NL1009669C2 - Inrichting voor het verwarmen van sanitairwater. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het verwarmen van san ita irwater.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen van sanitairwater, met een reservoir voor sanitairwater waaromheen zich een door wanden begrensde ruimte voor verwarmingswater bevindt, in welke verwar-5 mingswaterruimte een gewonden sanitairwaterleiding met een aantal windingen is opgenomen die in verbinding staat met het reservoir.

Een dergelijke inrichting, die hierna ook wel zal worden aangeduid als "tapvat", is bekend uit DE-A-10 19526862. Het tapvat volgens de stand van de techniek omvat een relatief groot reservoir voor sanitairwater met een zijwand waaromheen een ringvormige verwarmingswater-ruimte is aangebracht. Een schroefvormige leiding met ruimte tussen de afzonderlijke windingen, welke leiding in 15 de verwarmingswaterruimte is opgesteld, wordt gevoed met koud sanitairwater, en mondt uit in het reservoir. De schroefvormige leiding strekt zich uit tussen de zijwanden van de verwarmingswaterruimte, waardoor verwarmingswater (in tegenstroom) schroefvormig door de verwarmingswater-20 ruimte stroomt, in hoofdzaak evenwijdig aan de sanitairwaterleiding.

Een nadeel van het bekende tapvat is dat de warmteoverdracht tussen het verwarmingswater en het sanitairwater verre van optimaal is, aangezien het verwarmingswater 25 steeds slechts met een deel van de sanitairwaterleiding in contact is.

Een ander nadeel van het bekende tapvat is dat het vanuit een koude begintoestand bijzonder lang duurt (namelijk in hoofdzaak totdat het sanitairwater in het reser-30 voir vervangen is) totdat verwarmd sanitairwater kan worden geleverd.

De uitvinding beoogt een tapvat te verschaffen dat vanuit een koude zowel als een warme begintoestand snel de gewenste hoeveelheid sanitairwater bij de gewenste, sta- 1009669 2 biele temperatuur kan leveren.

Een volgend doel is het verschaffen van een tapvat waarbij de temperatuur van het geleverde verwarmde sani-tairwater relatief ongevoelig is voor wisselingen in het 5 debiet van het sanitairwater.

Een ander doel van de uitvinding is het verminderen, of voorkomen van een kalkneerslag op de met water in contact zijnde onderdelen van het tapvat.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaf-10 fen van een tapvat dat compact en goedkoop is, en functioneert met een lage drukval voor het verwarmingswater en het sanitairwater.

Voor het bereiken van een of meer van de bovenstaande doelen is de inrichting van de in de aanhef genoemde soort 15 volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de sani-tairwaterleiding zich in hoofdzaak op afstand van de wanden van de verwarmingswaterruimte bevindt. Het verwarmingswater kan aldus de sanitairwaterleiding, waarvan de windingen bij voorkeur, maar niet noodzakelijk, op afstand 20 van elkaar zijn geplaatst, geheel omspoelen, waardoor een optimale warmteoverdracht van het verwarmingswater aan het sanitairwater kan plaatsvinden. Voorts kan het verwarmingswater aldus zowel evenwijdig aan, als dwars op de windingen van de sanitairwaterleiding stromen, wat de 25 warmteoverdracht verder ten goede komt, en zorgt voor een lage drukval over het tapvat voor het verwarmingswater.

Door de verbeterde warmteoverdracht is de aanvoertem-peratuur van het verwarmingswater, dat bijvoorbeeld afkomstig is van een warmtewisselaar van een brander, verlaagd. 30 Hierdoor worden lokale hot spots in het sanitairwater voorkomen, wat kalkneerslag in het tapvat vermindert of voorkomt. Na het tappen van sanitairwater is er minder doorschot van de sanitairwatertemperatuur in het tapvat. Tevens wordt hierdoor het taprendement verbeterd: door een 35 lagere verwarmingswaterafvoertemperatuur stijgt het vermogen dat door het verwarmingswater bij het verwarmen daarvan kan worden opgenomen. Tenslotte is de sanitairwateraf- 1 0 0 9669 3 voertemperatuur dankzij de lage aanvoertemperatuur van het verwarmingswater ongevoeliger voor wisselingen in het debiet van het sanitairwater. Hierdoor kan worden afgezien van een temperatuursensor in het afgevoerde sanitairwater, 5 welke temperatuursensor gewoonlijk wordt toegepast voor de regeling van de temperatuur van het afgevoerde sanitairwater, en kan voor het doel van een dergelijke regeling worden volstaan met een gewoonlijk reeds aanwezige temperatuursensor in de verwarmingswatertoevoer.

10 De afstand tussen de sanitairwaterleiding en de wanden van de verwarmingsruimte, inclusief de wand van het reservoir, wordt gewaarborgd door afstandhouders. In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de afstandhouders gevormd door de wanden van de verwarmingsruimte plaatselijk te 15 vervormen, er kan ook Zijn voorzien in separate afstandhouders, bij voorkeur in de vorm van langwerpige elementen, zoals op de wanden aangebrachte ribben, die zich in hoofdzaak dwars op de windingen van de sanitairwaterleiding uitstrekken.

20 In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de sanitairwa terleiding ten minste twee schroefvormig gewonden leiding-delen, welke leidingdelen coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn opgesteld. Deze verdeling van de sanitairwaterleiding in leidingdelen zorgt voor een duidelijke vergroting van 25 het warmtewisselende oppervlak.

Bij voorkeur zijn de leidingdelen elk in met elkaar in verbinding staande ringvormige ruimten opgesteld, waarbij tussen de leidingdelen een ringvormige wand is geplaatst. Het verwarmingswater in de ringvormige ruimten 30 kan in kruis-tegenstroom ten opzichte van het sanitairwater in de leidingdelen stromen, waarmee een zeer goede warmteoverdracht wordt bereikt en een groot vermogen tot verwarming wordt bereikt. De lengte van de sanitairwaterleiding kan daardoor beperkt zijn, wat slechts een lage 35 drukval over het tapvat voor het sanitairwater tot gevolg heeft, en waardoor ook het verwarmingswater een beperkte weg behoeft af te leggen, zodat ook de drukval over het «ï π η o t"‘ p n \ Uudüüc) 4 tapvat voor het verwarmingswater laag is.

Het in het tapvat integreren van een reservoir met sanitairwater leidt bij een warme begintoestand tot een snelle levering van warm sanitairwater doordat dit in het 5 reservoir op voorraad wordt gehouden, in het bijzonder wanneer een sanitairwaterinlaat uitmondt in het reservoir, en een sanitairwateruitlaat is gekoppeld met het van het reservoir afgekeerde einde van de sanitairwaterleiding.

Voorts is de kalkafzetting in het tapvat volgens de 10 uitvinding verminderd door een relatief lage gemiddelde bedrijfstemperatuur daarvan, in de eerste plaats omdat direct nadat sanitairwater is getapt en het tappen is gestopt, koud water in het reservoir de gemiddelde temperatuur in het tapvat verlaagt. In de tweede plaats is 15 dankzij de aanwezigheid van het reservoir in de verwar-mingswaterruimte een relatief geringe hoeveelheid verwarmingswater in het tapvat aanwezig, wat verder kan bijdragen aan een verlaging van de gemiddelde temperatuur in het tapvat. In de derde plaats kan de temperatuur van het 20 verwarmingswater in het tapvat tijdens het tappen van sanitairwater lager zijn dankzij de verbeterde warmteoverdracht in het tapvat.

Ten opzichte van de stand van de techniek is de hoeveelheid sanitairwater in het tapvat vergroot ten op-25 zichte van de hoeveelheid verwarmingswater. Daarbij leidt het integreren van een reservoir met sanitairwater in het tapvat vanuit een koude begintoestand tot een snelle levering van warm sanitairwater, aangezien zich relatief weinig verwarmingswater in het tapvat bevindt, welk ver-30 warmingswater snel doorstroomt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm orogeeft de sanitairwater leiding het reservoir in hoofdzaak, wat een zeer compacte, eenvoudige en derhalve goedkope bouwwijze oplevert. Het reservoir ligt centraal in de verwarmingswater-35 ruimte, zodat aansluitend aan het tappen van sanitairwater, wanner het tappen is gestopt, een directe en zeer effectieve verwarming van het sanitairwater in het reser- i U U b b ü 9 5 voir plaatsvindt. Hierbij wordt warmte onttrokken aan het verwarmingswater en het sanitairwater in de sanitairwater-leiding, welke daarbij gelijkmatig afkoelen, wat kalkneer-slag in het tapvat vermindert. Ook bij diverse malen kort 5 na elkaar tappen van sanitairwater wordt aldus een ongewenst hoge taptemperatuur voorkomen.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm is het reservoir ringvormig, en is de sanitairwaterleiding door het reservoir omgeven. Ook in dit geval vindt een directe 10 verwarming van het sanitairwater plaats, echter van binnen naar buiten (indien wordt aangenomen, dat het sanitairwater eerst door het reservoir en vervolgens door de sanitairwater leiding stroomt, en het verwarmingswater in kruis-tegenstroom met het sanitairwater stroomt). Het 15 warmste verwarmingswater bevindt zich in het centrale deel van de inrichting, zodat de afkoelingsverliezen relatief laag zijn. Het reservoir kan zich verder uitstrekken aan de bovenzijde en de onderzijde van de inrichting bij wijze van een dubbele wand.

20 De uitvinding wordt in het navolgende meer in detail toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 schematisch in dwarsdoorsnede een inrichting volgens de uitvinding in een eerste uitvoeringsvorm toont; fig. 2 op vergrote schaal de inrichting volgens fig. 25 1 toont in een doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1; fig. 3 schematisch in dwarsdoorsnede een inrichting volgens de uitvinding in een tweede uitvoeringsvorm toont; fig. 4 schematisch in dwarsdoorsnede een derde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding 3 0 toont; en fig. 5 een grafiek van de sanitairwatertemperatuur als functie van de tijd.

In de verschillende figuren hebben gelijke verwij-zingscijfers betrekking op gelijke onderdelen of onderde-35 len met een gelijke functie. Pijlen duiden in het algemeen de stroomrichting van waterstromen aan.

Fig. 1 en 2 tonen een tapvat, omvattende een in 1 0 0 0. ' V ft o * o 0 6 hoofdzaak cilindervormige mantel 1, bijvoorbeeld van staal, met een bovenwand la en een onderwand lb. Binnen de mantel 1 zijn drie concentrische ringvormige schotten 2a, 2b en 2c, bijvoorbeeld van staal, aangebracht. De schotten 5 2a en 2c zijn op de onderwand lb van de mantel l bevestigd, waarbij een ringvormige spleet openblijft tussen de bovenrand van elk schot 2a, 2c en de bovenwand la van de mantel 1. Op soortgelijke wijze is het schot 2b aan de bovenwand la bevestigd, waarbij een ringvormige spleet 10 openblijft tussen de onderrand van het schot 2b en de onderwand lb van de mantel 1. De schotten kunnen op de plaats van de spleten ook doorlopen en aldaar zijn voorzien van een of meer perforaties.

Binnen de mantel 1 zijn een in hoofdzaak cilindervor-15 mig reservoir 3, bijvoorbeeld van koper of roestvast staal, en een holle spiraal 4, bijvoorbeeld van koper of roestvast staal, opgesteld die beide zijn bestemd om te verwarmen sanitairwater te bevatten. De spiraal 4 omvat drie schroeflijnvormige gedeelten: een eerste gedeelte 20 ligt tussen de schotten 2a en 2b, een tweede gedeelte ligt tussen de schotten 2b en 2c, en een derde gedeelte ligt tussen het schot 2c en de zijwand van de mantel 1. Het centraal opgestelde reservoir 3 en de gedeelten van de spiraal 4 zijn zodanig met elkaar verbonden dat te verwar-25 men sanitairwater dat de mantel 1 binnenstroomt bij een sanitairwaterinlaat 7, eerst in het reservoir terechtkomt aan de onderzijde daarvan, en vanaf de bovenzijde van het reservoir 3 daaruit stroomt in de bovenste winding van het eerste gedeelte van de spiraal 4. Vervolgens stroomt het 30 sanitairwater van de onderste winding van het eerste gedeelte van de spiraal 4 naar de onderste winding van het tweede gedeelte van de spiraal 4, en van de bovenste winding van het tweede gedeelte van de spiraal 4 naar de bovenste winding van het derde gedeelte van de spiraal 4. 35 Het sanitairwater verlaat de mantel 1 bij een sanitairwa-teruitlaat 8.

Verwarmingswater stroomt de mantel 1 binnen bij een J

0 f'· C' ‘"Λ -Λ

1 UÜiOöO

* 7 verwarmingswaterinlaat 5, volgt de door de schotten 2c, 2b en 2a bepaalde meanderende weg in kruis-tegenstroom langs de windingen van de spiraal 4, stroomt langs het reservoir 3, en verlaat de mantel bij een verwarmingswateruitlaat 6.

5 Het sanitairwater en het verwarmingswater kunnen ook in tegengestelde richtingen dan de hiervoor beschreven respectieve richtingen door het tapvat stromen.

Zoals fig. 2 in het bijzonder toont, zijn de mantel 1 en de schotten 2a, 2b en 2c elk voorzien van ribben 9, 10 bijvoorbeeld van kunststof of metaal. De ribben 9 zorgen ervoor dat de windingen van de spiraal 4 op afstand van de mantel 1, de schotten 2a-2c en het reservoir 3 blijven om een optimale doorstroming van het verwarmingswater door het tapvat, en een optimale warmteoverdracht tussen het 15 verwarmingswater en het sanitairwater te waarborgen. Ook het reservoir 3 kan zijn voorzien van ribben 9 om het schot 2a op afstand te houden. De ribben of andere af-standhouders kunnen ook worden gevormd door de betreffende wand in een dieptrekproces op een geschikte wijze te 20 vervormen.

Fig. 3 toont een tapvat, omvattende: een mantel 1 met een bovenwand la en een onderwand lb, een schot 2d dat op de onderwand lb van de mantel 1 is bevestigd onder vrijlating van een ringvormige spleet tussen het schot 2d en de 25 bovenwand la, een centraal opgesteld in hoofdzaak cilindervormig reservoir 3, een spiraal 4, met twee schroefvormig gewonden leidingdelen die coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn opgesteld en tegen elkaar liggende windingen hebben, een verwarmingswaterinlaat 5, een verwarmings-30 wateruitlaat 6, een sanitairwaterinlaat 7 die tot in het bovenste gedeelte van het reservoir 3 reikt, een sanitair-wateruitlaat 8 en ribben 9. Het sanitairwater stroomt in het tapvat van de sanitairwaterinlaat 7 naar de sanitair-wateruitlaat 8, terwijl het verwarmingswater van de ver-35 warmingswaterinlaat 5 naar de verwarmingswateruitlaat 6 stroomt.

Fig. 4 toont een tapvat, omvattende: een mantel 1 met i U u <5 0 ü 'd 8 een bovenwand la en een onderwand lb, een schot 2e dat op de bovenwand la van de mantel 1 is bevestigd onder vrijlating van een ringvormige spleet tussen het schot 2e en de onderwand lb, een ringvormig reservoir 3 dat zich langs de 5 zijwand van de mantel 1 uitstrekt, een centraal opgestelde spiraal 4, een verwarmingswaterinlaat 5, een verwarmings-wateruitlaat 6, een sanitairwaterinlaat 7, een sanitairwa-teruitlaat 8 en afstandhouders 10.

Fig. 5 toont met een ononderbroken lijn een grafiek 10 van de temperatuur T van het sanitairwater aan de sani-tairwateruitlaat 7 van een van de hiervoor getoonde tapva-ten, gezien in de tijd t. Het tijdstip van het begin van het tappen van sanitairwater is aangegeven met tO, en tl duidt het tijdstip van het begin van een warmtelevering 15 aan het verwarmingswater aan, bijvoorbeeld door een brander van een combiketel. Ter vergelijking is met een onderbroken lijn het verloop van de temperatuur van het sanitairwater aan de sanitairwateruitlaat van een conventioneel tapvat aangegeven in de figuur.

20 Hieruit blijkt, dat zowel in het geval van een tapvat volgens de uitvinding als in het geval van een conventioneel tapvat een tijdelijke daling van de sanitairwatertem-peratuur optreedt. In het geval van een tapvat volgens de uitvinding is de daling echter: 25 - later, omdat het tapvat een grotere voorraadhoeveelheid verwarmd sanitairwater bevat; - minder diep, omdat tijdens het op gang komen van de verhitting van het verwarmingswater ook warmte aan het verwarmingswater wordt geleverd door het sanitairwater dat 30 zich in het reservoir en de sanitairwaterleiding bevindt ; en - sneller hersteld, omdat het tapvat relatief weinig verwarmingswater bevat.

Binnen het kader van de uitvinding kan het sanitair-35 waterreservoir vele verschillende vormen hebben, niet uitsluitend cilindervormig of ringvormig, maar ook bijvoorbeeld paddestoelvormig of haltervormig. Ook kan het 1 0 0 9 8 fi 3 i] 9 reservoir zijn opgebouwd uit verschillende delen.

1 0 0 8669

Claims (12)

1. Inrichting voor het verwarmen van sanitairwater, met een door wanden begrensde ruimte voor verwarmingswater 5 waarin zich een reservoir voor sanitairwater bevindt, in welke verwarmingswaterruimte een gewonden sanitairwater-leiding met een aantal windingen is opgenomen die in verbinding staat met het reservoir, met het kenmerk, dat de sanitairwaterleiding (4) zich in hoofdzaak op afstand 10 van de wanden (1, la, lb, 2a, 2b, 2c; 2d; 2e; 3) van de verwarmingswaterruimte bevindt.

2. inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de wanden (1, 2a, 2b, 2c; 2d; 2e; 3) van de verwarmingswa- 15 terruimte zijn voorzien van afstandhouders (9; 10).

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afstandhouders zijn gevormd door de wanden (1, 2a, 2b, 2c; 2d; 2e; 3) van de verwarmingsruimte plaatselijk te 2. vervormen.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de afstandhouders (9) langwerpig zijn en zich in hoofdzaak dwars op de windingen van de sanitairwaterlei- 25 ding (4) uitstrekken.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de windingen van de sanitairwaterleiding (4) op afstand van elkaar zijn opgesteld. 30

6. Inrichting volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de sanitairwaterleiding (4) ten minste twee schroefvormig gewonden leidingdelen omvat, welke leiding-delen coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn opgesteld. 35

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de leidingdelen elk in met elkaar in verbinding staande £ t·5 O' v. v.· v, sy ringvormige ruimten zijn opgesteld, waarbij tussen de leidingdelen een ringvormige wand (2b, 2c; 2d; 2e) is geplaatst.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de verbinding tussen de ringvormige ruimten bestaat uit een spleet, of uit een of meer perforaties in de ringvormige wand (2b, 2c; 2d; 2e).

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door een sanitairwaterinlaat (7) welke uitmondt in het reservoir (3) , en een sanitairwateruitlaat (8) die is gekoppeld met het van het reservoir (3) af gekeerde einde van de sanitairwaterleiding (4). 15

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door een verwarmingswaterinlaat (5) en een verwarmingswateruitlaat (6) welke op een zodanige plaats in de verwarmingswaterruimte uitmonden, dat het verwar- 20 mingswater in hoofdzaak in tegenstroom ten opzichte van de sanitairwaterleiding (4) stroomt.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sanitairwater leiding (4) het 25 reservoir (3) in hoofdzaak omgeeft.

12. Inrichting volgens een van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat het reservoir (3) ringvormig is, en de sanitairwaterleiding (4) door het reservoir (3) is omge- 3. ven. 10036Ö3