NL194651C

NL194651C - Tapwater-verwarmingsinrichting.

Info

Publication number: NL194651C
Application number: NL8801891A
Authority: NL
Original assignee: Meppeler Machf Nv
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 2002-10-04
Also published as: NL8801891A; EP0355881B1; NL194651B; EP0355881A1; DE68910611T2; DE68910611D1

Description

1 194651

Tapwater-verwarmingsinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen van tapwater in een centrale verwarmingsinrichting omvattende een CV-ketel met een uitgaande verwarmingswaterleiding en een 5 inkomende retourleiding, waarbij verwarmingsradiatoren en/of -convectoren, een warm-water-reservoir en een tapwater-warmtewisselaar in serie tussen deze leidingen zijn opgenomen en in één van deze leidingen een circulatiepomp is opgenomen en een temperatuurvoeler van een regelinrichting van de CV-ketel bij de tapwater-warmtewisselaar is geplaatst.

De Europese octrooiaanvrage 0.178.351 toont een dergelijke inrichting, waarbij het warm-water-reservoir 10 opgenomen is in een drukvat en de tapwater-warmtewisselaar zich uitstrekt om het warm-water-reservoir heen. De stroming door het drukvat is zodanig dat toegevoerd verwarmingswater eerst door het warm-water-reservoir stroomt en vervolgens aan de buitenzijde hierlangs en langs de tapwater-warmtewisselaar wordt afgevoerd. Het warm-water-reservoir is dus in de stromingsrichting voor de warmtewisselaar geschakeld. Wanneer de CV-ketel niet op temperatuur is op het moment dat warm water wordt gevraagd, 15 zoals in het bijzonder ’s zomers gebeurt, kan het binnenkomende koude waterleidingwater onmiddellijk worden verwarmd door middel van het in het warm-water-reservoir aanwezige warme water.

Dit systeem levert zeer snel warm water van de gewenste temperatuur. Na enige tijd, afhankelijk van de capaciteit van de warmtewisselaar, zal echter het koude water uit de CV-ketel, dat in het begin naar binnen is gestroomd en slechts gedeeltelijk is gemengd met het later toegevoerde warme water, in contact komen 20 met de eigenlijke warmte-uitwisselingsspiraal, zodat het warme tapwater, nadat dit aanvankelijk de gewenste temperatuur heeft gehad, plotseling enigszins in temperatuur daalt, teneinde kort daarna weer definitief de gewenste hoge temperatuur te bereiken. Dit temperatuurgedrag, waarbij enige tijd nadat de warmwaterkraan opengedraaid is een ”dip” in de watertemperatuur optreedt, is bijzonder ongewenst, speciaal wanneer het warme water gebruikt wordt om te douchen.

25 Het doel van de uitvinding is derhalve een inrichting van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen die dit nadeel niet heeft en welke tapwater kan leveren dat snel op de gewenste temperatuur is, zelfs wanneer de CV-ketel niet op de bedrijfstemperatuur is op het moment dat het warme water gewenst wordt, en dat daarna zijn temperatuur behoudt.

Dit doel wordt met de inrichting volgens de uitvinding bereikt doordat het warm-water-reservoir tussen de 30 tapwater-warmtewisselaar en de retourleiding is opgenomen. Wanneer de warmwaterkraan wordt geopend is het water eerst nog koud. Door het tegelijkertijd inschakelen via de regelinrichting van de CV-ketel en de bijbehorende circulatiepomp wordt warm water uit het warmwater-reservoir via de retourleiding naar de CV-ketel gevoerd. Deze CV-ketel wordt onmiddellijk opgewarmd door het warme water uit het warmwaterreservoir, zodat deze zeer snel warm verwarmingswater begint te leveren en dientengevolge eveneens snel 35 het koude leidingwater in de tapwater-warmtewisselaar begint op te warmen. Gebleken is dat bij een normale CV-installatie en met een warmwater-reservoir met een capaciteit van 10 liter, het tapwater de gewenste temperatuur binnen een halve minuut bereikt.

Volgens de uitvinding wordt de in het warmwater-reservoir opgeslagen warmte niet gebruikt voor het direct verwarmen van het tapwater maar voor het snel op de bedrijfstemperatuur brengen van de inrichting. 40 Uit de Franse octrooiaanvrage 2.557.685 is een inrichting bekend voor het verwarmen van tapwater in een CV-inrichting, welke voorzien is van een tapwater-warmtewisselaar die opgenomen is in een warmwater-reservoir. Wanneer warm tapwater gewenst is, wordt eerst koud leidingwater in de tapwater-warmtewisselaar opgewarmd door het warme water in het reservoir. Wanneer de temperatuur van het water in het reservoir beneden een bepaald niveau is gedaald, wordt de CV-ketel ingeschakeld. Water uit het 45 reservoir wordt naar de CV-ketel toegevoerd en water uit de CV-ketel wordt terug geleid naar het reservoir en komt direct in contact met de tapwater-warmtewisselaar. Eerst zal het water uit de CV-ketel een lagere temperatuur hebben dan de normale bedrijfstemperatuur, zodat de temperatuur van het tapwater daalt. Bij deze bekende inrichting treedt dus ook een "dip” op in de temperatuur van het water.

Een gunstige uitvoering van de inrichting volgens de uitvinding wordt verkregen wanneer, zoals op 50 zichzelf bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.178.351, de tapwater-warmtewisselaar en het warm-water-reservoir tot een eenheid zijn geïntegreerd, waarbij, volgens de uitvinding, de zijwanden van het buitenvat en het binnenvat coaxiaal cilindrisch zijn en een in hoofdzaak met de dikte van de schroeflijnvormig gewikkelde buis overeenkomende tussenafstand hebben, zodat de buis in hoofdzaak tegen het binnenvat en het buitenvat aanligt. Hierdoor wordt bereikt dat zich een minimale hoeveelheid warm water 55 tussen het binnenvat en het buitenvat kan bevinden en dus een maximale hoeveelheid warm water beschikbaar is voor het opwarmen van de CV-ketel. Bovendien ontstaat bij deze uitvoeringsvorm op gunstige wijze een schroeflijnvormig kanaal voor verwarmingswater, tussen de schroeflijnvormige wikkelin- ί 194651 2 gen van de tapwater-spiraal, hetgeen gunstig is voor een goede warmte-overdracht.

De uitvinding zal verder worden toegelicht in de volgende beschrijving aan de hand van de in de figuren getoonde uitvoeringsvoorbeelden.

5 Figuur 1 toont schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting.

Figuur 2 toont een met figuur 1 overeenkomend schema van een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting.

Figuur 3 toont een gedeeltelijk weggebroken en gedeeltelijk doorgesneden, tot een eenheid gecombineerde tapwater-warmtewisselaar en warm-water-reservoir volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van de 10 inrichting.

De inrichting 1 van figuur 1 is een gecombineerde centrale verwarmingsinrichting en tapwater-verwarmingsinrichting. De warmtebron is op gebruikelijke wijze een CV-ketel 2 met een brander 3 en een warmtewisselaar 4, waarin verwarmingswater uit een retourleiding 5 opgewarmd wordt en na het opwarmen 15 afgevoerd wordt via een uitgaande verwarmingswaterleiding 6. De CV-ketel 2 is voorzien van een regel-inrichting 7 die de brander 3 regelt, in het getoonde geval met als ingangsgrootheid de temperatuur van het verwarmingswater in de verwarmingswaterleiding 6 en de temperatuur van het verwarmingswater in een tapwater-warmte wisselaar 11. In de retourleiding 5 is een circulatiepomp 8 opgenomen.

Tussen de verwarmingswaterleiding 6 en de retourleiding 5 zijn, in figuur 1 schematisch weergegeven 20 radiatoren en/of convectoren 9 geschakeld. Deze geven warmte uit het verwarmingswater af in de ruimte waarin deze zijn opgesteld.

Behalve deze radiatoren en convectoren 9 is tussen de verwarmingswaterleiding 6 en de retourleiding' 5 een tapwater-warmtewisselaar 11 opgenomen. In de verwarmingswaterleiding 6 is hiertoe een driewegklep 10 gemonteerd, die naar keuze het verwarmingswater naar de tapwater-warmtewisselaar 11 of naar de 25 radiatoren 9 kan leiden.

In de tapwater-warmtewisselaar 11 is een tapwater-spiraal 12 opgenomen waardoorheen water uit het waterleidingnet 13 kan stromen. De toevoeraansluiting van de tapwater-spiraal 12 is via respectievelijk een hoofdkraan 14, een terugslagklep 15 en een instelkraan 16 met dit waterleidingnet verbonden.

Het warme water van de tapwater-spiraal 12 kan via de aansluiting 18 direct worden afgevoerd. De 30 warmwateraansluiting van de tapwater-spiraal 12 is eveneens verbonden met een regelklep 17, die aan een tweede ingang verbonden is met het waterleidingnet 13, en die via aansluiting 19 warm water met een geregelde temperatuur af kan geven.

In de situatie waarin de CV-ketel 2 op bedrijfstemperatuur is, dat wil zeggen gewoonlijk in de winterperiode, wordt zodra warm tapwater wordt gevraagd, bijvoorbeeld door het openen van een tapkraan in de 35 aansluitleiding 18 of 19 de driewegklep 10 omgeschakeld teneinde warm water uit de leiding 6 naar de tapwater-warmtewisselaar 11 te sturen. Aan de aansluiting 18 of 19 kan dan onmiddellijk warm water worden getapt.

In de situatie waarin de CV-ketel niet op bedrijfstemperatuur is, zoals gewoonlijk in de zomerperiode is niet onmiddellijk warm tapwater beschikbaar. Zodra wederom warm tapwater wordt gevraagd, wordt de 40 CV-ketel 2 ingeschakeld. De stuurinrichting die dit inschakeien verzorgt is op zichzelf algemeen bekend en wordt derhalve hier niet nader beschreven.

Na het inschakelen van de CV-ketel 2 is in deze situatie aanvankelijk het de warmtewisselaar 4 verlatende verwarmingswater nog koud. Het koude leidingwater wordt derhalve nog niet opgewarmd.

Echter is tussen de tapwater-warmtewisselaar 11 en de retourleiding 5 een warm-water-reservoir 20 45 opgenomen. Dit warm-water-reservoir 20 is gevuld met warm verwarmingswater. Bij het inschakelen van de CV-ketel 2 en de circulatiepomp 8, komt dit warme water uit het warmwaterreservoir 20 via de retourleiding 5 in de CV-ketel 2, waardoor deze snel wordt opgewarmd en bovendien de temperatuur van het water in de uitgaande leiding 6 snel oploopt. Het warme water uit de leiding 6 stroomt naar de tapwater-warmtewisselaar 11 en kan dus snel het tapwater opwarmen.

50 Het warm water in het warm-water-reservoir 20 zorgt aldus, dat de installatie en het tapwater snel op de bedrijfstemperatuur komen en deze bedrijfstemperatuur, in het bijzonder van het tapwater blijft daarna voor onbeperkte tijd hoog.

Figuur 2 toont een inrichting 2 die grotendeels overeenkomt met de inrichting 1 van figuur 1. De in figuur 1 getoonde tapwater-warmtewisselaar 11 en het warm-water-reservoir 20 zijn bij de inrichting 25 55 gecombineerd tot een warmtewisselaareenheid 26. De overige elementen van de inrichting zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven als in figuur 1 en behoeven niet opnieuw beschreven te worden.

De warmtewisselaareenheid 26 omvat een gesloten buitenvat 27 waarin een binnenvat 28 met één

Claims

3 194651 gesloten eindwand 29 is aangebracht. Een de watertap-spiraal 32 vormende schroeflijnvormig gewikkelde buis is om het binnenvat 28 aangebracht. De einden van de tapwater-spiraal 32 zijn afgedicht door de wand van het buitenvat 27 geleid. Zoals figuur 2 toont bevinden zich nabij de gesloten eindwand 29 van het binnenvat 28 respectievelijk in 5 het binnenvat 28 de verwarmingswaterafvoer 31 en buiten het binnenvat de verwarmingswatertoevoer 30. Na het inschakelen van de CV-ketel 2, doordat warm tapwater wordt gevraagd, stroomt het zich in het binnenvat 28 bevindende warme water via de afvoer 31 naar de retourleiding 5 en de CV-ketel 2, voor het opwarmen van deze laatste. Het op dat moment koude verwarmingswater uit de leiding 6 stroomt via de toevoer 30 in de ruimte tussen het buitenvat 26 en het binnenvat 28, langs de tapwater-spiraal 32 waar het 10 zich kan mengen met het aanvankelijk warme water in die ruimte. Hierdoor daalt de gemiddelde temperatuur van dit water, waardoor dit niet meer effectief is bij het opwarmen van de CV-ketel 2. Figuur 3 toont een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar-eenheid waarmee dit nadelig effect is geminimaliseerd. Deze warmtewisselaar-eenheid 35 omvat op de reeds beschreven wijze een buitenvat 36 dat samengesteld is uit een buisvormige wand afgesloten met einddeksels 37 en 38, en 15 een daarin aangebracht binnenvat 39 dat eveneens een cilindrische wand omvat, die echter slechts aan één einde, in figuur 3 het boveneinde, afgesloten is met een eindwand 40. Het ondereinde van het binnenvat 39 is geheel open. Nabij de gesloten eindwand 40 mondt in het buitenvat 36 de toevoer 41 uit, en in het binnenvat 39 de afvoer 42. Deze afvoer 42 leidt door het einddeksel 38 naar een aansluiting 43 met de retourleiding, waarop eveneens een aansluiting 44 die verbonden is met de afvoer van de radiatoren, 20 uitkomt. Het binnenvat 39 heeft een zodanige diameter dat de ruimte tussen het binnenvat 39 en het buitenvat 36 een breedte heeft in hoofdzaak gelijk aan de diameter van de buis van de tapwater-spiraal 45. De schroeflijnvormig gewikkelde buis van de tapwater-spiraal 45 ligt daardoor in hoofdzaak aan tegen zowel de buitenwand van het binnenvat 39 als de binnenwand van het buitenvat 36. Tussen de opeenvolgende 25 wikkelingen wordt dus een eveneens schroeflijnvormige ruimte 46 afgescheiden, waardoorheen het verwarmingswater uit de toevoer 41 gedwongen wordt te stromen. De in figuur 3 getoonde warmtewisselaareenheid 35 heeft enerzijds het voordeel dat de effectieve hoeveelheid warm water die deze kan bevatten maximaal is terwijl verder een zeer goede warmteoverdracht van het via de toevoer 41 toegevoerde warme water op het water in de tapwater-spiraal 45 optreedt, 30 doordat een zuivere tegenstroom-warmtewisseling plaatsvindt. Het de tapwater-spiraal 45 aan de bovenzijde verlatende warme water heeft dus nagenoeg dezelfde temperatuur als het via de toevoer 41 toegevoerde verwarmingswater, zodat de opwarmsnelheid bij deze uitvoering optimaal is. De warmtewisselaareenheid kan zowel liggend als staand worden toegepast. In het laatste geval kan zowel de gesloten eindwand van het binnenvat zich boven als beneden bevinden. Doordat bij het inschake-35 len van de CV-ketel 2 en de circulatiepomp 8 zeer snel de inhoud van de eenheid 35 wordt ververst, zijn door de zwaartekracht veroorzaakte effecten op de menging van het toegevoerde koude water en het in het binnenvat aanwezige warme water relatief onbeduidend. Gebleken is dat een inhoud van de eenheid van ongeveer 10 liter optimaal is voor huis-CV-installaties. 40

1. Inrichting voor het verwarmen van tapwater in een centrale verwarmingsinrichting omvattende een CV-ketel met een uitgaande verwarmingswaterleiding en een inkomende retourleiding, waarbij verwarmings-45 radiatoren en/of -convectoren, een warm-water-reservoir en een tapwater-warmtewisselaar in serie tussen deze leidingen zijn opgenomen en in één van deze leidingen een circulatiepomp is opgenomen en een temperatuurvoeler van een regelinrichting van de CV-ketel bij de tapwater-warmtewisselaar is geplaatst, met het kenmerk, dat het warmwater-reservoir (20) tussen de tapwater-warmtewisselaar (11) en de retourleiding (5) is opgenomen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de tapwater-warmtewisselaar en het warm-water-reservoir tot een eenheid zijn geïntegreerd, welke omvat een buitenvat met gesloten eindwanden, een daarin aangebracht binnenvat met één gesloten eindwand een om het binnenvat heen aangebrachte, een tapspiraal vormende, schroeflijnvormig gewikkelde buis (36), met het kenmerk, dat zijwanden van het buitenvat (36) en het binnenvat (39) coaxiaal cilindrisch zijn en een in hoofdzaak met de dikte van de schroeflijnvormig gewik-55 kelde buis (45) overeenkomende tussenafstand hebben, zodat de buis in hoofdzaak tegen het binnenvat 194651 4 (39) en het buitenvat (36) aanligt.

3. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inhoud van het warmwater-reservoir dan wel het buitenvat minder dan 10 liter bedraagt. Hierbij 3 bladen tekening