EP1069383A2 - Warmwasserspeicher - Google Patents

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EP1069383A2
EP1069383A2 EP00114365A EP00114365A EP1069383A2 EP 1069383 A2 EP1069383 A2 EP 1069383A2 EP 00114365 A EP00114365 A EP 00114365A EP 00114365 A EP00114365 A EP 00114365A EP 1069383 A2 EP1069383 A2 EP 1069383A2
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EP
European Patent Office
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water tank
hot water
converter
energy
process water
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Withdrawn
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EP00114365A
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EP1069383A3 (de
Inventor
Ekkehard Dr. Laqua
Walter Dr. Lehr
Matthias Kirner
Martin Dr. Klopfer
Thomas-Eckart Frieling
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/205—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes with furnace tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply

Definitions

  • the invention relates to a hot water tank with a storage housing and a hot water tank, in which the hot water in the hot water tank of the heat generated when a fuel mixture is burned is heated and a thermoelectric converter for generating electrical Has energy in the storage housing.
  • thermoelectric ones which are also housed in the process water tank or Seebeck facilities.
  • the generated electrical Energy is used to electrically supply a pump in the circuit of the Domestic water used.
  • the construction of the hot water tank be made so that the energy converter into a chamber in the floor area of the domestic water tank protrudes and that the chamber with a through the hot water tank vertically performed heat exchanger in Connection is made outside the ceiling area of the domestic water tank opens into an exhaust outlet.
  • the heat transfer from the heat exchanger to the process water can in the domestic water tank can be improved in that the heat exchanger is designed as a tube provided with outer fins.
  • An advantageous construction for the energy converter results from the fact that in the case of a thermal-electrical energy converter, a burner for combustion a fuel mixture is integrated.
  • the invention is based on an embodiment shown in the drawing of a thermal-electrical converter explained in more detail.
  • a domestic water tank 10 divides one within a storage housing 15 Recording room 11 for domestic water.
  • the process water is fed through an inlet 12 fed to the domestic water tank 10 and removed via an outlet 13.
  • a chamber 14 protrudes, which is part of the Energy converter, especially the part that preferably gives off heat.
  • the energy converter 20 integrates in the case of a thermal-electrical Energy converter all parts for mixing and burning the fuel, in particular also the burner, in a unit that is in the storage housing 15 is installed below the hot water tank 10.
  • a tubular heat exchanger 16 which acts as a tube, extends from the chamber 14 formed with outer ribs and vertically through the hot water tank 10 is led. Above the ceiling area of the hot water tank 10, the Heat exchanger 16 in an exhaust outlet 17 for the exhaust gas 18.
  • the structural unit of the energy converter 20, the fuel 21 to be converted is fed and the generated electrical energy 22 is not only used to supply its own electrical equipment of the hot water tank, but also external Consumers and / or supplied to the public grid.
  • the structure of the hot water tank is very simple and it will be a good efficiency in using the energy of the supplied fuel mixture reached.
  • the basic structure of the unit does not change when one is on another principle of working energy converter is used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem Speichergehäuse und einem Brauchwasserbehälter, bei dem das Brauchwasser im Brauchwasserbehälter von der beim Umsetzen eines Brennstoffes erzeugten Wärme aufgeheizt wird und der einen Energie-Wandler zur Erzeugung elektrischer Energie im Speichergehäuse aufweist. Bei einfachem Aufbau wird ein verbesserter Wirkungsgrad dadurch erreicht, dass der Brennstoff einem Energie-Wandler zugeführt und in diesem umgesetzt wird, dass die bei der Energieumwandlung im Energie-Wandler freiwerdende Wärme direkt dem Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird und dass die erzeugte elektrische Energie zum Eigenverbrauch verwendet und/oder externen, elektrischen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem Speichergehäuse und einem Brauchwasserbehälter, bei dem das Brauchwasser im Brauchwasserbehälter von der beim Verbrennen eines Brennstoffgemisches erzeugten Wärme aufgeheizt wird und der einen thermoelektrischen Wandler zur Erzeugung elektrischer Energie im Speichergehäuse aufweist.
Ein derartiger Warmwasserspeicher ist aus der US 5,495,829 bekannt. Dabei wird das Brennstoffgemisch einem Brenner in einer Brennkammer zugeführt, die über eine Abgasleitung als Wärmetauscher durch den Brauchwasserbehälter geführt ist. Außerdem wird als thermoelektrischer Wandler ein thermoelektrischer Generator nach dem Seebeck-Prinzip verwendet, der die Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammer und dem Brauchwasser zur Erzeugung elektrischer Energie ausnützt. Diese elektrische Energie wird vor allen Dingen zur Speisung der elektrischen Einrichtungen des Warmwasserspeichers verwendet.
Ein auf ähnlichem Prinzip arbeitender Warmwasserspeicher ist in der WO 97/ 35153 beschrieben. Dabei ist die Wärmequelle im Brauchwasserbehälter untergebracht und von den ebenfalls im Brauchwasserbehälter untergebrachten thermoelektrischen oder Seebeck-Einrichtungen umschlossen. Die erzeugte elektrische Energie wird zur elektrischen Speisung einer Pumpe im Kreislauf des Brauchwassers verwendet.
Diese bekannten Warmwasserspeicher haben nicht nur einen kleinen Wirkungsgrad, sie sind im Aufbau auch kompliziert und teuer.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Warmwasserspeicher der eingangs erwähnten Art nicht nur im Aufbau zu vereinfachen, sondern auch unter optimaler Ausnützung der durch den Brennstoff zugeführten Energie im Wirkungsgrad zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Brennstoff einem Energie-Wandler zugeführt und in diesem umgesetzt wird, dass die bei der Energieumwandlung im Energie-Wandler frei werdende Wärme direkt dem Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird und dass die erzeugte elektrische Energie zum Eigenverbrauch verwendet und/oder externen, elektrischen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Wärme- und Stromerzeugung in den Warmwasserspeicher optimal integriert, der damit eine einfache selbständige Einheit bildet. Mit der Betriebszeit des Energie-Wandlers kann auch die erzeugte, elektrische Energie erhöht werden, wobei die anfallende Wärme stets direkt dem zu erwärmenden Brauchwasser im Brauchwasserbehälter zugeführt wird. Die erzeugte elektrische Energie kann nicht nur zur Versorgung der elektrischen Einrichtungen des Warmwasserspeichers, sondern auch zur Deckung einer elektrischen Grundlast oder dgl. in einem Haushalt dienen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Aufbau des Warmwasserspeichers so vorgenommen sein, dass der Energie-Wandler in eine Kammer im Bodenbereich des Brauchwasserbehälters ragt und dass die Kammer mit einem durch den Brauchwasserbehälter vertikal durchgeführten Wärmeübertrager in Verbindung steht, der außerhalb des Deckenbereiches des Brauchwasserbehälters in einen Abgasauslass mündet.
Dabei kann der Wärmeübergang von dem Wärmeübertrager zum Brauchwasser im Brauchwasserbehälter dadurch verbessert werden, dass der Wärmeübertrager als mit Außenrippen versehenes Rohr ausgebildet ist.
Eine vorteilhafte Konstruktion für den Energie-Wandler ergibt sich dadurch, dass im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers ein Brenner zur Verbrennung eines Brennstoffgemisches integriert ist.
Als Energie-Wandler für derartig aufgebaute Warmwasserspeicher haben sich Stirlingmotoren mit Generator, Brennstoffzellen, Thermophotovoltaik-Wandler und thermoakustische Energie-Wandler mit gutem Wirkungsgrad bewährt.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines thermisch-elektrischen Wandlers näher erläutert.
Innerhalb eines Speichergehäuses 15 teilt ein Brauchwasserbehälter 10 einen Aufnahmeraum 11 für Brauchwasser ab. Das Brauchwasser wird über einen Zulauf 12 dem Brauchwasserbehälter 10 zugeführt und über einen Ablauf 13 entnommen. In den Bodenbereich des Brauchwasserbehälters 10, jedoch noch innerhalb des Speicherbehälters 15, ragt eine Kammer 14, die einen Teil des Energie-Wandlers, insbesondere den bevorzugt Wärme abgebenden Teil, aufnimmt. Der Energie-Wandler 20 integriert im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers alle Teile zum Vermischen und Verbrennen des Brennstoffes, insbesondere also auch den Brenner, in einer Baueinheit, die in dem Speichergehäuse 15 unterhalb des Brauchwasserbehälters 10 eingebaut ist.
Von der Kammer 14 geht ein rohrförmiger Wärmeübertrager 16 aus, der als Rohr mit Außenrippen ausgebildet und vertikal durch den Brauchwasserbehälter 10 geführt ist. Über dem Deckenbereich des Brauchwasserbehälters 10 mündet der Wärmeübertrager 16 in einem Abgasauslass 17 für das Abgas 18. Der Baueinheit des Energie-Wandlers 20 wird der umzusetzende Brennstoff 21 zugeführt und die erzeugte elektrische Energie 22 wird nicht nur zur Versorgung eigener elektrischer Einrichtungen des Warmwasserspeichers, sondern auch externen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt.
Die freiwerdende Wärme im Falle eines thermisch-elektrischen Energie-Wandlers 20, in dem ja die Verbrennung des Brennstoffgemisches mittels des integrierten Brenners erfolgt, gelangt über den Wärmeübertrager 16 direkt an das Brauchwasser im Brauchwasserbehälter 10.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist der Aufbau des Warmwasserspeichers sehr einfach und es wird ein guter Wirkungsgrad bei der Ausnutzung der Energie des zugeführten Brennstoffgemisches erreicht.
Der grundsätzliche Aufbau der Baueinheit ändert sich auch nicht, wenn ein auf anderem Prinzip arbeitender Energie-Wandler engesetzt wird.

Claims (5)

  1. Warmwasserspeicher mit einem Speichergehäuse und einem Brauchwasserbehälter, bei dem das Brauchwasser im Brauchwasserbehälter von der beim Verbrennen eines Brennstoffgemisches erzeugten Wärme aufgeheizt wird und der einen thermoelektrischen Wandler zur Erzeugung elektrischer Energie im Speichergehäuse aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Brennstoff (21) einem Energie-Wandler (20) zugeführt und in diesem umgesetzt wird,
    dass die bei der Energieumwandlung im Energie-Wandler (20) frei werdende Wärme direkt dem Brauchwasser im Brauchwasserbehälter (10) zugeführt wird und
    dass die erzeugte elektrische Energie (22) zum Eigenverbrauch verwendet und/oder externen, elektrischen Verbrauchern und/oder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird.
  2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Energie-Wandler (20) in eine Kammer (14) im Bodenbereich des Brauchwasserbehälters (10) ragt und
    dass die Kammer (14) mit einem durch den Brauchwasserbehälter (10) vertikal durchgeführten Wärmeübertrager (16) in Verbindung steht, der außerhalb des Deckenbereiches des Brauchwasserbehälters (10) in einen Abgasauslass (17) mündet.
  3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wärmeübertrager (16) als mit Außenrippen versehenes Rohr ausgebildet ist.
  4. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Falle eines thermisch-elektrischen Wandler (20) ein Brenner zur Verbrennung des Brennstoffes in den Energie-Wandler (20) integriert ist.
  5. Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Energie-Wandler (20) als Stirlingmotor mit Generator, als Brennstoffzelle, als thermoakustischer Wandler oder als Thermophotovoltaik-Wandler ausgebildet ist.
EP00114365A 1999-07-14 2000-07-05 Warmwasserspeicher Withdrawn EP1069383A3 (de)

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