EP1892480A1 - Duchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit, Verwendung des Duchlauf-Erhitzers und hydraulische Schaltung - Google Patents

Duchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit, Verwendung des Duchlauf-Erhitzers und hydraulische Schaltung Download PDF

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EP1892480A1
EP1892480A1 EP06017454A EP06017454A EP1892480A1 EP 1892480 A1 EP1892480 A1 EP 1892480A1 EP 06017454 A EP06017454 A EP 06017454A EP 06017454 A EP06017454 A EP 06017454A EP 1892480 A1 EP1892480 A1 EP 1892480A1
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EP
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heat exchanger
tube
coaxial
liquid
storage container
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Sun-Systems GmbH
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    • 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
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/087—Tap water heat exchangers specially adapted therefore
    • 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
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • 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
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0078—Recirculation systems
    • F24D17/0084—Coaxial tubings

Definitions

  • the invention relates to a continuous heater for a Nutz sometimeskeit with a storage container which receives a heat-emitting liquid.
  • Such continuous heaters are known.
  • the term means that the use liquid is heated by flowing inside through the tubes of a heat exchanger, which is heated from the outside.
  • the useful liquid is therefore not heated by the fact that a larger reservoir of the liquid is constantly heated.
  • a practical application for the continuous heater according to the invention is the provision of utility or service water in residential buildings.
  • the service water is needed there for the purposes of the household, the kitchen and in the bath for bathing or showering.
  • the special feature of domestic water abstraction is that at irregular intervals highly fluctuating amounts of hot water are to be taken.
  • the available amount of removable liquid is often insufficient.
  • FIG DE 41 42 488 A1 An example of a prior art continuous-flow heater is shown in FIG DE 41 42 488 A1 ,
  • the heating of the useful liquid is combined with the heating of the heating water.
  • the exhaust gases of a gas burner flow through a coiled tube, which is formed from a coaxial tube.
  • a storage container for the useful liquid is connected downstream of the coaxial tube heat exchanger.
  • This storage container is a working according to the displacement principle stratified storage; the useful liquid is conveyed by a charge pump in circulation through the coaxial heat exchanger and the stratified storage. The removal of the useful liquid takes place from the stratified storage.
  • FIG. 1 Another embodiment shows a continuous-flow heater according to the DE 198 07 657 C1 ,
  • a heat exchanger made of coiled tubes is arranged in a storage container.
  • the storage container is filled with water, which is heated by various means.
  • a built-in or adjacent boiler can serve.
  • a solar system or a heat pump can be used to heat the storage water.
  • No own storage is provided for the useful liquid.
  • the storage tank In order for the heat capacity of the storage water is sufficient to always heat a sufficient amount of liquid, the storage tank must be sufficiently large, and it must be possible to heat it up briefly strong.
  • a large-sized storage heater is used to hold the service or use liquid.
  • a heat exchanger made of coiled pipes is also installed in the storage container.
  • the tubes are arranged in the manner of a cylindrical thread.
  • a first section of the heat exchanger is provided with coaxial tubes, wherein an inner tube is arranged in an outer tube.
  • an inner tube enters the cold liquid and enters the inside of the storage container at the end of the inner tube.
  • a heat-emitting liquid is performed, which initially fills the entire cross-section of the outer tube and is then guided in the annular space between the outer and inner tube.
  • the heat-emitting liquid flows in countercurrent to the use liquid.
  • the incoming heat-emitting liquid thus first heats the already in the storage container used useful liquid and then in heat exchange with the inner tube of the coaxial also directly the incoming cold liquid.
  • the heat-releasing liquid becomes thereby already well utilized; but it is still a very large storage tank for the liquid used required.
  • the invention has for its object to provide a continuous flow heater for a Nutz gallkeit with a storage container which receives a heat-emitting liquid, which can be dispensed by improving the heat transfer to a storage for the Nutz alloykeit.
  • a continuous flow heater for a Nutz specialkeit with a storage container which receives a heat-releasing liquid, and with a Koaxialrohr heat exchanger, which is arranged in the storage container and consists of a coiled outer tube and an inner tube located therein, wherein the inner tube is flowed through by the same heat-emitting liquid contained in the storage container, while the ring cross-section between the inner and outer tube is flowed through by the Nutzenberg deviskeit and the inner and outer tube after liquid management and connections are completely separated.
  • the useful liquid flowing through the coaxial-tube heat exchanger is simultaneously heated from the inside and from the outside.
  • the heating from inside is done by the heat-emitting liquid flowing through the inner tube of the coaxial tube.
  • the heating from the outside is carried out by the heat-releasing liquid in the storage container.
  • the heat transfer can make very cheap, and also the storage container for the heat-emitting liquid must not be excessively large.
  • the embodiment of the invention also has the advantage that not a storage container for the useful liquid (service water), in which the liquid is more often, must be kept clean and germ-free, but only the annulus of the coaxial heat exchanger, which is easier to accomplish with the usual technical and chemical means.
  • Claim 11 is directed to a use of the continuous heater according to the invention for the hygienic heating of domestic water in buildings.
  • the claims 12 to 14 relate to a hydraulic circuit of a heater for a Nutz problemkeit, wherein by a prior art according to the DE 38 27 585 C2 is assumed.
  • the hydraulic circuit of a heater for a Nutz solidkeit which is heated by a heat-emitting liquid
  • Figure 1 shows the continuous heater according to the invention in a longitudinal section. It consists of a storage container 1, which is shown in the embodiment chosen here as a standing container with a vertical longitudinal axis.
  • the storage container 1 can be designed as a pressureless or pressure-resistant container and have a divided or closed insulation 17.
  • the coaxial tube heat exchanger 2 In the storage container 1, various heat exchangers are housed. In its upper part is the coaxial heat exchanger 2. It extends only over part of the height of the storage container 1 down, in the illustrated embodiment, up to the section line AA.
  • the coaxial tube heat exchanger 2 consists of coiled tubes. In the exemplary embodiment, a spiraling in the manner of a cylindrical screw thread, as in a coil spring shown. However, the coaxial tube heat exchanger 2 could also be spiral-shaped or spiral-shaped (as in a conical spring).
  • the coiled tubes of the coaxial tube heat exchanger 2 are formed as coaxial tubes, as a cross section through a single tube according to the figure 2 shows. There is an inner tube 3 in an outer tube 4, wherein between the inner tube 3 and the outer tube 4, a ring cross-section 6 is formed.
  • the solid cross section of the Inner tube 3 is designated by the reference numeral 5.
  • Inner and outer tubes 3, 4 may be rigid or flexible.
  • the inner tube 3 and the outer tube 4 are guided completely separated after liquid management and connections.
  • an upper T-piece 7 and two lower T-pieces 8a and 8b are provided.
  • the upper T-piece 7 is provided at the top of the storage container 1 and shown enlarged in Figure 3.
  • Figures 1 and 2 shows that the inner tube 3 is guided to a first switching valve 14a and the outer tube 4 via a second T-piece 7 to a second switching valve 14b.
  • the lower tees 8a and 8b are located at the lower end of the coaxial tube heat exchanger 2 and are shown enlarged in FIG. The continuing connections are also indicated in FIG.
  • the inner tube 3 of the coaxial tube heat exchanger 2 is thus sealed out through the first lower T-piece 8 a and the second lower T-piece 8 b. It is brought into contact with the interior of the storage container 1 at a location, not shown. However, it can also be fed directly to the interior of the storage container 1 via the first lower T-piece 8a.
  • the outer tube 4 of the coaxial tube heat exchanger 2 communicates via the two tees 8 a and 8 b with a circulation line 15, which is guided to the second switching valve 14 b, but is also in communication with a pump 16. From Figure 4 is not immediately apparent that at the first lower T-piece 8a and a downwardly leading opening is present; The first lower T-piece thus forms a spatial or double tee. About this additional opening, the outer tube 4 is connected to a normal pipe heat exchanger 9 in connection.
  • the useful liquid is fed via the connection 9a to the normal-tube heat exchanger 9 and arrives at the transition point at the first lower T-piece 8a in the annular cross-section 6 of the coaxial heat exchanger 2. It then flows as needed on the upper T-piece 7 and second switching valve 14b to the consumer.
  • the Nutzfiüsstechnik but can also be performed in the circulation through the circulation line 15.
  • the desired flow guidance can be adjusted automatically or manually in accordance with a second temperature sensor 19.
  • the two liquids can basically be conducted in countercurrent or direct current within the coaxial tube heat exchanger.
  • the preferred field of application of the described continuous-flow heater is the hygienic heating of domestic water in buildings. Therefore, as the working water is usually supplied cold water. This heats up as it flows through the normal-pipe heat exchanger 9, because it is acted upon from the outside by the heat-emitting liquid, which is located in the storage container 1. When flowing through the coaxial heat exchanger 2 is still the heating from the inside is added, because the located in the inner tube 3 heat-emitting liquid also heats the Nutztlerkeit.
  • the additional heat exchangers 10, 11, 12 can additionally heat the heat-releasing liquid present in the storage container 1, which acts on the normal-tube heat exchanger 9 and the coaxial-tube heat exchanger 2 from the outside.
  • These additional heat exchangers 10, 11, 12 can be arranged individually or together. They are particularly advantageous when additional heat sources such as solar registers or systems for heat recovery are available, which are independent of the heat source through which the heat-dissipating liquid supplied to the water heater has received its heat at the beginning.
  • the purpose of the described arrangement is the heating of industrial water. If there is a cooled liquid in the storage container 1 and the solid cross-section of the inner tube 3, a cooling effect naturally results for the use liquid.
  • the useful liquid is withdrawn as needed via the second switching valve 14b.
  • the outlet temperature is monitored via the second temperature sensor (measuring point) 19. If the outlet temperature is too high, the Useful liquid also be passed completely or as a partial flow through the circulation line 15 in the circuit through the coaxial heat exchanger.

Abstract

Ein Durchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit besteht aus einem Speicherbehälter, in dem ein Wärmeaustauscher angeordnet ist. Der Wärmeaustauscher ist durch eine gewendelte Rohrschlange aus einem Koaxialrohr gebildet. Eine wärme-abgebende Flüssigkeit ist in dem Innenrohr des Koaxialrohres geführt und bildet die Füllung des Speicherbehälters. Die aufzuheizende Nutzflüssigkeit strömt durch den Ringraum, der zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr des Koaxialrohres gebildet ist. Da die Nutzflüssigkeit somit durch das Innenrohr aufgeheizt wird und die Außenseite des Koaxialrohres gleichfalls in Berührung mit der wärme-abgebenden Flüssigkeit steht, ergeben sich besonders gute Verhältnisse für den Wärmeübergang, und die Abmessungen des Durchlauf-Erhitzers können klein gehalten werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Durchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit mit einem Speicherbehälter, der eine wärme-abgebende Flüssigkeit aufnimmt.
  • Derartige Durchlauf-Erhitzer sind bekannt. Der Ausdruck bedeutet, dass die Nutzflüssigkeit erwärmt wird, indem sie innen durch die Rohre eines Wärmeaustauschers hindurchströmt, der von außen beheizt wird. Die Nutzflüssigkeit wird also nicht etwa dadurch erwärmt, dass ein größerer Vorratsbehälter der Nutzflüssigkeit dauernd beheizt wird. Ein praktisches Anwendungsgebiet für den erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzer ist die Bereitstellung von Nutz- oder Brauchwasser in Wohngebäuden. Das Brauchwasser wird dort für die Zwecke des Haushalts, der Küche und im Bad zum Baden oder Duschen benötigt. Das Besondere der BrauchwasserEntnahme besteht darin, dass in unregelmäßigen Abständen stark schwankende Mengen von Brauchwasser zu entnehmen sind. Die zur Verfügung stehende Menge an entnehmbarer Nutzflüssigkeit ist oftmals nicht ausreichend.
  • Ein Beispiel für einen Durchlauf-Erhitzer aus dem Stand der Technik zeigt die DE 41 42 488 A1 . Bei diesem Durchlauf-Erhitzer ist die Erwärmung der Nutzflüssigkeit mit der Erwärmung des Heizungswassers kombiniert. Die Abgase eines Gasbrenners durchströmen eine gewendelte Rohrschlange, die aus einem Koaxialrohr gebildet ist. Durch das Innenrohr des Koaxialrohres strömt bei Entnahme die Nutzflüssigkeit, während das Heizungswasser in dem Ringraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr geführt ist. Damit ständig eine genügende Menge von Nutzflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden kann, ist dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher ein Speicherbehälter für die Nutzflüssigkeit nachgeschaltet. Dieser Speicherbehälter ist ein nach dem Verdrängungsprinzip arbeitender Schichtenspeicher; die Nutzflüssigkeit wird von einer Ladepumpe in Kreislauf durch den Koaxialrohr-Wärmeaustauscher und den Schichtenspeicher gefördert. Die Entnahme der Nutzflüssigkeit erfolgt aus dem Schichtenspeicher.
  • Eine andere Ausführung zeigt ein Durchlauf-Erhitzer gemäß der DE 198 07 657 C1 . Bei dieser bekannten Ausführung ist ein Wärmeaustauscher aus gewendelten Rohren in einem Speicherbehälter angeordnet. Der Speicherbehälter ist mit Wasser gefüllt, das durch verschiedene Einrichtungen erwärmt wird. Hierzu kann ein eingebauter oder danebenstehender Heizkessel dienen. Zusätzlich kann auch eine Solaranlage oder eine Wärmepumpe zum Erwärmen des Speicherwassers dienen. Für die Nutzflüssigkeit ist kein eigener Speicher vorgesehen. Damit die Wärmekapazität des Speicherwassers ausreicht, stets eine genügende Menge von Nutzflüssigkeit aufzuheizen, muss der Speicherbehälter genügend groß dimensioniert sein, und es muss die Möglichkeit bestehen, ihn kurzzeitig stark aufzuheizen.
  • Wieder eine andere Möglichkeit zeigt die DE 38 27 585 C2 . Diese Schrift behandelt einen Brauchwasser-Speichererhitzer. Ein groß dimensionierter Speichererhitzer dient zur Aufnahme der Brauch- oder Nutzflüssigkeit. In dem Speicherbehälter ist zudem ein Wärmeaustauscher aus gewendelten Rohren eingebaut. Die Rohre sind nach Art eines zylindrischen Gewindeganges angeordnet. Ein erster Abschnitt des Wärmeaustauschers ist mit Koaxialrohren versehen, wobei in einem Außenrohr ein Innenrohr angeordnet ist. In das Innenrohr tritt die kalte Nutzflüssigkeit ein und geht am Ende des Innenrohres in das Innere des Speicherbehälters über. In dem Außenrohr ist eine wärme-abgebende Flüssigkeit geführt, die zunächst den ganzen Querschnitt des Außenrohres ausfüllt und sodann in dem Ringraum zwischen Außen- und Innenrohr geführt ist. Im Bereich des Koaxialrohres strömt die wärme-abgebende Flüssigkeit im Gegenstrom zur Nutzflüssigkeit. Bei dieser Anordnung erwärmt die einlaufende wärme-abgebende Flüssigkeit somit zunächst die bereits im Speicherbehälter befindliche Nutzflüssigkeit und sodann im Wärmeaustausch mit dem Innenrohr des Koaxialrohres auch direkt die einströmende kalte Nutzflüssigkeit. Die wärme-abgebende Flüssigkeit wird dadurch bereits gut ausgenutzt; es ist aber noch immer ein sehr großer Speicherbehälter für die Nutzflüssigkeit erforderlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit mit einem Speicherbehälter zu schaffen, der eine wärmeabgebende Flüssigkeit aufnimmt, wobei durch eine Verbesserung des Wärmeüberganges auf einen Vorratsspeicher für die Nutzflüssigkeit verzichtet werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1.
  • Sie besteht somit in einem Durchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit, mit einem Speicherbehälter, der eine wärme-abgebende Flüssigkeit aufnimmt, und mit einem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher, der in dem Speicherbehälter angeordnet ist und aus einem gewendelten Außenrohr sowie einem in diesem befindlichen Innenrohr besteht, wobei das Innenrohr von derselben wärme-abgebenden Flüssigkeit durchströmt wird, die in dem Speicherbehälter enthalten ist, während der Ringquerschnitt zwischen dem Innen- und Außenrohr von der Nutzflüssigkeit durchströmt wird und das Innen- und Außenrohr nach Flüssigkeitsführung und Anschlüssen vollständig getrennt sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzer wird die durch den Koaxialrohr-Wärmeaustauscher strömende Nutzflüssigkeit gleichzeitig von innen und von außen aufgeheizt. Das Aufheizen von innen erfolgt durch die wärme-abgebende Flüssigkeit, die durch das Innenrohr des Koaxialrohres strömt. Das Aufheizen von außen erfolgt durch die in dem Speicherbehälter befindliche wärme-abgebende Flüssigkeit. Dadurch lässt sich der Wärmeübergang sehr günstig gestalten, und auch der Speicherbehälter für die wärme-abgebende Flüssigkeit muss nicht übermäßig groß werden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat zudem den Vorteil, dass nicht ein Speicherbehälter für die Nutzflüssigkeit (Brauchwasser), in dem die Flüssigkeit öfter steht, sauber und keimfrei gehalten werden muss, sondern nur der Ringraum des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers, was mit den üblichen technischen und chemischen Mitteln einfacher zu bewerkstelligen ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzers sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
  • Anspruch 11 ist auf eine Verwendung des erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzers für die hygienische Erwärmung von Brauchwasser in Gebäuden gerichtet. Die Ansprüche 12 bis 14 betreffen eine hydraulische Schaltung eines Erhitzers für eine Nutzflüssigkeit, wobei von einem Stand der Technik gemäß der DE 38 27 585 C2 ausgegangen wird.
  • Erfindungsgemäß ist somit auch die hydraulische Schaltung eines Erhitzers für eine Nutzflüssigkeit, die von einer wärme-abgebenden Flüssigkeit aufgeheizt wird, mit einem Speicherbehälter, in dem ein Koaxialrohr-Wärmeaustauscher, bestehend aus einem gewendelten Außenrohr und einem in diesem befindlichen Innenrohr, angeordnet ist, mit getrennter Flüssigkeitsführung und getrennten Anschlüssen von Innen- und Außenrohr und mit Mündung des einen Endes des Innenrohres in das Innere des Speicherbehälters, wobei die hydraulische Schaltung derart erfolgt, dass die Nutzflüssigkeit durch den Ringquerschnitt zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr geleitet wird, während die wärme-abgebende Flüssigkeit durch das Innenrohr strömt und in dem Speicherbehälter zum Beaufschlagen des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers von außen enthalten ist.
  • Dank der hydraulischen Schaltung nach dem Anspruch 12 wird somit aus dem Brauchwasser-Speichererhitzer gemäß der DE 38 27 585 C2 ein DurchlaufErhitzer für die Brauch- oder Nutzflüssigkeit mit den Vorteilen, wie sie bereits für den Anspruch 1 aufgezählt worden sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der hydraulischen Schaltung sind in den Ansprüchen 13 und 14 angegeben.
  • Die Erfindung wird anschließend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Figuren ist das Folgende dargestellt:
    • Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Durchlauf-Erhitzer gemäß der Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt das Prinzip des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers bei dem erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzer.
    • Fig. 3 verdeutlicht das Detail 1 der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
    • Fig. 4 zeigt den Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig.1.
  • Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Durchlauf-Erhitzer in einem Längsschnitt. Er besteht aus einem Speicherbehälter 1, der in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als Standbehälter mit senkrechter Längsachse dargestellt ist. Der Speicherbehälter 1 kann als druckloser oder druckfester Behälter ausgeführt sein und eine geteilte oder geschlossene Isolierung 17 aufweisen.
  • In dem Speicherbehälter 1 sind verschiedene Wärmeaustauscher untergebracht. In seinem oberen Bereich befindet sich der Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2. Er erstreckt sich nur über einen Teil der Höhe des Speicherbehälters 1 nach unten, im dargestellten Ausführungsbeispiel bis zu der Schnittlinie A-A . Der Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2 besteht aus gewendelten Rohren. Im Ausführungsbeispiel ist eine Wendelung nach Art eines zylindrischen Schraubenganges, wie bei einer Schraubenfeder, dargestellt. Der Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2 könnte jedoch auch spiralförmig oder spiralförmig-kegelförmig (wie bei einer Kegelfeder) ausgebildet sein. Die gewendelten Rohre des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 sind als Koaxialrohre ausgebildet, wie ein Querschnitt durch ein einzelnes Rohr gemäß der Figur 2 zeigt. Es befindet sich ein Innenrohr 3 in einem Außenrohr 4, wobei zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 ein Ringquerschnitt 6 gebildet wird. Der Vollquerschnitt des Innenrohres 3 ist mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet. Innen- und Außenrohr 3, 4 können starr oder flexibel ausgebildet sein.
  • Das Innenrohr 3 und das Außenrohr 4 sind nach Flüssigkeitsführung und Anschlüssen vollständig getrennt geführt. Zum Anschluss sind ein oberes T-Stück 7 und zwei untere T-Stücke 8a und 8b vorgesehen. Das obere T-Stück 7 ist oben an dem Speicherbehälter 1 vorgesehen und in Figur 3 vergrößert dargestellt. Im Zusammenhang der Figuren 1 und 2 ergibt sich, dass über das obere T-Stück 7 das Innenrohr 3 zu einem ersten Umschaltventil 14a und das Außenrohr 4 zu einem zweiten Umschaltventil 14b geführt ist.
  • Die unteren T-Stücke 8a und 8b befinden sich an dem unteren Ende des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 und sind in Figur 4 vergrößert dargestellt. Die weiterführenden Verbindungen sind in Figur 4 ebenfalls angedeutet. Das Innenrohr 3 des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 ist somit durch das erste untere T-Stück 8a und das zweite untere T-Stück 8b hindurch abgedichtet nach außen geführt. Es wird an einer nicht dargestellten Stelle mit dem Inneren des Speicherbehälters 1 in Verbindung gebracht. Es kann aber auch über das erste untere T-Stück 8a unmittelbar dem Inneren des Speicherbehälters 1 zugeführt werden.
  • Das Außenrohr 4 des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 steht über die beiden T-Stücke 8a und 8b mit einer Zirkulationsleitung 15 in Verbindung, die zu dem zweiten Umschaltventil 14b geführt ist, aber auch mit einer Pumpe 16 in Verbindung steht. Aus Figur 4 geht nicht unmittelbar hervor, dass an dem ersten unteren T-Stück 8a auch eine nach unten führende Öffnung vorhanden ist; das erste untere T-Stück bildet somit ein räumliches oder doppeltes T-Stück. Über diese zusätzliche Öffnung steht das Außenrohr 4 mit einem Normalrohr-Wärmeaustauscher 9 in Verbindung.
  • Der Normalrohr-Wärmeaustauscher 9 ist als zylindrische Rohrschlange nach Art einer Schraubenfeder ausgebildet Er besteht aus normalen Rohren, beispielsweise aus Edelstahl, mit einem Vollquerschnitt und ist über das erste untere T-Stück 8a mit dem Ringquerschnitt des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 in Reihe geschaltet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel reicht er bis in den Bodenbereich des Speicherbehälters 1. Sein Anschluss 9a ist dort nach außen geführt.
  • Den Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2 und den Normalrohr-Wärmeaustauscher 9 konzentrisch umgebend sind in dem Speicherbehälter 1 ferner drei Zusatz-Wärmeaustauscher 10, 11 und 12 mit getrennten eigenen Anschlüssen vorgesehen. Die Zusatz-Wärmeaustauscher 10, 11, 12 können zum Beispiel an Solarregister oder an ein System zur Wärmerückgewinnung angeschlossen sein.
  • Bei seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch wird dem bisher beschriebenen Durchlauf-Erhitzer über die Anschlussleitung 20 die wärme-abgebende Flüssigkeit mittels einer Pumpe 13 zugeführt. Über das erste Umschaltventil 14a und das obere T-Stück 7 gelangt die wärme-abgebende Flüssigkeit in den Vollquerschnitt 5 des Innenrohres 3, das sich in dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2 befindet. Über das erste Umschaltventil 14a und die unteren T-Stücke 8a und 8b besteht aber auch eine Verbindung zu dem Inneren des Speicherbehälters 1. Mittels thermischer Zirkulation oder durch Zwangsförderung mittels der Pumpe 13 kann die wärme-abgebende Flüssigkeit durch den Speicherbehälter 1 und den Vollquerschnitt 5 des Innenrohres 3 gefördert werden. Dabei ist auch ein Kreislauf durch das Innenrohr 3 möglich, ohne dass wärme-abgebende Flüssigkeit von außen zugeführt wird. Wesentlich ist vor allem, dass dieselbe wärme-abgebende Flüssigkeit den Ringquerschnitt 6 des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 sowohl von innen als auch von außen beaufschlagt. Der jeweils gewünschte und erforderliche Strömungszustand der wärme-abgebende Flüssigkeit kann nach Maßgabe eines ersten Temperaturfühlers 18 (Messstelle) gesteuert werden, der die Temperatur der Nutzflüssigkeit überwacht.
  • Die Nutzflüssigkeit wird über den Anschluss 9a dem Normalrohr-Wärmeaustauscher 9 zugeführt und gelangt an der Übergangsstelle bei dem ersten unteren T-Stück 8a in den Ringquerschnitt 6 des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2. Sie strömt dann bei Bedarf über das obere T-Stück 7 und das zweite Umschaltventil 14b zum Verbraucher ab. Die Nutzfiüssigkeit kann aber auch im Kreislauf durch die Zirkulationsleitung 15 geführt werden.
  • Die gewünschte Strömungsführung kann nach Maßgabe eines zweiten Temperaturfühlers 19 automatisch oder von Hand eingestellt werden. Die beiden Flüssigkeiten können innerhalb des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers grundsätzlich im Gegenstrom oder Gleichstrom geführt werden.
  • Das bevorzugte Anwendungsgebiet des beschriebenen Durchlauf-Erhitzers ist die hygienische Erwärmung von Brauchwasser in Gebäuden. Daher wird als Nutzwasser in der Regel Kaltwasser zugeführt. Dieses erwärmt sich schon beim Durchströmen des Normalrohr-Wärmeaustauschers 9, weil dieser von außen durch die wärme-abgebende Flüssigkeit beaufschlagt ist, die sich in dem Speicherbehälter 1 befindet. Beim Durchströmen des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers 2 kommt noch das Aufheizen von innen hinzu, weil die in dem Innenrohr 3 befindliche wärme-abgebende Flüssigkeit die Nutzflüssigkeit ebenfalls aufheizt.
  • Die Zusatz-Wärme-Austauscher 10, 11, 12 können die in dem Speicherbehälter 1 befindliche wärme-abgebende Flüssigkeit, welche den Normalrohr-Wärmeaustauscher 9 und den Koaxialrohr-Wärmeaustauscher 2 von außen beaufschlagt, zusätzlich aufheizen. Diese Zusatz-Wärmeaustauscher 10, 11, 12 können einzeln oder gemeinsam angeordnet werden. Sie sind besonders dann vorteilhaft, wenn zusätzliche Wärmequellen wie Solarregister oder Systeme zur Wärmerückgewinnung zur Verfügung stehen, die von derjenigen Wärmequelle unabhängig sind, durch die die dem Durchlauferhitzer zugeführte wärme-abgebende Flüssigkeit ihre Wärme zu Anfang erhalten hat.
  • Die Zweckbestimmung der beschriebenen Anordnung ist die Erwärmung von Nutzwasser. Wenn sich in dem Speicherbehälter 1 und dem Vollquerschnitt des Innenrohres 3 eine gekühlte Flüssigkeit befindet, kommt naturgemäß für die Nutzflüssigkeit eine Kühlwirkung zustande.
  • Die Nutzflüssigkeit wird bei Bedarf über das zweite Umschaltventil 14b abgezogen. Die Austrittstemperatur wird über den zweiten Temperaturfühler (Messstelle) 19 überwacht. Ist die Austrittstemperatur zu hoch, kann die Nutzflüssigkeit auch vollständig oder als Teilstrom über die Zirkulationsleitung 15 im Kreislauf durch den Koaxialrohr-Wärmeaustauscher geleitet werden.
  • Die Zirkulationsleitung 15 kann auch dazu benutzt werden, mittels der Pumpe 16 die das Nutzwasser führenden Leitungen des Durchlauf-Erhitzers zu reinigen, beispielsweise auch zur Bekämpfung von Legionellen.
    • Bezugsziffernliste
    • 1
    Speicherbehälter
    2
    Koaxialrohr-Wärmeaustauscher
    3
    Innenrohr
    4
    Außenrohr
    5
    Vollquerschnitt
    6
    Ringquerschnitt
    7
    oberes T-Stück
    8a
    erstes unteres T-Stück
    8b
    zweites unteres T-Stück
    9
    Normalrohr-Wärmeaustauscher
    9a
    Anschluss des Normalrohr-Wärmeaustauschers
    10
    erster Zusatz-Wärmeaustauscher (oben)
    11
    zweiter Zusatz-Wärmeaustauscher (Mitte)
    12
    dritter Zusatz-Wärmeaustauscher (unten)
    13
    Pumpe
    14a
    erstes Umschaltventil
    14b
    zweites Umschaltventil
    15
    Zirkulationsleitung
    16
    Pumpe
    17
    Isolierung
    18
    erster Temperaturfühler (Messstelle)
    19
    zweiter Temperaturfühler (Messstelle)
    20
    Anschlussleitung

Claims (14)

  1. Durchlauf-Erhitzer für eine Nutzflüssigkeit,
    mit einem Speicherbehälter (1), der eine wärme-abgebende Flüssigkeit aufnimmt,
    und mit einem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2), der in dem Speicherbehälter (1) angeordnet ist und aus einem gewendelten Außenrohr (4) sowie einem in diesem befindlichen Innenrohr (3) besteht, wobei das Innenrohr (3) von derselben wärme-abgebenden Flüssigkeit durchströmt wird, die in dem Speicherbehälter (1) enthalten ist,
    während der Ringquerschnitt (6) zwischen Innen- und Außenrohr (3, 4) von der Nutzflüssigkeit durchströmt wird und das Innen- und Außenrohr (3, 4) nach Flüssigkeitsführung und Anschlüssen vollständig getrennt sind.
  2. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 1, bei dem der Speicherbehälter (1) als Standbehälter mit senkrechter Längsachse ausgebildet ist und das gewendelte Außenrohr (4) und Innenrohr des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) nach Art von spiralförmig angeordneten oder zylindrischen Schraubengängen gewunden ist, deren Mittellinie etwa der des Speicherbehälters (1) entspricht.
  3. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Innenrohr des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) jeweils an der Eintritts- und Austrittsstelle der wärme-abgebenden Flüssigkeit mittels T-förmiger Anschlussstücke (7, 8) abgedichtet durch das Außenrohr (4) des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) hindurchgeführt ist.
  4. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 2 oder 3, bei dem sich der Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2) oben in dem Speicherbehälter (1) befindet, sich nur über einen Teil von dessen Höhe erstreckt und unterhalb des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) in dem Speicherbehälter (1) ein Normalrohr-Wärmeaustauscher (9) angeordnet ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass der Kreisquerschnitt des Normalrohr-Wärmeaustauschers (9) und der Ringquerschnitt (6) des Koaxial-Wärmeaustauschers (2) nacheinander von unten nach oben von der Nutzflüssigkeit durchströmt werden, der Normalrohr-Wärmeaustauscher (9) also dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher vorgeschaltet (2) ist.
  5. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 4, bei dem der Normalrohr-Wärmeaustauscher (9) aus einem gewendelten Rohr aus Edelstahl besteht, das nach Art von zylindrischen Schraubengängen gewunden ist.
  6. Durchlauf-Erhitzer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem sich die Eintrittsstelle für die wärme-abgebende Flüssigkeit oben an dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2) befindet und die Austrittsstelle im Übergangsbereich zwischen dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2) und dem Normalrohr-Wärmeaustauscher (9) angeordnet ist.
  7. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 6, bei dem das Innenrohr (3) des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) an der Austrittsstelle in den Speicherbehälter (1) mündet.
  8. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 6 , bei dem das Innenrohr (3) des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) an der Austrittsstelle abgedichtet durch den Speicherbehälter (1) hindurch nach außen geführt ist.
  9. Durchlauf-Erhitzer nach einem der Ansprüche 4 bis 8, mit einem oder mehreren Zusatz-Wärmeaustauschern (10, 11, 12), die als Normalrohre in Form von zylindrischen Schraubengängen den Normalrohr-Wärmeaustauscher (9) abschnittsweise umgeben und von einer wärme-abgebenden Flüssigkeit durchströmt sind, die getrennt geführt und aufgeheizt von derjenigen wärme-abgebenden Flüssigkeit ist, die sich im Innenrohr (3) des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) und dem Speicherbehälter (1) befindet.
  10. Durchlauf-Erhitzer nach Anspruch 9, bei dem die Zusatz-Wärmeaustauscher (10, 11, 12) an ein Solarregister oder an ein System zur Wärmerückgewinnung angeschlossen sind.
  11. Verwendung eines Durchlauf-Erhitzers nach den Ansprüchen 1 bis 10 für die hygienische Erwärmung von Brauchwasser in Gebäuden.
  12. Hydraulische Schaltung eines Erhitzers für eine Nutzflüssigkeit, die von einer wärmeabgebende Flüssigkeit aufgeheizt wird, mit einem Speicherbehälter (1), in dem ein Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2), bestehend aus einem gewendelten Außenrohr (4) und einem in diesem befindlichen Innenrohr (3), angeordnet ist, mit getrennter Flüssigkeitsführung und getrennten Anschlüssen von Innen- und Außenrohr (3, 4) und mit Mündung des einen Endes des Innenrohrs (3) in das Innere des Speicherbehälters (1), wobei die hydraulische Schaltung derart erfolgt, dass die Nutzflüssigkeit durch den Ringquerschnitt (6) zwischen dem Außenrohr (4) und dem Innenrohr (3) geleitet wird, während die wärme-abgebende Flüssigkeit durch das Innenrohr (3) strömt und in dem Speicherbehälter (1) zum Beaufschlagen des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers von außen enthalten ist.
  13. Hydraulische Schaltung nach Anspruch 12, bei der nach Maßgabe der Stellung eines ersten Umschaltventils (14a) die wärme-abgebende Flüssigkeit im Innenrohr (3) des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) entweder in thermischer Zirkulation im Kreislauf geführt ist oder bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur der Nutzflüssigkeit am Ausgang des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) als aufgeheizter Zufuhrstrom betrieben wird.
  14. Hydraulische Schaltung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Nutzflüssigkeit nach Maßgabe ihrer Temperatur beim Austritt aus dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2) entweder direkt der Verbrauchsstelle zugeleitet wird oder ganz oder teilweise im Kreislauf zu dem Koaxialrohr-Wärmeaustauscher (2) gefördert wird, wobei die hierzu dienende Zirkulationsleitung (15) auch zum Reinigen und Entkeimen des Koaxialrohr-Wärmeaustauschers (2) umgeschaltet werden kann.
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