DE4413721A1 - Water heater with heat exchanger between inlet and outlet branches - Google Patents

Water heater with heat exchanger between inlet and outlet branches

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DE4413721A1
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Siegfried Dr Ing Schlott
Wolfgang Unterdoerfer
Ludwig Singer
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HAUSTECHNIK UNTERDOERFER ING W
Planungsbuero Dr Schlott & Par
Waermetauscher Klingentha GmbH
hde Metallwerk GmbH
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HAUSTECHNIK UNTERDOERFER ING W
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Abstract

The storage tank has an inlet branch for central heating water supply, and an outlet branch for heating water return flow. The two branches are coupled by a heat exchange element, and the tank has a cold water and a hot water union.The storage tank has a top hot water outlet branch and contains inside a jacketed tube with a top outlet aperture. In the jacketed space between the tube walls is located a tubular heat exchange element, whose inlet and outlet branches are coupled to the supply and return pipes of the heating installation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter zur wohnungsweisen Bereitstellung von Gebrauchswasser, insbesondere in Mehrfamilienhäusern, die an Fernwärmenetze oder Blockheizzentralen angeschlossen sind, sowie in Einfamilienhäusern, etc.The invention relates to a water heater for Provision of water for living, especially in apartment buildings that are District heating networks or block heating centers connected are, as well as in single family houses, etc.

Bekannt ist aus der EP 0 197 027 eine Gebrauchswarmwasseraufbereitung in mehrere Wohneinheiten umfassenden Wohnhäusern mit Hauszentralheizungsanlagen, insbesondere mit Fernwärme betriebenen Zentralheizungsanlagen, bei dem die Wasseraufbereitung dezentral, vorzugsweise für jede Wohneinheit für sich, mittels eines von Vor- und Rücklauf der Heizungsanlage betriebenen Wärmetauschers erfolgt.One is known from EP 0 197 027 Domestic hot water preparation in several Housing units with Home central heating systems, especially with Central heating systems operated by district heating where the water treatment is decentralized, preferably for each residential unit for itself, using one of Forward and return of the heating system operated Heat exchanger takes place.

Der Nachteil dieser Lösung liegt insbesondere in der Bereitstellung einer hohen Vorlaufkapazität des Heizungswassers, um die erforderliche Menge an Gebrauchswasser bereitstellen zu können.The disadvantage of this solution is in particular the provision of a high upfront capacity of the Heating water to the required amount of To be able to provide service water.

Weiterhin bekannt sind indirekt beheizte Brauchwasserspeicher mit einer vom Heizmedium durchströmten Rohrwendel, die in einem mit Zu- und Abflüssen für das Brauchwasser versehenen Behälter angeordnet ist, so z. B. DE 90 16 791 U1.Indirectly heated are also known Domestic hot water tank with one of the heating medium flowed through tube coil, which in one with inlet and Drains for the water tank is arranged so. B. DE 90 16 791 U1.

Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin daß die im Brauchwasserspeicher angeordneten Rohrwendeln von einer großen Menge von Brauchwasser umspült werden und dadurch auch mehr Zeit und Energie benötigt wird, um diese Brauchwassermenge auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.The disadvantage of these solutions is that arranged in the domestic hot water coil around a large amount of process water and therefore also requires more time and energy to the desired amount of hot water Heat temperature.

Ausgehend von den Nachteilen bisheriger Lösungen, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Warmwasserbereiter zur wohnungsweisen Bereitstellung von Gebrauchswasser in mit Fernwärme versorgten Wohngebäuden zu schaffen, der keine hohen Heizungsvorlaufkapazitäten erfordert und Zeit- und Energiebedarf für die Brauchwassererwärmung verringert werden.Based on the disadvantages of previous solutions, the object of the invention is a Water heater for home-wise provision of service water in district heating To create residential buildings of no high Heating flow capacities required and time and Energy requirements for domestic water heating be reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der mit einem oberen Ablaufstutzen (für die Warmwasserentnahme) versehenen Behälter in seinem Inneren ein doppelwandiges mit einer oberen Austrittsöffnung versehenes, zum Innenraum hin verschlossenes Rohrstück aufweist, wobei innerhalb der Wandungen ein rohrförmiges Wärmetauscherelement angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that the one with an upper drain socket (for the Hot water withdrawal) provided container in its Inside a double wall with an upper one Exit opening provided to the interior has a sealed piece of pipe, being inside the walls a tubular heat exchanger element is arranged.

Das innerhalb der Doppelwandung angeordnete rohrförmige Wärmetauscherelement ist mit seinen Zulauf- bzw. Ablaufstutzen an den Vorlauf bzw. Rücklauf der Heizungsanlage angeschlosssen. Das innerhalb der Doppelwandung angeordnete rohrförmige Wärmetauscherelement ist mit seinen Zulauf- bzw. Ablaufstutzen an den Kaltwasserzulauf bzw. an den Warmwasserablauf angeschlossen. Das rohrförmige Wärmetauscherelement ist abschnittsweise im Durchmesser vergrößert und abschnittsweise im Durchmesser verringert ausgebildet.That arranged within the double wall is tubular with its heat exchanger element Inlet or outlet connection to the flow or Return of the heating system connected. That arranged within the double wall is tubular with its heat exchanger element Inlet or outlet connection to the cold water inlet or connected to the hot water drain. The tubular heat exchanger element is enlarged in sections and reduced in sections in diameter educated.

Das rohrförmige Wärmetauscherelement steht abschnittsweise in Flächenkontakt mit den Wandungen des im Behälter angeordneten Rohrstückes. Innerhalb der Doppelwandung des Rohrstückes ist das rohrförmige Wärmetauscherelement schraubenförmig angeordnet. The tubular heat exchanger element is standing in sections in surface contact with the walls of the pipe section arranged in the container. Is inside the double wall of the pipe section the tubular heat exchanger element is helical arranged.  

Das rohrförmige Wärmetauscherelement ist U-förmig innerhalb der Doppelwandung des Rohrstückes angeordnet.The tubular heat exchanger element is U-shaped within the double wall of the pipe section arranged.

Der durch die Doppelwandung des Rohrstückes gebildete Ringspalt ist mit dem Kaltwasserzufluß über eine Düse verbunden.The through the double wall of the pipe section formed annular gap is with the cold water inflow connected via a nozzle.

Die Düse ist als angeschnittene Düse ausgebildet. Die Düse ist als Ringdüse ausgebildet. Die äußere Wandung des doppelwandigen Rohrstückes geht an seinem oberen Ende in eine kegelförmige Verjüngung über, woran sich ein rohrförmiger Überlauf anschließt.The nozzle is designed as a cut nozzle. The nozzle is designed as an annular nozzle. The outer wall of the double-walled pipe section goes into a conical shape at its top Tapering over what is attached to a tubular Overflow connects.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is intended in one Embodiment and associated drawings are explained in more detail.

Der in der Figur aufgebrochene, teils in Schnittdarstellung gezeigte Warmwasserbereiter 1 besteht aus einem Behälter 2, der aus einem geschlossenen Zylinder 3 und einem Flansch 4 gebildet wird. Am Flansch 4 sind der Eintrittsstutzen 5 für dem Heizungswasservorlauf und der Austrittsstutzen 6 für den Heizungswasserrücklauf sowie der Zulaufstutzen 7 für das Kaltwasser angeordnet. Im oberen Teil des Behälters 2 befindet sich der Ablaufstutzen 8 für das erzeugte Gebrauchswarmwasser (im weiteren Warmwasser genannt). Der Eintrittsstutzen 5 und der Austrittsstutzen 6 sind mittels eines als Rippenrohr 9 ausgebildeten Wärmetauscherelements verbunden. Im Innenraum des Behälters 3 befinden sich zwei koaxial angeordnete Rohre, das Innenrohr 10 und das Außenrohr 11, die beide auf ihrer dem Flansch 4 zugewandten Seite mit mehreren Aussparungen 12 versehen sind. The water heater 1 , broken open in the figure and shown partly in section, consists of a container 2 which is formed from a closed cylinder 3 and a flange 4 . On the flange 4 , the inlet connection 5 for the heating water flow and the outlet connection 6 for the heating water return and the inlet connection 7 for the cold water are arranged. In the upper part of the container 2 there is the drain pipe 8 for the domestic hot water generated (hereinafter referred to as hot water). The inlet connector 5 and the outlet connector 6 are connected by means of a heat exchanger element designed as a finned tube 9 . In the interior of the container 3 there are two coaxially arranged tubes, the inner tube 10 and the outer tube 11 , both of which are provided with a plurality of cutouts 12 on their side facing the flange 4 .

Das Rippenrohr 9 erstreckt sich beginnend am Eintrittsstutzen 5 durch das Innenrohr 10 bis zu dessen warmwasserablaufstutzenseitigem Ende 13 und wird nachfolgend in zylindrischer und schraubenförmiger Wickelform sowie unter Flächenkontakt seiner Rippen 14 mit den Wandungen der Rohre 10, 11 und durch den von diesen Rohren 10, 11 gebildeten Ringspalt 15 zum Austrittsstutzen 6 zurückgeführt. Dabei mündet auch die am Zulaufstutzen 7 für das Kaltwasser im Bereich des Flansches 4 vorgesehene Düse 16 in diesem Ringspalt 15 ein und ist als angeschnittene Düse 16 oder auch als Ringdüse (nicht dargestellt) ausgebildet. Das Außenrohr 11 ist an seinem warmwasserablaufstutzenseitigen Ende 17 mit einer kegelförmigen Verjüngung 18 ausgestattet, an die sich ein Rohrstück 19 geringen Durchmessers anschließt. Zum Abfangen von Druckschlägen bei schnellschließenden Armaturen ist weiterhin eine nicht dargestellte Speicherblase im oberen Teil des Behälters 2 befindlich, durch die das vorhalten eines Luftpolsters abgesichert wird.The finned tube 9 extends from the inlet pipe 5 through the inner pipe 10 to its end 13 at the hot water outlet end and is subsequently in a cylindrical and helical winding shape and with its fins 14 in surface contact with the walls of the pipes 10 , 11 and through the pipes 10 , 11 thereof formed annular gap 15 returned to the outlet port 6 . The nozzle 16 provided on the inlet connection 7 for the cold water in the region of the flange 4 also opens into this annular gap 15 and is designed as a cut nozzle 16 or also as an annular nozzle (not shown). The outer pipe 11 is equipped at its end 17 on the hot water outlet side with a conical taper 18 , to which a piece of pipe 19 of small diameter connects. To absorb pressure surges in the case of quick-closing fittings, a storage bladder (not shown ) is also located in the upper part of the container 2 , by means of which the provision of an air cushion is ensured.

Der Warmwasserbereiter arbeitet wie folgt:
Über den Zulaufstutzen 7 wird Kaltwasser zur Düse 16 in den Innenraum des Behälters 2 geleitet. In seiner Hauptstromrichtung wird dabei das Kaltwasser im kombinierten Kreuz-/Gegenstromprinzip über die gesamte Querschnittsfläche des durch die koaxial angeordneten Rohre (Innenrohr 10 und Außenrohr 11) gebildeten und vom Rippenrohr 9 ausgefüllten Ringspalts 15 nach oben gezwungen, wodurch es zum Wärmetausch mit dem vom Heizungswasser durchströmten und schraubenförmig geführten Rippenrohr 9 kommt. Der dabei durch die Geschwindigkeitserhöhung auf der Außenseite des Rippenrohres 9 entstehende "Kamineffekt" führt zu einem außerordentlich intensiven Wärmetausch und damit gleichzeitig zu einer größtmöglichen Absenkung der Rücklauftemperatur (Erzielung kleinster Grädigkeit) des Heizungswassers. Das Warmwasser sammelt sich aufgrund der natürlichen Schichtung im oberen Teil des Behälters und kann über den Ablaufstutzen 8 entnommen werden. Findet dagegen keine Wasserentnahme statt, sichern die im Innenrohr 10 und im Außenrohr 11 befindlichen Aussparungen 12 eine kontinuierliche Wasserumwälzung ohne jegliche Hilfsenergie, wobei gleichzeitig die Aufheizung des gesamten Behälterinhalts erfolgt, d. h., es entstehen auch keine Toträume, womit wiederum eine Legionellenbildung wirksam verhindert werden kann. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Lösung nach wärmemäßiger Entladung die Arbeitsweise des Warmwasserbereiters im Durchflußprinzip gewährleistet werden.The water heater works as follows:
Cold water is conducted to the nozzle 16 into the interior of the container 2 via the inlet connection 7 . In its main flow direction, the cold water is forced upwards in the combined cross / counterflow principle over the entire cross-sectional area of the annular gap 15 formed by the coaxially arranged pipes (inner pipe 10 and outer pipe 11 ) and filled by the finned pipe 9 , whereby it is used for heat exchange with that of the heating water flows through and helically guided finned tube 9 comes. The "chimney effect" resulting from the increase in speed on the outside of the finned tube 9 leads to an extraordinarily intensive heat exchange and, at the same time, to the greatest possible reduction in the return temperature (achieving the lowest degree) of the heating water. Due to the natural stratification, the hot water collects in the upper part of the tank and can be removed via the outlet connection 8 . If, on the other hand, there is no water withdrawal, the recesses 12 in the inner tube 10 and in the outer tube 11 ensure continuous water circulation without any auxiliary energy, the entire contents of the container being heated at the same time, i.e. there are no dead spaces, which in turn can effectively prevent the formation of legionella . Furthermore, the operation of the water heater will be guaranteed in the flow principle by the solution according to the invention after thermal discharge.

Claims (11)

1. Warmwasserbereiter zur wohnungsweisen Bereitstellung von Gebrauchswasser, insbesondere in Mehrfamilienhäusern, die an Fernwärmenetze oder Blockheizzentralen angeschlossen sind, im wesentlichen bestehend aus einem Behälter mit einem Eintrittsstutzen für den Heizungswasser­ vorlauf, einem Austrittsstutzen für den Heizungswasserrücklauf, ein beide Stutzen verbindendes Wärmetauscherelement, einem Zulaufstutzen für Kaltwasser und einem Ablauf­ stutzen für das Gebrauchswasser, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem oberen Ablaufstutzen (für die Warmwasserentnahme) versehenen Behälter in seinem Inneren ein doppelwandiges mit einer oberen Austrittsöffnung versehenes Rohrstück aufweist, wobei innerhalb der Wandungen ein rohrförmiges Wärmetauscherelement angeordnet ist.1.Heater for the supply of domestic water, especially in multi-family houses, which are connected to district heating networks or block heating centers, essentially consisting of a container with an inlet connection for the heating water flow, an outlet connection for the heating water return, a heat exchanger element connecting both connections, an inlet connection for Cold water and a drain pipe for the service water, characterized in that the container provided with an upper drain pipe (for hot water extraction) has in its interior a double-walled pipe section provided with an upper outlet opening, a tubular heat exchanger element being arranged within the walls. 2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Doppelwandung angeordnete rohrförmige Wärmetauscherelement mit seinen Zulauf- und Ablaufstutzen an den Vorlauf bzw. an den Rücklauf der Heizungsanlage angeschlossen ist.2. Water heater according to claim 1, characterized in that that arranged within the double wall tubular heat exchanger element with its Inlet and outlet connections to the flow or to the return of the heating system connected is. 3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Doppelwandung angeordnete rohrförmige Wärmetauscherelement mit seinen Zulauf- und Ablaufstutzen an den Kaltwasserzulauf bzw. an den Warmwasserablauf angeschlossen ist. 3. Water heater according to claim 1, characterized in that that arranged within the double wall tubular heat exchanger element with its Inlet and outlet connection to the cold water inlet or is connected to the hot water drain.   4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Wärmetauscherelement abschnittsweise im Durchmesser vergrößert und abschnittsweise im Durchmesser verringert ausgebildet ist.4. Water heater according to claim 1 to 3, characterized in that the tubular heat exchanger element enlarged in sections and reduced in sections in diameter is trained. 5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Wärmetauscherelement abschnitts­ weise in Flächenkontakt mit den Wandungen des im Behälter angeordneten Rohrstückes steht.5. Water heater according to claim 1 to 4, characterized in that the tubular heat exchanger element section as in surface contact with the walls of the Container arranged pipe section stands. 6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Wärmetauscherelement schrauben­ förmig innerhalb der Doppelwandung des Rohrstückes angeordnet ist.6. Water heater according to claim 1 to 5, characterized in that screw the tubular heat exchanger element shaped inside the double wall of the Pipe piece is arranged. 7. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Wärmetauscherelement U-förmig innerhalb der Doppelwandung des Rohrstückes angeordnet ist.7. Water heater according to claim 1 to 5, characterized in that the tubular heat exchanger element U-shaped within the double wall of the pipe section is arranged. 8. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Doppelwandung des Rohrstückes gebildete Ringspalt mit dem Kaltwasseranschluß über eine Düse verbunden ist.8. Water heater according to claim 1 to 7, characterized in that through the double wall of the pipe section formed annular gap with the cold water connection is connected via a nozzle. 9. Warmwasserbereiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als angeschnittene Düse ausgebildet ist. 9. Water heater according to claim 8, characterized in that the nozzle is designed as a cut nozzle is.   10. Warmwasserbereiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als Ringdüse ausgebildet ist.10. A water heater according to claim 8, characterized in that the nozzle is designed as an annular nozzle. 11. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandung des doppelwandigen Rohrstückes an seinem oberen Ende in eine kegelförmige Verjüngung übergeht und sich daran ein rohrförmiger Überlauf anschließt.11. Water heater according to claim 1 to 8, characterized in that the outer wall of the double wall Pipe piece at its upper end in one conical taper merges and turns connected to a tubular overflow.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103438502A (en) * 2013-08-14 2013-12-11 屯留县隆吉工贸有限公司 Multifunctional heat dissipation device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103438502A (en) * 2013-08-14 2013-12-11 屯留县隆吉工贸有限公司 Multifunctional heat dissipation device

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