ihrem Schwer
punkt auf dieser Senkrechten befindet.
Die Klappe 24, die Gelenkzunge 26 und der Haltering 30 bestehen
aus einem Stück, und zwar aus einem nicht quellenden Elastomer,
vorzugsweise einem Silikongummi. Auch andere, in warmem Wasser
nicht quellende Elastomere können vorgesehen sein. Eine Dicke der
Klappe 24 zwischen 0,8 und 1,5 mm ist empfehlenswert.
Im Gebrauch wirkt über die Ventilklappe ein Differenzdruck, der
dem Dichteunterschied des Wassers zu beiden Seiten der Klappe
entspricht. Solange das außen auf die Klappe wirkende Wasser eine
höhere Dichte hat als das auf der Innenseite anstehende Wasser,
wird über den auf die Klappe wirkenden Differenzdruck die Klappe
mit ihrem Randbereich gegen den Ventilsitz gedrückt. Dabei erfolgt
aufgrund der hohen Elastizität bereits bei geringen Druckdiffe
renzen ein Durchwölben der Klappe, durch welches ein relativ hoher
Dichtungsdruck im Bereich der linienförmigen Berührung der Klappe
mit dem scharfkantigen Dichtungssitz 36 erzeugt wird, so daß eine
sichere Abdichtung gewährleistet ist. Der Dichtungsdruck reicht
hierbei aus, beim Schließen der Klappe Luftblasen, die sich an der
Klappe niederschlagen, aus dem Dichtungsbereich zu verdrängen.
Um bei größeren Ventildurchmessern ein zu großes Durchwölben der
Ventilklappe zu verhindern, kann stromaufwärts vom Dichtungssitz
36 eine Abstützung für die Klappe vorgesehen werden, beispiels
weise ein im Durchgang angeordnetes Stützgitter 44. Es ist weiter
möglich, zu diesem Zweck die Ventilklappe in ihrem mittleren Be
reich mit einer die Steifigkeit erhöhenden Verstärkung zu ver
sehen, die einseitig oder auch beidseitig vorgesehen werden kann.
Im Betrieb wird bei Dichte- und damit Temperaturgleichheit des
Wassers beidseitig der Ventilklappe der Dichtungsdruck aufgehoben,
so daß das in die Ladewechselvorrichtung eingespeiste erwärmte
Wasser durch seine kinetische Energie die Klappe öffnen und durch
das Ventil in den Speicher einströmen kann. Auf diese Weise wird
sichergestellt, daß das Wasser in einer Ebene des Warmwasser
speichers eingeladen wird, in der im wesentlichen das Temperatur
niveau des eingespeisten Wassers vorhanden ist.
Die Auslässe der Ladewechselvorrichtung können, wie in der Zeich
nung dargestellt, in einer Richtung angeordnet sein. Sie können
aber auch über den Umfang der Ladewechselvorrichtung jeweils im
Winkel versetzt zueinander liegen. Es ist auch möglich, für jede
Auslaßebene jeweils zwei entgegengesetzt gerichtete Auslaßöffnun
gen vorzusehen, die jeweils mit einem Klappenventil abgeschlossen
sind. Bei Behältern mit großen Querschnitten kann es weiter ange
zeigt sein, mit zwei und mehr Ladewechselvorrichtungen zu arbei
ten. Der Behälter kann auch ein natürlicher Speicher sein, wie
beispielsweise ein sogenannter Jahresspeichersee.
Die Klappenventile sind einfach in ihrem Aufbau und preisgünstig
herzustellen. Ihre Arbeitsweise wird auch durch sich etwa nieder
schlagende Luftblasen nicht gestört. Sie arbeiten ausschließlich
in Abhängigkeit von den über die Klappe wirkenden Dichteunter
schieden des Wassers. Sie kommen daher ohne zusätzliche Steuer-
oder Regelorgane aus. Alle Ventile, über denen eine ausreichende
von der Dichtedifferenz abhängige Druckdifferenz vorhanden ist,
schließen dicht, so daß das Auftreten unerwünschter Leckströmungen
vermieden ist.
Warmwasserbereiter mit beheizbaren Warmwasserspeichern mit einer
Solarheizung und einer Nachwärmeheizung, die beispielsweise an
einen ölbefeuerten Heizkessel angeschlossen werden kann, erfordern
für den sicheren Betrieb eine Vielzahl von Bauelementen, die in
die Heizkreise einzuschalten sind. Auch der Brauchwasserkreis kann
im allgemeinen nicht unmittelbar an den Verbraucher angeschlossen
werden. Es bedeutet daher für den Installateur einen erheblichen
Aufwand, eine solche Anlage zu installieren.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Warmwasserspeicher in
einer Weise anschlußfertig auszugestalten, daß nur noch die Rohr
leitungen des Heizelementes einer Primärheizung, eines Nachheiz
kreises und des Brauchwasserkreises sowie eine Stromversorgung
angeschlossen werden müssen. Dieses weitere Problem ist unabhängig
von der Art der im Warmwasserspeicher angeordneten Organe zur Ab
gabe der Wärmeenergie des Solarkreises.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Speicher 2 wie oben beschrieben
mit einem unten liegenden Deckel 5 versehen, der die Öffnung 3 in
seinem Boden abschließt. Durch den Deckel sind die Vor- und Rück
läufe alle wasserführenden Kreise sowie die Frischwasserzuführlei
tung geführt. Die hierzu gehörenden Leitungen sind mit dem Deckel
fest verbunden. Auf diese Weise befinden sich die durch die Rohr
leitungen gebildeten Wärmebrücken am Punkt der niedrigsten Tempe
ratur, so daß die hier auftretenden Wärmeverluste minimiert wer
den. Mit dem Deckel sind die bereits oben angesprochenen Stützen
17 fest verbunden, die beispielsweise horizontal unter dem Behäl
ter und anschließend senkrecht nach oben geführt sind, wie in Fig.
4 schematisch dargestellt. Am oberen Ende der Stützen 17 ist eine
Quertraverse 46 befestigt. Alle Rohrleitungen der drei wasserfüh
renden Kreise sind vor dem Behälterrumpf nach oben geführt und in
einer Höhe oberhalb der Quertraverse 46 mit Anschlüssen, bei
spielsweise Rohrkupplungen mit Löt- oder Schraubanschlüssen, ver
sehen. Die Rohrenden sind über in der Zeichnung nicht dargestellte
Schellen an der Quertraverse befestigt, und zwar so, daß eine me
tallische Verbindung zwischen den üblicherweise aus Metall beste
henden Rohren und der Quertraverse 46 hergestellt wird. Auf diese
Weise wird ein gemeinsamer Potentialpunkt hergestellt, an den bei
der Montage eine Erdleitung angelegt werden kann. An den tiefsten
Stellen der Rohrleitungen sind jeweils Entwässerungsventile 48
vorgesehen.
Die einzelnen für den Betrieb notwendigen Bauelemente sind in Fig.
4 schematisch dargestellt, und die Rohrleitungen sind so gezeich
net, daß ihr Verlauf erkennbar ist, d.h. in senkrechter Abstufung
der horizontal verlaufenden Leitungen. In der Praxis sind alle ho
rizontal verlaufenden Leitungen, die von den Vor- und Rücklaufan
schlüssen im Deckel 5 ausgehen, im wesentlichen in einer Ebene an
geordnet. In der Kaltwasserzufuhrleitung 13 des Brauchwasserkrei
ses sind ein Sicherheitsventil 48 und ein Schmutzfänger 50 einge
schaltet. In die Warmwasserleitung 52 ist ein Mischventil 54 ein
geschaltet, das mit der Kaltwasserleitung 13 in Verbindung steht,
und dem Mischventil ist ein Temperaturfühler oder -anzeiger 56
nachgeschaltet. Der Mischer wird zur Einstellung eines gewünschten
Temperaturniveaus benötigt, da bei solarbeheizten Anlagen die Tem
peratur im Entnahmebereich des Speichers sehr hoch liegen und bis
90°C betragen kann.
Im Kreis der Primärheizung ist im Rücklauf SR ein Rückschlagventil
58 der Umwälzpumpe 9 nachgeschaltet, die vom Speicher über einen
Luftabscheider 60 mit Entlüftungsventil 62 gespeist wird. An den
Luftabscheider 60 ist ein Ausdehnungsgefäß 64 und ein Sicherheits
ventil 66 angeschlossen. Die Anschlüsse SV und SR sind dann die
Anschlüsse für Vor- und Rücklauf des beispielsweise solar und/oder
durch eine Wärmepumpe und/oder durch Abwärme beheizten externen
primären Heizelementes. Im Anschlußbereich des Vor- und Rücklaufes
sind weiter Temperaturfühler 68, 70 vorgesehen. Für den Betrieb
des Solarheizkreises ist ein Regler 72 vorgesehen, der auf oder an
der Quertraverse 46 befestigt ist, von dem die Umwälzpumpe 9 ge
steuert wird in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Solar
kreises. Der Regler ist weiter mit einem Temperaturfühler 74 ver
bunden. Für den Regler ist schließlich ein Netzanschluß 76 vorge
sehen.
Die einzelnen Bauelemente sind, wie erwähnt, in der Zeichnung mit
ihren Schaltsymbolen dargestellt. In der praktischen Ausführung
sind an der dem Vor- und Rücklauf des Solarkreises benachbarten
Stütze 17 Halterungen für das Wärmeausdehnungsgefäß 64 und gege
benenfalls den erwähnten Wärmetauscher vorgesehen. Das Wärmeaus
dehnungsgefäß 64 kann damit die vorgeschalteten Bauelemente, ins
besondere den Luftabscheider 60 und die Umwälzpumpe 9 tragen, so
weit dieses Gewicht nicht durch die Verbindung des Rücklaufan
schlusses SR mit der Quertraverse 46 aufgenommen wird.
Wenn als Wärmeträger für den Heizkreis andere Flüssigkeiten ver
wendet werden müssen als das Brauchwasser, beispielsweise frost
sichere Flüssigkeiten, ist der Heizkreis zu unterteilen in einen
Primärheizkreis 75 mit dem primären Heizelement und einen Sekun
därheizkreis 76, in dem das Brauchwasser zirkuliert, wie in Fig. 4
dargestellt. Der Sekundärheizkreis 76 ist mit einem Wärmetauscher
78 und einer Umwälzpumpe 80 dargestellt.
Wenn das primäre Heizelement des Heizkreises unterhalb der Ebene
des Bodens des Speichers angeordnet ist, kann die Anlage auch mit
natürlicher Zirkulation betrieben und auf eine Umwälzpumpe ver
zichtet werden. Bei solarbetriebenen Anlagen kann der Solarkollek
tor bei einer solchen Anordnung auch mit dem Speicher zu einer
baulichen Einheit mit entsprechend vorgefertigten Verbindungen
zusammengefaßt sein.
Bei der dargestellten Anlage mit einem Sekundärheizkreis 76 im
Heizkreis sollte der Wärmetauscher 78 unterhalb der Deckelebene
des Speichers angebracht sein, damit der Sekundärheizkreis mit
natürlicher Zirkulation arbeitet, so daß auf die Umwälzpumpe 80
verzichtet werden kann.
Um die Wartung des Speichers zu erleichtern, können die vorgefer
tigten Rohrverbindungen im Bereich der Deckelebene, beispielsweise
an den Entwässerungsventilen 48 lösbar ausgebildet sein. Die er
wähnten fest verschalteten Bauelemente mit den Rohren können dann
zu einer gesonderten Baueinheit zusammengefaß sein. So kann im
unteren Bereich eine zweite Quertraverse als Halterung angeordnet
sein. Die Quertraversen können dabei auch mit den aufrechten Ab
schnitten der Stützen 17, mit denen sie dann einen Rahmen bilden,
im unteren Bereich der Stützen von den am Deckel befestigten Ab
schnitten der Stützen lösbar sein. Die horizontalen Rohrabschnitte
können dabei an diesen Sützenabschnitten gehaltert werden. Zur
Wartung müssen dann lediglich die unten liegenden Rohrverbindungen
und die Befestigung des Rahmens an den Stützen gelöst werden. Der
Behälter ist dann vollständig frei und kann dann zum Öffnen und
zur Entnahme des Deckels mit den daran befestigten Rohrabschnitten
einschließlich der Ladewechselvorrichtung gekippt oder abtrans
portiert werden.
Der beschriebene Brauchwasserspeicher mit seiner alternativen Be
heizung wird vom Hersteller voll verschaltet geliefert. Der In
stallateur braucht lediglich die Vor- und Rückläufe des Brauch
wasserkreise und der beiden Heizkreise anzuschließen und für eine
Stromversorgung, beispielsweise eine Steckdose, sorgen. Es ist
ferner ein Erdanschluß herzustellen, über den bei der beschrie
benen Ausgestaltung des Warmwasserspeichers alle metallischen
Teile auf gleichem, nämlich dem Erdpotential gehalten werden.
Claims (21)
1. Warmwasserspeicher mit einem von Brauchwasser durchströmten
Heizkreis mit außen liegendem Heizelement und einer Ladewech
selvorrichtung mit einem im Speicher angeordneten Warmwasser
zuführrohr im Vorlauf des Heizkreises, das mit in Abständen
übereinander angeordneten Auslässen versehen ist, in/an denen
Klappenventile angeordnet sind, die in den Speicherraum öff
nen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (24) des Klappen
ventils (18) als Platte mit einem hochflexiblen Dichtungs
bereich mit hoher Flächenpressung ausgebildet und mit einer
einseitigen Aufhängung versehen ist, die senkrecht zum Ven
tilsitz eine hohe Elastizität aufweist.
2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klappe aus einem Elastomer ausgebildet ist und an
ihrem Rand wenigstens eine mit der Platte aus einem Stück
bestehende schmale Gelenkzunge (26) aufweist, die außerhalb
des Gelenkbereiches mit Haltemitteln (30) für die Platte
versehen ist.
3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klappe (24) über die Gelenkzunge(n) (26) mit einem
die Klappe schließenden Haltering (30) verbunden ist.
4. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Klappe (24), die Gelenkzunge(n) (26) und
der Haltering (30) aus einem Stück bestehen und der Haltering
die Klappe mit einem radialen Abstand (d) umschließt.
5. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkzunge (26) mit einer eine Halteschraube auf
nehmenden Öffnung versehen ist.
6. Warmwasserspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Klappe eine scharfkantige
Dichtungskante (36) vorgesehen ist.
7. Warmwasserspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts vom Dichtungssitz
(36) eine Abstützung (44) für die Ventilklappe vorgesehen
ist.
8. Warmwasserspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung (44) siebartig ausgebildet ist.
9. Warmwasserspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (24) aus einem
Silikongummi besteht.
10. Warmwasserspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (24) eine Dicke
kleiner als 1,5 mm hat.
11. Warmwasserspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (24) radial
einwärts vom Dichtungssitz (36) mit einer die Steifigkeit
erhöhenden Verstärkung versehen ist.
12. Warmwasserspeicher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilgehäuse (20) eine radiale Schulter
(32) als Boden einer Einsenkung des Ventilgehäuses aufweist,
auf der die Ventilklappe (24) mit einem geringen Überstand
und der Haltering (30) vollflächig aufliegen, und daß für
den Haltering ein Andruckring (40) vorgesehen ist, der mit
einer Überwurfmutter (42) zusammenwirkt.
13. Warmwasserspeicher mit einem Kreis einer insbesondere durch
Solarenergie gespeisten Primärheizung, einem Brauchwasser
kreis und einem Nachheizkreis mit einem Wärmetauscher im
Speicher, insbesondere nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher mit einem
eine Öffnung (3) in seinem Boden abschließenden lösbaren
Deckel (5) versehen ist, daß die Vor- und Rückläufe (WW-KW,
HR-HV, SR-SV) aller wasserführenden Kreise durch den Deckel
geführt und mit dem Deckel fest verbunden sind, daß mit dem
Deckel Stützen (17) fest verbunden sind, die vor dem Rumpf
des Speichers aufrecht verlaufen und mit einer Quertraverse
(46) versehen sind, an der die mit Anschlüssen versehenen
Enden der Rohrleitungen für alle Vor- und Rückläufe gehaltert
sind, die mit den Vor- und Rückläufen am Deckel verbunden
sind, worin die für den Betrieb erforderlichen Bauelemente,
wie Sicherheitsventil (48), Mischventil (54) sowie Schmutz
fänger (50) und Temperaturfühler (56) des Brauchwasserkreises
(13) und Ausdehnungsgefäß (64), Luftabscheider (60) mit Ent
lüfter (62), Sicherheitsventil (66), Rückschlagventil (58)
und Temperaturfühler (68, 70) des Kreises (8) der Primär
heizung eingefügt sind.
14. Warmwasserspeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreis (8) mit der Primärheizung mit einem Primär
heizkreis (75) und einem Sekundärheizkreis (76) mit dazwi
schen liegendem Wärmetauscher ausgebildet ist.
15. Warmwasserspeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (8) unterhalb der Deckelebene (77) an
geordnet ist.
16. Warmwasserspeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß in der vorverrohrten Anordnung eine Umwälzpumpe des Pri
märheizkreises geschaltet ist.
17. Warmwasserspeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Quertraverse (46) der Regler (72) für den Kreis
(8) der Primärheizung befestigt ist.
18. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß alle Vor- und Rückläufe an der
tiefsten Stelle jeweils mit einem Entwässerungsventil (48)
versehen sind.
19. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß die Quertraverse (46) Teil eines
von den am Deckel befestigten Stützen lösbaren Rahmens ist
und daß alle an diesem Rahmen befestigten Vor- und Rückläufe
im unteren Bereich von den zum Deckel (5) führenden Rohrab
schnitten lösbar sind.
20. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß an den Stützen (17) eine Halterung
für das Ausdehnungsgefäß (64) angeordnet ist.
21. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 20, da
durch gekennzeichnet, daß der anschlußfertige Speicher mit
einem unterhalb der Ebene des unten liegenden Deckels des
Speichers angeordneten Solarkollektor zu einer baulichen
Einheit zusammengefaßt ist.
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