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Warmwasserversorgungsanlage mit einer Zirkulationsleitung Die Erfindung
betrifft eine Warmwasserversorgungsanlage mit Zirkulation des Verbraucbswassers.
Um an den Warmwasserentnahmestellen einer solchen Anlage jederzeit sogleich warmes
Wasser erhalten zu können und nicht erst in dem Zapfleitungsstrang stehendes und
dadurch abgekühltes Wasser ablassen zu müssen, pflegt man Warmwasserversorgungsanlagen
-mit einer Zirkulationsleitung für das Verbrauchswasser zu versehen, dergestalt,
daß in dem durch Zapf- und Zirkulationsleitung geschlossenen Kreis eine ständige
Br.auchwasserströmung gewährleistet ist. Man unterscheidet hierbei Anlagen mit oberer
Verteilung, bei denen die Zapfleitung zum Speicherboden des Hauses emporsteigt,
woselbst sie sich, auf die zu, den einzelnen Entnahmestellen führenden Fallstränge
verteilt, welche dann im Keller des Hauses in die Zirkulationsleitung einmünden,
und Anlagen mit unterer Verteilung, bei denen die Zapfleitung wie auch die Zirkulationsleitung
im Keller des Hauses verlegt sind. Hierbei sind die Anlagen mit oberer Verteilung
insofern von Vorteil, als sie eine bessere Zirkulation des. Wassers zufolge des
wesentlich größeren Höhenunterschiedes und des dadurch .bedingten Druckpotentials
gewährleisten. Dieser Höhenunterschied zwischen der im oberen Teil des Warmwasserbereiters
angeschlossenen Zapfleitung und der im mittleren
Teil des W-arrnwässerbereiters-eingeführten
Zirkulationsleitumg für das rückströmende Wässer ist bei Anlagen mit unterer Verteilung
verhältnismäßig gering und somit eine ausreichende Zirkulation des warmen Wassers
in Frage gestellt.
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Bei jeder Entnahme von warmem Brauchwasser aus dem Warmwasserbereiter
strömt diesem kaltes Wasser zu, welches sich in ihm schichtförmig absetzt, derart,
daß das kalte Wasser die unteren Partien des Warmwasserbereiters ausfülllt: Bei
plötzlicher starker Wasserentnahme, z. B. gelegentlich der Bereitung eines Vollbades,
kann dabei die Grenzschicht zwischen warmem und kaltem, Braudhwasser eine derartige
Höhenlage im Warmwasserbereiter annehmen, daß sich der Einfü'hrungsstutzen der Zirkulationsleitung
im Bereich des Kaltwassers befindet. Nun findet aber beim Zapfen von warmem Brauchwasser
ein. Entweichen aus dem Warmwasserbereiter nicht nur über die Zopfleitung, sondern
auch über die Zirkulationsleitung statt, und zwar in einem Verhältnis, welches gegeben
ist durch dieStrömu:ngswiderstände zwischen dem Warmwasserbereiter über die Zapf-
bzw. Zirktilationsleitung bis zur Zapfstelle. _ Bei dem zuvor geschilderten, in
der Praxis häufig vorkommenden Fall wind also der Zapfstelle nach einer bestimmten
Zapfizeit, und zwar in dem Augenbliäk" in dem die Grenzschicht zwischen- dem warmen
und dem kalten Brauchwasser den Zirkulationsleitungsansehluß erreicht 'hat, einmal
durch die Zaptleitung warmes Brauchwasser, zweitens durch :die Zirkulatio:nsleititing
,kaltes Brauchwasser zuströmen, -und man erhält an der Zapdstelle ein Mieehwasser
mit einer Temperatur, welche mehr oder minder von der Temperatur des in den oberen
Schichten des Warmwasserbereiters gespeicherten Brauchwassers abweicht.
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DIeser gravierende Nachteil tritt bei Warmwasserbereitungsänlagen
nach den bisher bekannten Systemen einzweites Mal auf, bedingt durch. die natürliche
Auskühlung der Anlage während der Nacht, in der die Wärmezufuhr von, der Kesselanlage
.zum Warmwasserbereiter stark eingeschränkt, unter Umständen sogar vollkommen unterbunden
ist. In diesem Fall findet durch die ständige Wasserzirkulation während der Nacht
eine allmählicheSchichtung von Zirkulationswasser mit niedriger Temperatur in den
unteren Zonen des Warmwasserbereiters statt. Beim erstmaligen Zapfen am, Morgen
tritt dann das gleiche in Erscheinung wie vorbeschrieben, d. h. es entströmt der
Zapfstelle -ein Gemisch- vorn warmem Brauchwasser aus den oberen Schichten und kaltem
Zirkulationswasser aus den unteren Schichten des Warmwasserbereiters. Nun kann aus
Gründen der Brennstoffersparnis .durch Betätigung eines in :die Zirkulationsleitung
eingeschalteten Absperrorgans in Zeiten. .geringeren Bedarfs, z. B. während der
Nacht, die Wassemzirktilation unterbunden werden. Es kühlt sich dann das warme Wasser
im gesamten Netzrestlos aus. Beider Wiederinbetriebnahme nach Öffnen des Absperrorgans
strömt dieses kalte Wasser in den Warmwasserbereiter zurück und füllt wieder einen
geivissen Teil der unteren Zonen des Warmwasserbereiters aus. Dadurch ergibt sich
dann der gleiche vorbeschriebene Nachteil.
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Bei der Warmwasserversorgungsanlage .gemäß der Erfindung sind diese
Nachteile vermieden. Das nun entwickelte System ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß in der Nähe des Warmwasserbereiters. ein mit Kesselwasser .beheizter Wärmeaustauscher
vorgesehen ist, an welchem Zapf- und Zirkulationsleitung für das Verb:rauchswasser
angeschlossen sind.
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Der Warmwasserbereiter selbst ist mit diesem Heizsystem nur über die
Zopfleitung und nicht über die Zirkulationsleitung verbunden. Eine solohe Anordnung
'hat zur Folge, daß die Zirkulation vom Warmwasserbereiter vollständig abgetrennt
isst. Das Wasser zirkuliert nur noch, über den Wärmeaustauscher. Die Zirkulation
durch den Warmwasserbereiter und das dadurch hervorgerufene starke Abkühlen. des
Wassers, insbesondere während der Nachtzeit, wird vermieden. Das Wasser im behält
seine Wärme, und- man kann morgens früh sogleich warmes Wasser an den Zapfstellen
entnehmen. Bei entsprechender Längenabmessung des Wärmeaustauschers hat die Anlage
sodann den Vorteil, daß man eine wesentlich größere Höhendiffereniz zwischen dem
Beginn der Zopfleitung und dem. Ende der Zirkulationsleitung erhält. Hierdurch erzielt
man ein gewisses Druckgefälle und damit eine wirklich einwandfreie Zirkulation.
Da das Wasser im Wärmeaustauscher schnell angewärmt wird, erhält man auch dann warmes
Wasser, wenn dieses nicht nur durch die Zapfleitung, sondern auch durch die Zirktilationsleitung
der Zapfstelle zufließen sollte. Eine Wasserentnahme aus den unteren kalten Schichten
des Warmwasserbereiters ist zudem ausgeschlossen, weil der Wärmeaustauscher nur
mit seinem oberen. Teil an die Zopfleitung angeschlossen ist. In der Zeichnung ist
ein Beispiel -des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. i die bisher
übliche Bauart einer Warmwasserversorgungsanlage mit Zirkullationsleitung für das
Verbrauohswasser bei unterer Verteilung, Fig. 2 die Bauart gemäß der Erfindung .bei
einer gleichen Anlage, " .
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Fi.g.3 den Warmwasserbereiter und Wärmeaustauscher in größerem Maßstab.
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Bei der in Fig. i dargestellten Anlag, erfolgt die Warmwasserbereitung
in dem -Warmwasserbereiter i. Diesem wird über die Leitung 2 von dem Kessel 3 aus
Heizwasser zugeführt, das über die Leitung 4 wieder zum Kessel zurückströmt. Über
die Leitung 5 kann das Kessehv.asser (statt Wasser kann auch ein anderes Medium
Verwendung finden) in - bekannter Weise auch anderen Verbrauchss,tellen zugeführt
werden.
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Auf dem oberen Teil des Warmwasserbereiters i ist die Zopfleitung.
6 ,angeschlossen, die das im Warmwasserbereiter erwärmte, diesemi durch die Leitung
i i zufließende Verbrauchswasser den Verbrauchsstellen 7, 8 und- 9 zuführt. . Diese
Entnahmestellen
sind, wie üblich" an die bereits erwähnte Zapfleitung
6 angeschlossen, von welcher die Zirkulation io nach dem Warmwasserbereiter i zurückführt
und in dessen mittleren Teil einmündet. Zapfstellen in nächster Nähe der Hauptzapfleitung
.brauchen keine Verbindung mit der Zirkulationsleitung, wie beispielsweise an Zapfstelle
7 dargestellt ist.
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Wie die Zeichnung erkennen, läß,t, ist die Hähendifferenz 1z, zwischen
der Zapfleitun:gsaustrittsstelle ,und der Zirkulationsleitungseintrittssteille verhältnismäßig
gering. Die Zirkulation des Verbrauchswassers erfolgt durch den Warmwasserbereiter
i.
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Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Anlage gemäß der Erfindung nimmt
der Warmwasserb°reiter 12 an der Zirkulation des Verbrauchswassers überhaupt nicht
teil. Das Heizwasser wird dein Warmwasserbereiter 12 auch hier von einem Kessel
13 über eine Leitung 14, über die weitere Verbraucher über die Leitung 15 angeschlossen
sein können, zugeführt, um über die Leitung 16 wieder zum Kessel 13 zurückzuströmen.
In der Nähe des Warmwasserbereiters 12 ist nun ein Wärmeaustauscher 14 vorgesehen,
beispielsweise ein aus zwei ineinander angeordneten Rohren bestehender Gegenstromapparat.
An das innere Rohr dieses Wärmeaustauschers iq' sind die Zapfleitung 17 und die
Zir'kulationsleitung 18 angeschlossen, welche zu den Entnahmestellen i9, 2o und
21 führen. Die Zirkulationsleitung 18 mündet in den untersten Teil des Wärmeaustauschers
14' ein, die Zapfleitung 17 geht oben vom Wärmeaustauscher i4' ab. Sie ist hier
mit dem Warmwasserbereiter 12, dem das kalte Verbrauchswasser über die Leitung 22
zuströmt, durch die Leitung 23 verbunden. Durch den äußeren Mantelraum des Wärmeaustauschers
iq.' strömt Kesselheizwasser, das dem Wärmeaustauscher i4' durch eine Leitung 24
im oberen Teil zugeführt wird, die an die vom Kessel kommende Warmwasserzuleitung
angeschlossen sein kann.
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Der Rückfluß des Kesselheizwassers aus dem Wärmeaustauscher iq.' erfolgt
aus seinem unteren Teil über eine Leitung 25 zu der das Kesselwasser aus dem Warmwasserbereiter
ableitenden Leitung 16, welche ein Absperrorgan 26 aufweisen kann.
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Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist die Höhendifferenz zwischen dem Zapf-
u.nd Zirkulation.sleitungsanschluß am Wärmeaustauscher 14 verh2ltnismäßig groß.
Es ist also eine gute Zirkulation gewährleistet. Falls sich beim Öffnen der Entnahmestelle
2o beispielsweise nicht nur Wasser aus der Zapfleitung 17, sondern auch: solches
aus der Zirkulationsleitung 18 entleert, so wird dieses auch stets warm sein, da
es der höchsten Stelle des Warmwasserbereiters ents:ta.mmt, nicht aber aus dessen
mittleren oder unteren Schichten, wie bei der Ausführungsform nach Fig. i. Wird
dem Warmwasserbereiter eine größere Menge Wasser auf einmal entnommen, so bildet
sich nach wenigen Minuten im Wärmeaustauscher 14 wieder warmes Wasser, so daß man
nach kurzer Zeit wieder solches zapfen kann. Ein Abkühlen des im Warmwasserbereiter
12 befindlichen Wassers findet auch während der Nacht nicht statt, da das Wasser
in diesem an der Zirkulation nicht teilnimmt. Man kann also schon in den ersten
Morgenstunden, sogleich wieder warmes Wasser erhalten. Der Gegenstromapparat 14
-'kann beispielsweise aus einem 76 mm weiten Rohr bestehen, in das ein 51 mm weites
Rohr eingeschweißt ist, wobei durch den Mantelraum -das warme Kesselwasser fließt,
während durch das innere Rohr das Verbrauchswasser zirkuliert.
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Die Anlage ,gemäß der Erfindung ist nicht nur bei Großanlagen, wie
Lazaretten, Krankenhäusern, Anstalten usw., von großem Vorteil, sondern auch bei
Kleinanlagen.