EP0767888B2

EP0767888B2 - Device for heating water for domestic use

Info

Publication number: EP0767888B2
Application number: EP95901259A
Authority: EP
Inventors: Herbert Bremstaller
Original assignee: Bremstaller Gesmbh & Cokg
Current assignee: Bremstaller Gesmbh & Cokg
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 2004-01-02
Anticipated expiration: 2014-11-24
Also published as: WO1995014894A1; AT406300B; ES2155881T3; ATA238493A; EP0767888A1; DE59409718D1; EP0767888B1; ES2155881T5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist aus den Dokumenten DE 33 05 041 C2 und GB 2 037 958 A bekannt.The invention relates to a device for heating domestic water, according to the preamble of claim 1. Such a device is from documents DE 33 05 041 C2 and GB 2 037 958 A. known.

Um Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher zu erwärmen, ist es bekannt, in den Brauchwasserspeicher einen Wärmetauscher aus einer Rohrschlange für ein Heizmedium, üblicherweise Warmwasser, einzusetzen, die in mehreren Windungen schraubenlinienförmig verlegt ist. Werden diese Rohrwindungen entlang der Innenseite des Brauchwasserspeichers mit vertikaler Schraubungsachse verlegt, so ergibt sich bei einer entsprechend großen Wärmeaustauschfläche wegen der dann größeren Höhe des Wärmetauschers ein gegenüber dem gesamten Speichervolumen erheblich geringeres Nutzvolumen des Brauchwasserspeichers oberhalb des Wärmetauschers. Bei einer Rohrschlangenverlegung mit horizontaler Schraubungsachse ergeben sich für größere Schraubungsdurchmesser gleiche Nachteile. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich in den oberen Windungsabschnitten Luft ansammelt und sich in den unteren Windungsabschnitten Ablagerungen ergeben, was den Wärmeübergang vom Heizmedium auf das Brauchwasser beeinträchtigt. In order to heat hot water in a hot water tank, it is known a heat exchanger from a coil in the process water tank use a heating medium, usually hot water, in several Turns are laid helically. Will these pipe coils along the inside of the domestic hot water tank with a vertical screw axis installed, this results in a correspondingly large heat exchange surface because of the then greater height of the heat exchanger compared to that total storage volume significantly lower usable volume of the hot water storage above the heat exchanger. When laying coils with a horizontal screw axis result for larger screw diameters same disadvantages. There is also a risk that air collects in the upper winding sections and accumulates in the lower Depositions of turns result in what the heat transfer from Heating medium affected on the domestic water.

Darüber hinaus ist es bei einem Wärmetauscher bekannt (FR-B 2 301 795), die Strömungskanäle zwischen zwei profilierten Blechwänden zu bilden, die in einem Ringbereich in spiralförmigen Windungen gebogen sind. Die zwischen den Blechwänden gebildeten, strömungstechnisch parallelgeschalteten Strömungskanäle liegen daher übereinander, was im Zusammenhang mit den sich zwischen den einzelnen Windungen der Blechwände ergebenden, vertikalen Strömungswegen für die zu erwärmende Flüssigkeit eine vertikale Strömung dieser Flüssigkeit unterstützt und damit im Falle einer Brauchwassererwärmung die angestrebte Schichtung des Brauchwassers zerstört. Außerdem ist es aufgrund der sich aus den mehrlagig übereinanderliegenden Strömungskanälen bestimmenden Höhe des Wärmetauschers nicht möglich, das Speichervolumen des Brauchwasserspeichers als Nutzvolumen auszunützen. Dazu kommt noch, daß im Bereich der oberen Strömungskanäle für das Heizmedium das Brauchwasser bereits eine höhere Temperatur aufweist, so daß in diesem Bereich der Wärmeübergang vom Heizmedium zum Brauchwasser beeinträchtigt ist.In addition, it is known for a heat exchanger (FR-B 2 301 795) To form flow channels between two profiled sheet metal walls, which in an annular area are bent in spiral turns. The between the flow channels formed in parallel with the sheet metal walls are therefore superimposed on what is related to the vertical between the individual turns of the sheet metal walls Flow paths for the liquid to be heated a vertical flow this liquid supports and thus in the event of hot water heating destroys the stratification of the process water. Besides, it is due to the flow channels lying one on top of the other determining height of the heat exchanger not possible, the storage volume of the domestic hot water tank as usable volume. Additional to that, that in the area of the upper flow channels for the heating medium, the process water already has a higher temperature, so that in this area Heat transfer from the heating medium to the domestic water is impaired.

Schließlich ist es bekannt (US-A 2 285 998), einen Durchlauferhitzer mit einem Brauchwasserspeicher zu vereinigen, indem der Durchlauferhitzer in Form einer einlagigen, auf dem Boden des Brauchwasserspeichers angeordneten, doppelwandigen Rohrschlange verlegt wird. Das durch den Doppelmantel in den Brauchwasserspeicher strömende Brauchwasser wird von dem im Inneren der Rohrschlange geführten Heizmedium erwärmt und tritt mit der geforderten Brauchwassertemperatur in den Brauchwasserspeicher ein, so daß sich in einem solchen Brauchwasserspeicher grundsätzlich keine Temperaturschichtung ergibt, wie sie bei einer Brauchwassererwärmung auftritt, bei der die Rohrschlange für das Heizmedium mit dem Brauchwasser im Brauchwasserspeicher unmittelbar im Wärmeaustausch steht.Finally, it is known (US-A 2 285 998), a water heater with a Unite hot water tank by using the instantaneous water heater in the form of a single-layer, arranged on the bottom of the domestic hot water tank, double-walled Pipe coil is laid. That through the double jacket in the Domestic water flowing from the domestic water is separated from the inside of the Pipe coil guided heating medium is heated and occurs with the required Hot water temperature in the hot water tank, so that in such a domestic hot water tank basically no temperature stratification shows how it occurs with hot water heating, in which the pipe coil for the heating medium with the hot water in the hot water tank is directly in the heat exchange.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß im wesentlichen das gesamte Speichervolumen des Brauchwasserspeichers als Nutzvolumen zur Verfügung steht und ein guter Wärmeübergang vom Heizmedium auf das Brauchwasser sichergestellt wird.The invention is therefore based on the object of avoiding these deficiencies and a device for heating industrial water of the aforementioned Art to improve so that essentially the entire storage volume of the domestic hot water tank is available as usable volume and a good heat transfer from the heating medium to the domestic water ensured becomes.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch kennzeichnenden die Merkmale des Anspruches 1.The invention solves this problem by characterizing the features of claim 1.

Durch die Anordnung der Windungen der Rohrschlange des Wärmetauschers in einer einzigen Lage, die sich im wesentlichen über die gesamte Bodenfläche des Brauchwasserspeichers erstreckt, kann die Bauhöhe des Wärmetauschers im wesentlichen auf die Querschnittsabmessungen des die Rohrschlange bildenden Rohres beschränkt werden, das bezüglich seines Querschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten eingeschnürt hochkant verlegt wird, so daß bei einer Anordnung des Wärmetauschers unmittelbar oberhalb des Bodens des Brauchwasserspeichers das Nutzvolumen im wesentlichen dem Speichervolumen des Brauchwasserspeichers entspricht. Abgesehen davon wird eine besonders gute Wärmeausnützung des Heizmediums ermöglicht, weil der Wärmetauscher zufolge seiner Anordnung in einer sich über den Boden des Brauchwasserspeichers erstreckenden Fläche stets im Bereich des Kaltwassers liegen kann. Die über die Bodenfläche verteilten Windungen der Rohrschlange ermöglichen außerdem eine über den Querschnitt des Brauchwasserspeichers im Vergleich zu schraubenförmig gewundenen Rohrschlangen gleichmäßigere Brauchwassererwärmung, was sich wiederum in einer optimalen Schichtung des Brauchwassers innerhalb des Brauchwasserspeichers auswirkt.By arranging the turns of the coil of the heat exchanger in a single layer that spans essentially the entire floor area of the domestic hot water tank, the overall height of the heat exchanger essentially on the cross-sectional dimensions of the pipe coil forming Pipe are limited the cross-section of two opposite Constricted sides laid upright becomes, so that with an arrangement of the heat exchanger immediately above the bottom of the domestic hot water tank Usable volume essentially the storage volume of the domestic hot water tank equivalent. Apart from that, there is a particularly good use of heat of the heating medium allows because of Heat exchanger according to its arrangement in an over the bottom of the domestic hot water tank extending surface can always be in the area of cold water. Allow the coils of the pipe coil distributed over the bottom surface also one compared to the cross section of the domestic hot water tank more helical coiled pipe coils, which in turn translates into an optimal stratification of the process water within of the domestic hot water tank.

Da es darauf ankommt, die Windungen der Rohrschlange in einer sich über den Boden erstreckenden Fläche einlagig anzuordnen, ist es nicht zwingend erforderlich, diese Windungen in Form einer Spirale zu verlegen, obwohl sich durch eine spiralförmige Verlegung besonders einfache Konstruktionsverhältnisse vor allem im Hinblick auf eine über die Bodenfläche gleichmäßige Windungsverteilung einstellen. Die durch die Windungen der Rohrschlange gebildete Fläche braucht keine zum Boden parallele Querschnittsebene zu sein.Since it comes down to it, the coils of the pipe coil are in one over the other To arrange the floor-extending surface in one layer, it is not absolutely necessary to lay these turns in the form of a spiral, although by a spiral Laying particularly simple construction conditions, especially with regard to set for a uniform winding distribution over the bottom surface. By the surface of the coil formed surface need not be parallel to the ground To be cross-sectional level.

Um den Wärmeübergang zwischen dem Heizmedium und dem Brauchwasser zu verbessern, besteht die Rohrschlange aus einem Rohr, das bezüglich seines Querschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten eingeschnürt ist und hochkant verlegt wird. Diese "libellenartige" Querschnittsform vergrößert die Wärmeaustauschfläche in bezug auf das Volumen des Heizmediums und bedingt aufgrund der hochkantigen Anordnung dieser Rohre eine für den Wärmeübergang vorteilhafte Wasserströmung zwischen den Rohrwindungen.To the heat transfer between the heating medium and the domestic water too improve, the pipe coil consists of a pipe that is constricted in terms of its cross section from two opposite sides and is laid upright. This "dragonfly-like" cross-sectional shape increases the heat exchange area in relation to the volume of the heating medium and due to the upright arrangement of these pipes, one is necessary for heat transfer advantageous water flow between the pipe coils.

Die Verlegung der Rohrschlange in Form einer Spirale kann aufgrund von Wärmedehnungen oder äußeren Einflüssen zu unerwünschten Verschiebungen der einzelnen Windungen gegeneinander führen. Um solche Verlagerungen der Windungen zu vermeiden, können die Windungen der spiralförmigen Rohrschlange in einer Halterung mit sternförmigen Halterungsarmen gehalten werden, die unmittelbar mit dem Brauchwasserspeicher, beispielsweise durch Schweißen, verbunden werden können. The laying of the coil in the form of a spiral can be due to thermal expansion or external influences to undesirable shifts of the individual Lead turns against each other. To such shifts in turns can avoid the turns of the spiral coil in a holder be held with star-shaped bracket arms that directly with the Domestic hot water tank, for example by welding, can be connected.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser in einem Querschnitt durch den Brauchwasserspeicher und
Fig. 2: diese Vorrichtung in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

The subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. Show it

Fig. 1: an inventive device for heating hot water in a cross section through the hot water tank and
Fig. 2: this device in a section along the line II-II of FIG. 1st

Die dargestellte Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser besteht im wesentlichen aus einem aus Übersichtlichkeitsgründen nur im Bodenbereich dargestellten Brauchwasserspeicher 1 und einem in diesem Brauchwasserspeicher angeordneten Wärmetauscher 2, der unmittelbar oberhalb des an eine Entleereungsleitung 3 angeschlossenen Bodens 4 des Brauchwasserspeichers 1 angeordnet ist. Dieser Wärmetauscher 2 wird durch eine Rohrschlange 5 gebildet, die in mehreren Windungen 6 in Form einer einlagigen Spirale verlegt ist, die in einer sich über den Boden 4 erstreckenden Querschnittsebene liegt. Diese Windungen 6 werden von einer Halterung 7 aufgenommen, die aus sternförmigen Halterungsarmen 8 besteht, in denen Schlitze 9 zur Aufnahme der einzelnen Windungen 6 vorgesehen sind. Die zum Einlegen der Windungen 6 einseitig offenen Schlitze 9 werden durch mit den Halterungsarmen 8 verbundene Stege 10 verschlossen, so daß die Windungen 6 in der Halterung 7 radial unverschiebbar festgelegt sind. Zum Einbau des Wärmetauschers 2 in den Brauchwasserspeicher 1 brauchen lediglich die Halterungsarme 8 an der Wand des Brauchwasserspeichers 1 angeschweißt zu werden.The device shown for heating domestic water consists essentially for reasons of clarity, only shown in the floor area Domestic hot water tank 1 and one arranged in this domestic water tank Heat exchanger 2, which is immediately above the to an emptying line 3rd connected bottom 4 of the domestic hot water tank 1 is arranged. This Heat exchanger 2 is formed by a coil 5, which has several turns 6 is laid in the form of a single-layer spiral, which extends over the floor 4 extending cross-sectional plane. These turns 6 are from a bracket 7 added, which consists of star-shaped bracket arms 8, in which Slots 9 are provided for receiving the individual turns 6. The for Insert the turns 6 slots 9 open on one side by using the bracket arms 8 connected webs 10 closed, so that the turns 6 in the Bracket 7 are fixed radially immovable. For installing the heat exchanger 2 in the hot water tank 1 only need the bracket arms 8 on the Wall of the domestic hot water tank 1 to be welded.

Die Rohrschlange 5 wurde aus einem zunächst runden Rohr hergestellt, das im Bereich der Windungen 6 von gegenüberliegenden Seiten zusammengedrückt wurde, um eine libellenartige Querschnittsform zu erhalten, wie dies insbesondere in der Fig. 2 zu erkennen ist. Diese Querschnittsform der Rohrschlange 5 bringt nicht nur wegen der hochkantigen Ausrichtung ein einfacheres Biegen der Spirale mit sich, sondern führt auch zu einem erheblich günstigeren Wärmeübergang, weil zunächst die Querschnittsfläche gegenüber dem Querschnittsumfang verkleinert wird und sich zwischen den einzelnen Windungen 6 vorteilhafte Strömungskanäle für das zu erwärmende Wasser ergeben, das über eine Kaltwasserleitung 11 in den Brauchwasserspeicher 1 strömt, die oberhalb eines die Entleerungsleitung 3 abdeckenden Prallbleches 12 mündet. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, liegt der Wärmetauscher 7 im Kaltwasserbereich des Brauchwasserspeichers 1 unmittelbar über dem Boden 4, so daß das sich oberhalb des Wärmetauschers 7 ergebende Nutzvolumen des Brauchwasserspeichers 1 kaum geringer als das gesamte Speichervolumen ist. Abgesehen davon ergibt sich wegen der Erstreckung des Wärmetauschers 2 im wesentlichen über den gesamten Behälterquerschnitt eine vorteilhafte Brauchwassererwärmung, die eine optimale Schichtung des Wassers nach sich zieht.The coil 5 was made from an initially round tube, which in Area of the turns 6 was compressed from opposite sides, in order to obtain a dragonfly-like cross-sectional shape, as is particularly shown in FIG. 2 can be seen. This cross-sectional shape of the coil 5 brings not only because the upright alignment makes bending the spiral easier, but also leads to a significantly cheaper heat transfer, because initially the Cross-sectional area is reduced compared to the cross-sectional circumference and between the individual turns 6 advantageous flow channels for the warming water result in a cold water pipe 11 in the hot water tank 1 flows above a drain line 3 covering Baffle plate 12 opens. As can be seen in FIG. 2, the heat exchanger is located 7 in the cold water area of the hot water tank 1 immediately above Bottom 4, so that the resulting usable volume above the heat exchanger 7 of the domestic hot water tank 1 is hardly less than the total tank volume. Apart from this, because of the extension of the heat exchanger 2 in advantageous process water heating over the entire tank cross-section, which results in an optimal stratification of the water.

Claims

A service-water heating device comprising a service-water tank (1) receiving the service water in a temperature stratification, and a heat exchanger (2) which is disposed in the service-water tank (1) and which comprises at least one pipe coil (5) in direct heat exchange with the service water in the tank (1) and having a number of turns for a heating medium, the turns being disposed in an area extending over the base (4) of the tank (1), wherein the turns (6) of the pipe coil (5), which for temperature stratification of the service water are distributed at least substantially over the entire base surface, form only a single layer in the vertical direction, characterised in that the pipe coil (5) is formed from a pipe placed on edge and, in respect of its cross-section, constricted from two opposite sides.
A device according to claim 1, characterised in that the turns (6) of the pipe coil (5) distributed over the base surface form a spiral.
A device according to claim 1 or 2, characterised in that the turns (6) of the spiral coil (5) are held in known manner in a holder (7) with radiating arms (8).