DE7707178U1 - Vorrichtung zum erhitzen von brauchwasser in einem fluessigkeitsgefuellten speicherkessel - Google Patents

Description

Otto Kreibaum, 321 6 Salzhemmendorf 2, Ortsteil Lauenstein

Vorrichtung zum Erhitzen von Brauch.wa:rer in einem flüssigkeitsgefüllten Speicherkessel

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von Brauchwasser und ggf. von Heizungsflüssigkeit in einem flüssigkextsgefüllten Speicherkessel der einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einer' hoch temperierten Wärmequelle (beispielsweise eine Brennkammer für fossile Brennstoffe) eine elektrische Heizeinrichtung oder einen Wärmetauscher für Fernwärme auf das Brauchwasser bzw. die Heizungsflüssigkeit enthält. Da diese und ähnliche Energieformen knapper und teiorer werden, besteht der Wunsch, auf diese Energiequellen nach Ii glichkeit zu verzichten.

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Es stehen zwar Wärmequellen zur Verfugung·, deren Ausnutzung, bis auf Investitionskosten, im wesentlichen kostenlos ist. Solche Wärmequellen sind z.B. die Sonnenenergie, Erdwärme, Abfallwärme von Kl.ima- und Kühlgesräten, verbrauchte Warmluft aus Räumen und warme Abwasser. Auch die durch Wärmepumpen gewonnene Wärme durch Abkühlung 25.B. der Außenluft ist relativ billig, obwohl für den Betrieb d«r Wärmepumpe Energie aufgewendet werden muß. Alle diese Wärmequellen haben jedoch den Nachteil, daß sie normalerweise nur eine verhältnismäßig geringe Temperatur liefern oder haben. So wird, insbesondere in Ländern wie Deutschland, die in den gemäßigten Klimazonen liegen, nur für einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil Ües Jahres mit Hilfe von Solar-Kollektoren eine Temperatur erreicht werden, die zur Beheizung des Brauchwassers auf eine gewünschte Temperatur von ungefähr k$ bis 7° ausreicht. Es ist zwar möglich, die an Tagen mit günstigen Sonnenscheinbedingungen gewonnene Wärme in Langzeitspeiehern aufzunehmen und für die Verwendung an solchen Tagen zu speichern, bei denen die Solar-Kollektoren keine Wärme zu liefern vermögen. Solche Langzeitspeicher müssen jedoch in den gemäßigten Zonen eine beträchtliche Größe haben, so daß Probleme der Unterbringung und Wärmeverluste durch Abstrahlung der großen Oberfläche entstehen. Außerdem erfordern diese Langzeitspeicher wegen ihrer Größe beträchtliche Investitionskosten, so daß sie ebenfalls unwirtschaftlich sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß - abgesehen von Spezialfallen z.B. in heißen und sonnenseheinreichen Gebieten — eine wirtschaftliche Erwärmung der in Gebäuden benötigten Fluide auf die gewünschte Temperatur durch niedrig temperierte Wärmeenergie alleine nicht möglich ist»

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I Es kann vielmehr wirtschaftiicher sein, neben der Aus-

ä nutzung der niedrig temperierten Wärmeenergie eine Zusatz-

: beheizung der Fluide mit Öl, Gas, elektrischer Energie,

I Fernwärme oder anderen konventionellen Energieträgern

¹JL vorzusehen. Die Fluide können dabei z.B. Brauchwasser,

I Heizungswasser oder Heizungsluft sein»

ή Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung

I zum Erhitzen von Brauchwasser und ggf. weiteren in Ge-

jP bäuden benutzen Fluiden, die mäßigen Investitoiis aufwand

I verlangt und eine besonders wirtschaftliche Betriebsweise

I ermöglicht.

I < Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß in den;

I Speicherkessel unterhalb des für die Wärmeübertragung

1 von der hoch temperierten Wärmequelle vorgesehenen Wärme-

I tauschers, der im folgenden als zweiter Wärmetauscher be-

I; zeichnet wird, ein erster Wärmetauscher zur Wärmeüber—

B tragung von einem niedrig temperierten Wärmeträger auf

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& das Brauchwasser, bevor dieses dem zweiten Wärmetauscher

I zugeführt ist, angeordnet ist. Als niedrig temperierter f| Wärmeträger kommt in erster Linie das Medium einer Solaris Kollektoranlage in Betracht.

f Ferner ist die Ausnutzung anderer Wärmequellen mit rela-

f> tiv geringer Temperatur wie z.B. warme Abwässer, Abfällig

*"■ wärme aus Kühlkreisläufen usv. möglich.

Ein solcher Speicherkessel führt unter vielen Bediigingen zu einer wirtschaftlichen Ausnutzung der Energie des niedrig temperierten Wärmeträgers. Wenn der Wärmeträger eine Temperatur hat, die größer oder gleich der gewünschten Brauclvwassertemperatur ist, wird die Flüssigkeit im

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-K-

Speicherkessel und, direkt oder indirekt über die Speicherflüssigkeit, das Brauchwasser von der Wärmeenergie des Wärmeträgers aufgeheizt. Durch die Flüssigkeit des Speicherkassels wira die Värme auch gespeichert, so daß auch zu Zeiten, in denen der "Wärmeträger eine niedrigei-e Temperatur als die gewünschte Brauchwassertemperatur hat, vie z.B. zu Zeiten verminderter Sonneneinstrahlung, eine gewisse Wärmemenge in? Wärmetauscher gespeichert ist, die an das Brauchwasser abgegeben wird.

Die Wärmeenergie des niedrig temperierten Wärmeträgers wird jedoch nicht nur ausgenutzt, solange dieser eine Temperatur hat, die höher als die gewünschte Brauchvassertemperatur ist. Wenn Brauchwasser abgezapft wird, strömt kaltes

ersten

Brauchwasser an dem wärmetauscher nach. Solange der niedrig temperierte Wärmeträger eine Temperatur hat, die höher ist als die des kalten Brauchwassers wird dieses beim Einströmen in de-i e.-s'^c-i ./-"rmetauscher vorgewärmt. Es gelangt also in den oberen Teil des Speicherkessels mit einer höheren Temperatur, so daß es dort entsprechend weniger Wärme entnimmt, um auf die gewünschte Endtemperatur zu kommen. Da die erwärmte Speicherflüssigkeit nach oben steigt, wird auf diese Weise noch nach einer Verminderung der Energiezufuhr durch den Wärmeträger für eine verhältnismäßig lange Zeit eine genügende Erwärmung des Brauchwassers im oberen Teil des Speicherkessels stattfinden. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit im oberen Teil des Speicherkessels so weit abgekühlt ist, daß das hindurchi Ließende Brauchwasser nicht mehr genügend erwärmt wird, kann der Brenner eingeschaltet werden. Dadurch werden der Teil der Speicherflüssigkeit, der sich über oder neben der Brennkammer befindet, und das dort im zweiten Wärmetauscher befindliche Brauchwasser aufgeheizt. Die im unteren Teil

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des Speicherkassels befindlichen Flüssigkeiten werden

dabei durch den zweiten "Wärme, tauscher jedoch nicht

erwärmt.

Der Wärmeträger kann daher auch bai verhältnismäßig niedriger Temperatur weiter Wärmeenergie|an Speicherflüssigkeit und Brauchwasser im unteren Teil abgeben. Das Brauchwasser wird auf diese Weise, bevor es in den von der hoch temperierten Wärmequelle erwärmten zweiten Wärmetauscher eintritt, vorgewärmt. Ss können daher durch den errindungsgemäßen Speicherkessel Energiekosten für die hoch temperierte Wärmequelle gespart werden, solange die Temperatur des niedrig temperierten Wärmeträgers über der Temperatur des Brauchwassers liegt, mit der dieses in den Wärmeaustauscher eintritt.

Wegen der natürlichen Temperaturschichtung ist die Temperatur der Speicherflüssigkeit am Boden des Speicherkessels am niedrigsten. Der Wärmeträger vermag hier daher auch beiniedrigen Temperaturen noch Wärme abzugeben wenn gemäß der Erfindung die von dem Wärmeträger bespülten Wärmeaustauschflächen des ersten W arme;. eis tauschers in der Nähe des Bodens des Speicherkesscls angeordnet sind.

Es lassen sich im Prinzip zwei verschiedene Betriebszustände der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheiden. Wenn der niedrig temperierte Wärmeträger Temperaturen liefert, die mindestens der gewünschten Brauchwassertemperatur entsprechen, kann auf den Betrieb des Brenners als hochtemperierter Wärmequelle verzichtet werden. Der gesamte Inhalt des Speicherkessels steht dann für die Speicherung der von dem niedrig temperierten Wärme träger übernommenen Wärme zur Verfügung. Wenn die Temperatur des niedrig temperierten Wärmeträgers unter der gewünschten Brauchwassertemperatur liegt, wird das Brauchwasser nur so weit vorge-

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■wärmt, vie dies bei der jeweiligen Temperatur des Wärineträgers möglich ist, und gelangt dann in den oberen Teil des Speicherkessels, um dort von der hochtemperierten Wärmequelle (Brennkammer) auf die Endtemperatur gebracht zu werden. Um auch im letzteren Fäll die insbesondere bei der Nutzung Solar-Kollektoren periodisch eintreffende, niedrig temperierte Wärmeenergie zu nutzen, ist es vorteilhaft, nicht nur denjenigen Teil des Speicherkessels, in welchem das Brauchwasser seine Endtemperatur erreichen soll, als Wärmespeicher auszubilden, sondern auch den unteren Bereich des Speicherkessels in welchem d.ts Brauchwasser vorgewärmt wird

Für die Verwirflichung des Erfindungsgedankens ist es im Prinzip gleichgültig, ob der Speicherkessels von dem Brauchwasser, dem Wärmeträgermedium, einer gleichfalls in dem Speicherkessel zu erhitzenden Heizungsflüssigkeit oder einem gänzlich anderen Medium gefüllt ist, sofern nur die Höhenenordnung der jeweiligen Wärmeaustauscher zur Ausnutzung der Temperaturechichtung der Speicherflüssigkeit gewahrt ist. Es ist nämlich nicht notwendig, daß in dem ersten Wärmeaustauscher zur Übertragung der Wärme von dem niedrig temperierten Medium auf das Brauchwasser dieses Medium und das Brauchwasser dieselben Wärmeaustauscherflächen bespülen. Vielmehr kann die wärmeübertragung über verschiedene Wärmeaustauscherflächen geschehen, wobei die Wärme von den Wärmeaustauscherflächen zunächst an die Speicherflüssigkeit und von dieser anschließend an das Brauchwasser abgegeben wird. Entsprechendes gilt für die Wärmeübertragung von der Loch temperierten Wärmequelle (Brennkammer) auf das Brauchwasser, die gleichfalls :irekt oder über Vermittlung der Speicherflüssigkeit geschehen kann. Wenn das Brauchwasser als Speicherflüssig-

lceit benutzt wird, Xäßt man das Brauchwasser zweckmäßiger — weise unt^n (unterhalb des zweiten KärmeaustauschersJ in den Speicherkessel eintreten. Es erwärmt sich dann am zweiten Wärmetauscher, wird oberhalb desselben und unterhalb des zweiten Warmeaus tauschers gespeichert, um anschließend ggf. durch den letzteren auf Endtemperatur gebracht zu werden und den Speicher am oberen Ende wieder zu verlassen. Venn der niedrig temperierte Wärmeträger «ils Speicherflüssx^.r. ei t verwendet wird, läßt mein diesen unterhalb des ersten '» irnietauschers ein- und austreten, so daß der Strom des niedrig temperierten "Wärmeträgers lediglich den ersten 'iiärmetauscher durchzieht und der obere Bereich des Speicherkessels mit dem zweiten Wärmetauscher passiv von diesem Medium gefüllt ist. In diesem oberen Bereich dient es lediglich als Speichermedium und zur Übertragung tier Väraie von der hoch temperierten Wärmequelle auf die von dem Brauchwasser berührten Varmeaustauschflächen. Dabei läßt man den niedrig temperierten Wärmeträger vorteilhafterweise am oberen Ende des als Vorwärmspeicher dienenden unteren Bereichs des Speicherkessels eintreten und am unteren Ende dieses Bereichs wieder austreten. Die Wärmeaustauschflächen .-zur Vorwärmung des Brauchwassers sind dann zweckmäßigerweise am oberen Ende dieses Bereichs vorgesehen oder befinden sich in diesem Bereich in Gegenstrornanordnung, damit das Brauchwasser diesen Bereich mit der höheren Zulauftemperatur des niedrig temperierten Wärmeträger« verlassen kann.

Es können auch Einrichtungen zur Erwärmung weiterer Medien ! in dem Speicherkessels vorgesehen sein. Insbesondere handelt

es sich dabei um die Erhitzung von Heizungsflüssigkeit. Da

j die Rücklauf temperatur der Heiüungsf Iüi>s₄j.gkeit verhältnis —

mäßig hoch liegt im Vergleich mit der Zulauf temperatur des

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Brauchwassers, läßt man die Heizungsflüssigkeit zweckinäßigerweise oberhalb des Bereichs eintreten, in welchem der Wärmeaustausch mit dem niedrig temperierten Wärmeträger stattfindet.
Es sind deshalb zweckmäßigerweise Wärmeaustauschflächen zur
Erwärmung von Heizungsflüssigkeit bei oder oberhalb der hoch
temperierten Wärmequelle vorgesehen«

Dieses Prinzip für die Anordnung der Ervärmungsflächen für
Heizungsflüssigkeit gilt auch dann, wenn als Speicherflüssigkeit die Heizungsflüssigkeit verwendet wird. In diesem Fall
läßt man die Heizungsflüssigkeit unterhalb des zweiten 'Wärmetauschers, jedoch oberhalb des ersten Wärmetauschers und des | zugehörigen Teils des Speicherraums, in den Speicherkessel { eintreten, während der Erwärmung nach oben steigen und

schließlich am Kopf des Behälters wieder austreten. |

Für einen mit Brauchwasser gefüllten Speicherkessel müssen edle I

Werkstoffe verwendet werden. Es kann daher günstiger sein, den | Speicherkessel mit einer Flüssigkeit zu lullen, die einem ge- I

schlossenen Kreislauf angehört und ggf. mit Korrosionsschutz- 6

¥ mitteln versetzt ist.Es wäre auch möglich, den Speicherkessel |

% mit einer separaten Flüssigkeit zu .füllen, die an keinem der § genannten Kreisläufe teilnimmt, und den niedrig temperierten |

ΐ Wärmeträger , die Heizungsflüssigkeit und das Brauchwasser

durch Wärmeaustauscher durch diese Flüssigkeit hindurchzuleiten.
Zur Vermeidung der Wärmeübertragungsverluste ist es jedoch
zweckmäßiger, als Speicherflüssigkeit den niedrig temperierten
Wärmeträger oder die Heizungsflüssigkeit vorzusehen.

Der Wärmeinhalt des Speicherkessels kann besser genutzt werden,
wenn sich die wärmeren oberen Flüssigkeitsschichten im Speicherkessel nicht mit kälteren unteren Schichten vermischen.

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Die Zulauf- und Ablaufleitungen für die Flüssigkeit im Speicherkessel sowie auch die Wärmeaustauschflächen können daher so ausgebildet sein, daß ein Mischeffekt möglichst vermieden wird. Die Zulaufleitungen können im Inneren des Speicherkessels z.B. in mit einer Vielzahl von Bohrungen versehene, am Ende geschlossene Rohre übergehen, aus denen die Flüssigkeit gleichmäßig austritt.

TJm eine Verwirbelung des Speichermediums gänzlich auszuschließen, kann es notwendig sein, eine Trennplatte zwischen dem oberen Bereich des Speicherkessels, der den zweiten Wärmetauscher enthält und dem unteren Bereich des Speicherkessels, der den ersten Wärmetauscher enthält (Brauchwasser-Vorwärmung) anzuordnen. Diese Trennplatte erhält ggf. eine kleine 'Öffnung, die den Druckausgleich gewährleistet. Der Wärmeübergang erfolgt durch die Trennplatte. In diesem Fall kann keine Verwirbelung des Mediums entstehen.

Wenn der niedrig temperierte Wärmeträger die Flüssigkeit im Speicherkessel nicht genügend aufheizt, muß die Heizein- „ richtung von Zeit zu Z&it zur Erreichung einer genügenden * Temperatur der genutzten Flüssigkeiten eingeschaltet werden. Um die Bedienung zu vereinfachen und um eine gleichmäßige Temperatur des genutzten Wassers zu erreichen, können Fühler für die Temperatur der im Speicherkessel über der hoch ■temperierten Wärmequelle befindlichen Flüssigkeit zum Steuern der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Temperatur der den Speicherkessel verlassenden Flüssigkeiten erreicht werden. Die Steuerung kann dabei so geschehen, daß die zu erreichende Temperatur z.B. entsprechend der Außentemperatur einstellbar ist. Dabei kann man drei Eins" !!stufen unterscheiden.

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Im Sommer wird im wesentlichen nur Brauchwasser benötigt, Heizungswasser wird ausnahmsweise in geringer Menge und mit geringer Temperatur zur abendlichen Erwärmung benötigt. Wenn man im oberen Speicherbereich eine Flüssigkeitstemperatür von 45 bis 50 einstellt, kann man diesen Wärmebedarf im allgemeinen ausschließlich mit Solar-Kollektoren zur Lieferung des niedrig temperierten Wärmeträgers decken. Diese Einstellung kann - mit Unterstützung des Brenners als hoch temperierter Wärmequelle - auch in der Übergangszeit noch ausreichend sein.

Bei normalen Wintertemperaturen! ist eine Einstellung von 5°°

bis 55 C zweckmäßig, die dann auch noch unter maßgeblicher

j Beteiligung der von den Solarkollektoren gelieferten Energie

It erreicht werden kann« Diese Temperaturetufe hat den Vorteil,

daß der wesentliche Härteanteil des Brauchwassers noch gelöst bleibt und nicht zu Kalkansätzen führt.

Erfahrungsgemäß herrscht in unseren Breiten nur während weniger Vinterwochen strenger Frost, der Heiztemperaturen von 60 bis 65 C oder mehr verlangt. Dafür ist eine dritte Einstellstufe vorgesehen. Temperaturfühler, die auf diese Temperaturetufen eingestellt oder einstellbar sind, werden im oberen Bereich des Speicherkessels zur Steuerung des Brenners vorgesehen.

Hingegen wird die Pumpe für den Kreislauf der Solar-Kollektoren bzw. für einen entsprechenden Kreis eines niedrig temperierten ¥ärmeträgers von der Temperatur im unteren Teil des Speicherkessels her gesteuert. ¥enn die Temperatur in diesem Bereich höher liegt als die Temperatur im Kreislauf des niedrig temperierten Wärme trägers, so wiz'd der Kreislauf dieses Wärme —

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trägers abgeschaltet, um erneut eingeschaltet zu werden, venn die Temperaturdifferenz positiv ist.

Die Größe des Speicherkessels sollte so bemessen sein, dljiß Zeiten geringerer Wärmeabgabe durch den niedrig temperierten Wärmeträger nach Möglichkeit überbrückt werden und daß sich im Speicherkessel Schichten von Flüssigkeit mit verschiedener Temperatur ausbilden können. Letzteres kann auch ohne kostspielige und Platz beanspruchende große Speicherkessel dadurch erreicht werden, daß der Speicherkessel eine wesentlich größere Höhe als Breite besitzt. Zur Überbrückung von Zeiträumen mit geringerer Wärmezufuhr durch den Wärmeträger kann der Speicherkessel mit einer die Temperatur der darin befindlichen Flüssigkeiten über längere Zeit im wesentlich konstant haltenden Wärmeisolierung versehen sein.

Drei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Fig.1 bis der Zeichnung, in denen diese Ausführungsformen, schematisch dargestellt sind, beschrieben.

In Fig.1 ist ein Speicherkessel 1 angedeutet, der mit einem Brenner 2 ausgerüstet ist. Dieser Brenner ist ungefähr in halber Höhe des Speicherkessels angeordnet und kann über nicht gezeigte Versorgungsleitungen mit Brennstoff versorgt werden. An seine Stelle können andere Heizeinrichtungen treten, z.B. ein elektrischer Heizer oder ein Wärmetauscher zur Übergabe von Fernwärme. Ampoden des Speicherkessels 1 ist die Zuführungsleitung 3t am oberen kide die Entnahmeleitung h für das Brauchwasser angeordnet. Der Speicherkessel selbst ist bei dieser Ausfülirungsform mit Brauchwasser gefüllt. In der Nähe des Bodens des Speicherkessels ΐ sind "Wärmeaustauschflächen 5 angeordnet, die au einem Solar-

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Kollektorkreislauf 6,7 mit Umwälzpumpe 8 gehören. Ϊ

Zur Steuerung des Brenners 2 ist im oberen Teil des i

Speiclierkessels 1 ein entsprechend der gewünschten V

Tenperaturstufe umschaltbarer Fühler 9 vorgesehen. [>

Ein weiterer Fühler 1o befindet sich im unteren Teil des Speicherkessels 1 und dient zur Steuerung der Umwälzpumpe 8. Schließlich sind im Speicherkessel 1 noch Wärmeaustauschflächen 11 über dem Brenner 2 vorgesehen, die über Leitungen 12 von der Heizungsflüssigkeit durchströmt verden.

Die Wirkungsweise ist die folgende. Das beispielsweise mit ca. Io eintretende Brauchwasser wird im unteren Bereich, des Speicherkessel über die Wärmeaustauschflächen 5 vom Värraeträger des Solarkollektorkreislaufs erwärmt. Das erwärmte Wasser steigt dabei nach oben und kann durch die Leitung h entnommen werden. Venn die Temperatur des Brauchwassers im unteren Bereich des Speicherkessels 1 einen bestimmten liert überschreitet, wird, um eine Wärmeabfuhr zu den Solar-Kollektoren zu vermeiden, die Umwälzpumpe 8 abgeschaltet. Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn nicht nur die Temperatur der Flüssigkeit im Speicherkessel 1, sondern auch die Temperatur des Kollektors gemessen wird und wenn die Umwälzpumpe 8 immer dann abgeschaltet wird, wenn die Temperatur der Flüssigkeit im unteren Bereich des Speiclierkessels fast gleich oder höher ist als die des Solarkollektors.

Bei starker Sonneneinstrahlung wivd der Wärmebedarf des

Brauch- und Heizwassers allein durcli die von den Solaris Kollektoren gelieferte Wärme gedeckt. Ansonsten leistet diese einen wesentlichen Beitrag zur Erwärmung des Brauchwassers.

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Die Heizungsflüssigkeit wird, durch, die Leitungen 12 durch die "Wärme aus tauschflächen 11 hindurchgeleitet und durch den iWärmekontakt mit dem erwärmten Brauchwasser erwärmt. Die Temperatur des Heizungswassers erreicht also ungefähr den gleichen "Wert wie die des Brauchwassers* Zumindest in ^ eier Übergangszeit kann die Wärmeenergie, die im Brauchwasser gespeichert ist, das sich im Speicherkessel 1 befindet, zur kurzzeitigen Beheizung ausreichend sein. Venn es für längere Zeiten erforderlich ist, die Heizzung einzuschalten., wie z.B. im Winter kann die Temperatur im oberen Bereich des Speicherkessel so weit absinken, daß der Brenner 2 über den Fühler 9 eingeschaltet wird. Die gewünschte Minimaltemperatur für Brauchwasser und Heizungsflüssigkeit wird durch entsprechende Einstellung des Fülllers 9 a.em "Wärmebedarf angepaßt.

In der Ausführungsform der Fig.2 wird der Wärmeträger de3 Solar-Kollektorkreislaufs über Leitungen 6 durch den Speicherkessel 1 geleitet. Der Wärmeträger wird dabei unterhalb des Brenners in den Speicherkessel eingeleitet und aus diesem herausgeleitet. Jn der in der Figur gezeigten Ausführungsform befindet sich der Zulauf des Wärmeträgers zum Speicherkessel über dem Ablauf. Das Brauchwasser wird durch eine Zuleitung 3r durch unterhalb der Heizeinrichtung 2 befindliche Wärmeaustauschflächen 13, eine Verbindungsleitung Ik und durch weitere Wärmeaustauschflächen 15 geleitet, die sich oberhalb des Brenner3 2 befinden. Von diesen Wärmeaustauschflächen 15 wird das Wasser durch eine Leitung k aus dem Speicherkessel entnommen. Dabei wird das Wasser an den unteren Wärmeaustauschflächen 13 bis auf eine Temperatur erwärmt, die de'n des Wärnieträgers des Solarkollektorkreislaufes an

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dieser Stelle entspricht. Dabei wird der Wärmeträger, bevor er zu den Solar-Kollektoren zurückgeführt wird, im wesentlichen bis auf die Zulauftemperatur des Brauchwassers abgekühlt. An den oberen Wärrcsaustauschflächsn 15 wird das Brauchwasser weiter erwärmt. Dies geschieht entweder durch die im Solar-Kollektor aufgenommene Wärme des Wärmeträgers, wenn die Temperatur hoch genug ist, oder durch die Wärme der für diesen Zweck eingeschalteten Heizeinrichtung 2, die wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 fiber einen Fühler 9 gesteuert wird. Weitere Wärmeaustauschflächen 11 sind über Leitungen 12 mit dem Heizungskreislauf verbunden und haben im wesentlichen die gleichen Aufgaben, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fig.1 beschrieben wurde. Die Steuerung der Umwälzpumpe 8 kann durch in der Figur nicht gezeigte Fühler erfolgen, durch die z.B. die Umwälzpumpe dann abge-Behaltet wird, wenn die Temperatur des im Speicherkessel befindlichen Mediums fast gleich oder größer ist als die Temperatur des Solar-Kollektors.

In der Ausführungsform der Fig.3 ist der Speicherkessel 1 »it Heizungsflüssigkeit gefüllt, die durch eine Leitung i6, die vorzugsweise in den Speicherkessel hinein verlängert und dort zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers mit kleinen Bohrungen oder einer Prallplatte versehen ist, zugeführt wird. Durch die gleichmäßige Verteilung der Heizungsflüssigkeiten und durch die geringen Strömungsgeschwindigkeiten wird verhindert, daß Schichten verschiedener Temperatur im Speicherkessel 1 miteinander vermischt werden. Die Wasserführung der Leitung 16 wird so angeordnet, daß die rüclcfließende Heizungsflüssigkeit die möglicherweise kälteren Schichten der Flüssigkeit im Speicherkessel unterhalb der Leitung 16 nicht erwärmt bzw» vermischt.

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Die Heizungsflüssigkeit wird im Speicherkessel 1 entweder von der Wärme des Solar-Kollektorkreislaufs durch, die von den Wärmeaustauschflächen 5 aufsteigende, erwärmte Flüssigkeit oder durch den Brenner 2 erwärmt. Die erwärmte Heizungsflüssigkeit wird durch eine Leitung 17 im oberen Teil des Speicherkessels entnommen. Die Einzelheiten des Soiarkollektorkreislaufs und der Steuerung des Brenners und der Umwälzpumpe entsprechen denen, die im Zusammenhang mit Fig.! b-tschrieben wurden. Das Brauchwasser wird, wie bei Fig.2 beschrieben, iber

eine Zuführungsleitung 3 und Wärme tauschflachen 13, <iie

sich unterhalb des Brenners und der Zuführungsleitung i6 für das Heizungswasser befinden, über eine Leitung i4 und

zweite Wärmeaustauschflächen 15 im oberen Teil des Speicherkessels und über eine Leitung 4 zu den Terbrauchssteilen geführt. Die Ausnutzung auch niedriger Temperaturen des Wärmeträgers des Solar-Kollektorkreislaufs geschieht hier nicht durch direkten Wärmekontakt mit dem Brauchwasser, sondern durch einen indirekten Warmekontakt über die im unteren Teil des Speicherkessels befindliche Heizung flüssigkeit♦

Es wäre jedoch auch möglich, die Brauchwasserleitungen der Wärmeaustauschflächen 13 und die Leitungen der Wärmeaustauschflachen 5 wärmeleitend zu verbinden, um den Värmekontakt zwischen diesen beiden Medien zu verbessern. Jedoch ist es häufig vorzuziehen, die Wärmeaustauschflächen 5 im unteren and die Wärmeaustauschflächen 13 im oberen Bereich des unteren Kesselteils unterzubringen, damit ausreichendes Speichervolumen in Form der in diesem Teil de& Kessels befindlichen Speicherflüssigkeit nutzbar gemacht i^ird.

Als zweiter Wärmetauscher im Sinne der Ansprüche ist im Falle der Fig.1 die wärmeabgebende Oberfläche der BrennkaKimer2zu betrachten. Im Fall der Fig.2 und 3 wird er von dieser Oberfläche und den Wärmeaustauschflächen 15 unter Vermittlung der Speicherflüssigkeit gebildet. Dei* zweite Wärmetauscher wird im Fall der Fig.1 von den Wärmeaustauschflächen 5 und im Fall der FiÄ^Q^ATÄn-Vjäapniftaustauschflachen 13 gebildet.

Im Fall der Fig,3 bilden diese gemeinsam unter Vermittlung der Speicherflüssigkeit den ersten Wärmetauscher.

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Claims (1)

1. - Ansprüche

   1. Vorrichtung -zum Erhitzen von Brauchwasser in einem f'lüssigkcitsgefüllten Speicherkessel, der einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einer hoch temperierten Wärmequelle auf das Brauchwasser enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherkessel (i) unterhalb des genannten, zweiten Wärmetauschers (2,15) ein. erster Wärmetauscher (5|13) zur "Wärmeübertragung von einem niedrig temperierten Wärmeträger wie dem Medium einer Solar-Kollektoranlage (6,7) auf das Brauchwasser, bevor dieses dem zweiten Wärmetauscher zugeführt ist, angeordnet ist«,

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem niedrig temperierten Wärmeträger bespülten Wärmeaustauschflächen (5) des ersten Wärmetauschers in der Nähe des Bodens des Speicherkessels(1) angeordnet sind.^

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des zweiten Wärmetauschers (2,15) e±n beträchtlicher Speicherraum als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig temperierten Wärmeträgers vorgesehen ist.^

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf des Brauchwassers aus dem ersten Wännetauscher am oberen Ende des als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig temperierten Wärmeträgers ausgebildeten Teil des Speicherraums vorgesehen ist _t/

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   I - 18 -

   ft 5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis h- dadurch ge-

   §■ kennzeichnet, daß der Speicherkessel (i) mit Brauchwasser

   I gefüllt ist und daß der Zulauf (3) des Brauchwassers unter-

   I halb des ersten Wärmetauschers (5) und der Auslauf (4)

   I oberhalb des zweiten "Wärmetauschers (2) angeordnet ist.^

   (J 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch ge-

   [ kennzeichnet, daß der Speicherkessel (i) mit dem niedrig

   '; temperierten Wärmeträger gefüllt ist und daß Zulauf und

   <" Ablauf des Wärmeträgers unterhalb des zweiten Wärmetauschers

   I (2) angeordnet sind.

   7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichne ; daß der Zulauf und der Ablauf des Wärme trägers am oberen bzw.

   ; unteren Ende des als Wärmespeicher für die Wärme des niedrig

   temperierten Wärmeträgers vorgesehenen Speicherraums vorgesehen sind.₍

   i 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherkessel (i) Wärmeaustau.schflächen (11) zur Erwärmung von Heizungsflussigkeit bei oder oberhalb der hoch temperierten Wärmequelle vorgesehen sind.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkessel (1) mit Heizungsflüssigkeit gefüllt ist, deren Rücklaufleitung (i6) zwischen dem zweiten Wärmeaustauscher (15) und der hoch temperierten Wärmequelle (?) in dem Speicherkessel mündet, während die Vorlaufleitung (17) oberhalb des zweiten Wärme·— tauschers |· (15) aus dem Speicherkessel austritt.

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   ■To« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die "Wärmetauscher sowie die Öffnungen, durch die die Speicherflüssiglceit in den Speicherkessel einströmt, mischungsfeindlich ausgebildet sind.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch temperierte Wärmequelle (2) abhängig von der Temperatur der Speicherflüssigkeit oberhalb derselben gesteuert ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für mehrere Temperaturstufen ausgebildet ist.

   13· Vorrichtung nacli einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Fühler (lo) für die Temperatur der Speicherflüssigkeit unterhalb der hoch temperierten Wärmequelle (2) zum Steuern des niedrig temperierten Wärmeträgers vorgesehen sind.

   i4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurcll gekennzeichnet, daß der Speicherkessel (i) ein« wesentlich größere Höhe als Breite besitzt.

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