DE20317011U1

DE20317011U1 - Warmwasserspeicher mit doppelwandigem kanalförmigem Gegenstromwärmetauscher

Info

Publication number: DE20317011U1
Application number: DE20317011U
Authority: DE
Original assignee: Leibfried Ulrich Dr-Ing
Current assignee: Leibfried Ulrich Dr-Ing
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2013-01-18

Abstract

Warmwasserspeicher zur geschichteten Beladung von Wärmeenergie in einem Speicherbehälter (1), mit einem innerhalb des Speicherbehälters angeordneten, von Heizwasser durchströmbaren Gegenstromwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus mindestens einer doppelwandigen Wärmetauscherfläche besteht, die so geformt ist, dass sie einen vertikalen, seitlich geschlossenen Strömungskanal bildet und in die das Heizwasser in einen oberen Anschluss (3) eintritt und zu einem unteren Anschluss (4) wieder austritt, wodurch das Speicherwasser (5) an den Außenwänden der Wärmetauscherfläche erwärmt wird und im Gegenstrom zum Heizmedium aufströmt, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscherflächen durch einen Verteiler (6) am oberen Anschluss und einen Sammler (7) am unteren Anschluss miteinander verbunden sind, so dass das Heizwasser parallel durch die Wärmetauscherflächen strömt.

Description

Die Erfindung betrifft Warmwasser-Schichtenspeicher, in denen Wärmeenergie unter Ausbildung einer thermischen Schichtung in einem flüssigen Speichermedium eingespeichert und entnommen werden kann. Besonders vorteilhaft kann die Erfindung zur Erzeugung von warmem Brauchwasser mit Hilfe von Sonnenkollektoren eingesetzt werden.
Stand der Technik für Warmwasserspeicher, sind Behälter, in denen sich Trink- oder Brauchwasser befindet. Mittels Wärmetauscher, die in der Regel als Glattrohrwendeln oder auch Rippenrohrwendeln ausgeführt sind, wird das Wasser von einer Solaranlage oder einem Heizkessel oder einem anderen Wärmeerzeuger erwärmt.
Wesentlichen Einfluß auf Wirkungs- und Deckungsgrad einer Solaranlage oder eines Brennwertkessels hat die Art der Be- und Entladung. Die geschichtete Beladung weist insbesondere in Verbindung mit einer Solaranlage einer einer Kraft-Wärme-Kopplung wesentliche Vorteile auf:

– Schnelle Verfügbarkeit bereits nach kurzem Beladevorgang
– Tiefe Rücklauftemperatur für eine Solaranlage oder eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage; dadurch geringe thermische Verluste bei der Solaranlage bzw. guter Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Arbeit durch die Wärmekraftmaschine. Tiefe Rücklauftemperaturen sind auch Voraussetzung für den effektiven Betrieb eines Brennwertkessels.

In den meisten Anwendungen im Privathausbereich werden heute allerdings Warmwasserspeicher mit durchmischter Beladung, eingesetzt. Die heute bekannten Techniken zur Realisierung der geschichteten Beladung bringen nämlich jeweils auch Nachteile mit sich:
Zur geschichteten Speicherbeladung wird gelegentlich ein externer Wärmetauscher eingesetzt. Dies ist allerdings im Vergleich zu einer im Speicher eingebauten Rohrwendel (mit durchmischter Beladung). wegen der hierfür notwendigen zusätzlichen Installation (Umwälzpumpe, Regelung) relativ aufwendig. Außerdem besteht bei den dafür oft verwendeten Plattenwärmeaustauschern mit ihren engen Strömungsspalten erhöhte Verkalkungsgefahr.
Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung von Thermosiphon-Strömungen. Hier sind folgende Techniken bekannt:
Eine Vorrichtung wird in der DE 30 44 079 A1 beschrieben. Zur geschichteten Beladung eines Speichers ist hier mit Abstand über einer im unteren Bereich des Speichers angeordneten Heizvorrichtung (Wärmetauscher-Rohrspirale) eine trichterförmige Leitstruktur angebracht, die in der Mitte oben ein Loch aufweist. Durch dieses Loch soll das durch die Heizvorrichtung erwärmte Wasser gebündelt in dem Speicher nach oben aufsteigen. Oberhalb der Heizvorrichtung sollen mehrere, in verschiedenen Höhen des Speichers angeordnete trichterförmige Leitstrukturen dafür sorgen, daß die Vermischung des aufsteigenden Wassers mit dem übrigen Speicherwasser klein bleibt. Schwebekörper zwischen den Trichtern, die die Trichter verschließen können, sollen bewirken, daß das erwärmte Wasser je nach Temperatur nur bis zu einer bestimmten Höhe aufsteigen kann.
Neben dem komplizierten Aufbau wirkt sich bei dieser Erfindung nachteilhaft der Abstand zwischen Leitstruktur und Heizrohrspirale aus, der keinen mischungsfreien Gegenstromwärmeaustausch ermöglicht.
Da sich bei dieser Anordnung kein Rohr an den Leittrichter oberhalb der Heizvorrichtung anschließt, bleiben die die Strömung antreibenden Auftriebskräfte vergleichsweise klein und werden nicht für einen effizienten Wärmeaustausch nutzbar gemacht.
Bei der DE-8 703 576-U1 erstreckt sich ein zentral senkrecht in einem Brauchwasserspeicher angeordnetes Leitrohr über die gesamte Höhe des Speichers. Innerhalb des Leitrohres ist ebenfalls über die gesamte Höhe ein aus mehreren Rohrwindungen bestehender Wärmeübertrager angebracht und innerhalb der Rohrwindungen befindet sich ein Innenrohr. Bei dieser Anordnung ist gegenüber der davor beschriebenen Anordnung ein besserer Gegenstromwärmeaustausch gegeben, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Rohr-Wärmeübertrager um ein Rippenrohr handelt.
Nachteilhaft bei dieser Erfindung ist, dass sich der Wärmeübertrager bis zum oberen Bereich des Speichers erstreckt. Bei Solaranlagen wechseln Zustände mit hoher Einstrahlung und hohen Vorlauftemperaturen mit Zuständen geringerer Einstrahlung und geringeren Vorlauftemperaturen ab. Ist nun der Speicher im oberen Bereich bereits auf hohe, nutzbare Temperaturen aufgeheizt und strömt dann Solarmedium mit tieferen Temperaturen durch den Wärmeübertrager, so wird das Speicherwasser nur noch auf niedrigere Temperaturen aufgewärmt, tritt mit diesen Temperaturen aus dem Leitrohr und kühlt dabei die oberen heißen Schichten ab. Ein weiterer Nachteil ist, dass zwischen den einzelnen Rohrwindungen Bereiche mit schlechter Umströmung durch das aufsteigende Speicherwasser vorliegen. Das wirkt sich nachteilhaft sowohl auf die Effizienz des Wärmeübergangs als auch die Verkalkungsanfälligkeit des Wärmetauschers aus. Auch muss der Durchmesser des Wärmeübertragers mit Leitrohr vergleichsweise groß sein, um die notwendige Wärmetauscherfläche darzustellen, insbesondere, wenn er sich nicht über die gesamte Speicherhöhe erstreckt. Da der Wärmetauscher in der Regel durch einen Flansch im Boden des Speichers montiert wird, hat dies einen großen und damit teuren Flanschdurchmesser zur Folge.
Ein anderer Warmwasserspeicher mit Thermosiphon-Wärmetauscher ist in der DE 42 21 668 C2 beschrieben. Er ist aufgebaut aus einer spiralförmig gebogenen Wärmetauscherrohrwendel und einer die Rohwendel einschließenden Leitstruktur aus schlecht wärmeleitendem Material. Heißes Solarmedium wird beim Durchströmen des Wärmetauschers abgekühlt. Dabei wird das kalte Speicherwasser in der Umgebung des Wärmetauscherrohres erwärmt. Dieses erwärmte Speicherwasser hat nun eine geringere Dichte. Die Strömungsleitstruktur bewirkt, dass das erwärmte Wasser nicht in dem Speicher frei aufsteigen und sich mit wärmerem Wasser vermischen kann. An die Leitstruktur schließt sich ein Aufströmkanal an, durch den das abgekühlte Wasser vermischungsfrei nach oben aufsteigt. Hierdurch wird kaltes Wasser in den Eingang des Wärmetauschers nachgesaugt und es stellt sich eine Gegenströmung zum Solarmedium ein.
Diese Erfindung ist in erster Linie für den Einsatz in Pufferspeichern gedacht, d. h., Speichern, in denen sich nicht ständig nachströmendes Trinkwasser, sondern „totes" Heizungswasser befindet. Bei der Anwendung in Trinkwasser würden sich die gleichen oben beschriebene Verkalkungsprobleme ergeben.
Ein weiterer Warmwasserspeicher mit Thermosiphon-Wärmetauscher ist in der französischen Patentanmeldung Nr. 75 09432, Veröffentlichungsnummer 2.305 695 beschrieben. Der Wärmetauscher ist wie ein Rohrbündel-Wärmetauscher aufgebaut: In einem zylinderförmigen Behälter befindet sich ein durch zwei Platten begrenzter Raum, durch den einige Rohr führen. Das (in Sonnenkollektoren erwärmte) Heizmedium strömt durch den Behälter von oben nach unten. Dabei wird das Trinkwasser in den Rohren erwärmt und steigt im Gegenstrom dazu von unten nach oben auf. An den Wärmetauscher schließt sich ein Rohr an, in dem das erwärmte Trinkwasser weiter nach oben strömt.
Der Nachteil dieser Erfindung ist der vergleichsweise große Fertigungsaufwand, um die Vielzahl der Wärmetauscherrohre in den Behälter dicht einzubringen. Auch besteht in den Rohren wieder die bereits erwähnte Verkalkungsgefahr.
Bei verschiedenen Anwendungen, insbesondere auch in der Solartechnik werden Wärmetauscher für sehr geringe Durchflüsse und große Temperaturspreizungen des Heizmediums benötigt. Um bei diesen Durchflüssen einen guten Wärmeübergang zu erreichen, sind geringe Strömungsquerschnitte nötig. Sämtliche beschriebene Wärmetauscher werden aus einem oder mehreren Rohren aufgebaut. Geringe Rohrdurchmesser führen hier – wenn es sich um eine einzige Rohrwendel handelt – zu großen Rohrlängen und hohen Widerständen. Bei dem beschriebenen Rohrbündel-Wärmetauscher ist dagegen eine große Rohranzahl nötig, wodurch der Fertigungsaufwand weiter steigt.
Aufgabenstellung der Erfindung ist es, einen Wärmespeicher mit Wärmetauscher zur schichtenden Beladung zu schaffen, der auch für kalkhaltiges Trinkwassereingesetzt werden kann und der in kostengünstiger Weise hergestellt werden kann. Er soll speziell für geringe Durchflüsse geeignet sein.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst:
Innerhalb des Speicherbehälters 1 ist ein von Heizwasser durchströmbarer Gegenstromwärmetauscher, angeordnet. Dieser Wärmetauscher besteht aus mindestens einem doppelwandigen Koaxialrohr 2, das entlang der senkrechten Behälterachse ausgerichtet ist und durch das das Heizwasser in einen oberen Anschluss 3 eintritt und zu. einem unteren Anschluss 4 wieder austritt. Dadurch wird das Speicherwasser 5 an den Außenwänden des/der Koaxialrohre(s) erwärmt und strömt im Gegenstrom zum Heizmedium auf. Mehrere Koaxialrohre sind durch einen Verteiler 6 am oberen Anschluss und einen Sammler 7 am unteren Anschluss miteinander verbunden, so dass das Heizwasser parallel durch die Koaxialrohre strömt.
Zwei oder mehrere Koaxialrohre werden so ineinander angeordnet, dass zwischen den Koaxialrohren ein Spalt 8 für das Speicherwasser vorliegt, der so groß ist, dass hierdurch ein Strömungswiderstand entsteht, der bewirkt, dass die sich einstellende Auftriebsströmung ungefähr dem Durchfluss des Heizmediums innerhalb des Koaxialrohres entspricht.
Das äußerste Koaxialrohr kann von einem weiteren Mantelrohr 9, vorzugsweise aus Kunststoff umgeben sein, so dass sich das an der äußeren Koaxial-Rohrwand erwärmte Speicherwasser nicht mit dem umgebenden Wasser vermischen kann, sondern dass auch hier der Spaltwiderstand zu einer Auftriebsströmung führt, die ungefähr dem Durchfluss des Heizmediums entspricht.
Dieses Mantelrohr kann bis in den oberen Speicherbereich ragen. Es kann zudem im Bereich der Oberkante des/der Koaxialrohre(s) Öffnungen 10 aufweisen, durch die das erwärmte Speicherwasser austreten kann, falls es nicht heiß genug ist, um bis oben aufzusteigen. Wird das Speicherwasser dagegen in dem Wärmetauscher auf hohe Temperaturen aufgeheizt, so kann es ohne größere Vermischung weiter bis in den oberen Speicherbereich aufsteigen.
In der gleichen Weise kann innerhalb des innersten Koaxialrohres ein weiteres Rohr 11, vorzugsweise aus Kunststoff angeordnet werden, so dass auch hier ein Spalt 12 für das Speicherwasser entsteht mit einem Spaltwiderstand, der zu einer Auftriebsströmung führt, die ungefähr dem Durchfluss des Heizmediums entspricht.
Insgesamt wird durch diese Koaxialrohr-Anordnung mit entsprechend dimensionierten Spalten für das Speicherwasser erreicht, dass sich eine starke Thermosiphonströmung einstellt, die zu einem guten Wärmeübergang führt. Das Speicherwasser wird im Gegenstrom und ohne Vermischung erwärmt, das Heizmedium wird gut abgekühlt, was zu guten Wirkungsgraden z. B. einer angeschlossenen Solaranlage führt.
Da die Wärmetauscherflächen gleichzeitig die Strömungsführung darstellen, ist eine kostengünstige Fertigung möglich. Die Mantelrohre können ebenfalls kostengünstig als Kunststoffrohre ausgeführt werden, gleichzeitig hat Kunststoff den Vorteil der guten Isolationswirkung gegenüber dem umgebenden Speicherwasser.
Innerhalb und außerhalb der Koaxialrohre strömt das Wasser in geringem Abstand zu den wärmeübertragenden Flächen, wodurch auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten ein guter Wärmeübergang erreicht wird.
Der Wärmeübergang innen kann dadurch weiter verbessert werden, dass das Heizmedium durch eine Strömungsführung innerhalb des Koaxialrohres spiralförmig nach unten strömt. Die Strömungsführung kann durch einen spiralförmig zwischen Innen- und Außenrohr des Koaxialrohres eingewickelten Draht oder Streifen erzeugt werden.
Auf eine rationellere Art wird die Strömungsführung durch eine spiralförmige Prägung des Innen- und/oder Außenrohrs des Koaxialrohres erreicht.
Die Strömungsführung ermöglicht gleichzeitig eine punktuelle oder linienförmige Verbindung von Innen- und Außenrohr, wodurch eine Druckstabilisierung erreicht wird und die Rohrwandung dünner dimensioniert werden kann.
Die Koaxialrohre können aufgrund der geringen Wandstärke aus. Werkstoffen mit geringer Wärmeleitung hergestellt werden. Werkstoffe mit großer Wärmedehnung haben den Vorteil, dass eventuelle Kalkablagerungen wieder abplatzen. Geeignete Werkstoffe sind u. a. Edelstahl oder auch Kunststoff.
Die Koaxialrohre können zur Zentrierung der Spalte und ggf. zur Vergrößerung der Oberfläche mit punkt- oder linienförmigen Ausbuchtungen versehen sein. Hierdurch kann eine Vielzahl parallel durchströmter Rohrabschnitte erzeugt werden.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind:
Gegenstrom-Wärmetauscher

– sehr gute Abkühlung des Heizkreises,
– gute Effizienz der angeschlossenen Heizvorrichtung, z. B. der Solaranlage.

Schichtende Speicherbeladung

– Warmes Wasser steht schneller zur Verfügung,
– der untere Speicherbereich bleibt länger kalt,
– bessere Effizienz der angeschlossenen Heizvorrichtung.

Dünnwandiger Wärmetauscher

– gute Wärmeübertragung auch bei Verwendung schlecht leitender Werkstoffe,
– Kalk bleibt nicht an der Oberfläche wegen Wärmedehnungen,
– dauerhaft gute Wärmeübertragung,
– gute Effizienz der angeschlossenen Heizvorrichtung.

Kompakter Aufbau des Wärmetauschers

– kann durch einen Flansch komplett montiert und demontiert werden,
– Wartungsmöglichkeit.

Im folgenden wird anhand 1a und 1b eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung beschrieben. Figur 1a zeigt einen aus drei Koaxialrohren 2 bestehenden Wärmetauscher in einem Speicherbehälter 1. Die Außenrohre der Koaxialrohre haben bis zum Innenrohr eine spiralförmige Einprägung: In 1b ist das äußere Koaxialrohr in seitlicher Ansicht dargestellt. An diesen Einprägungen sind Außen- und Innenrohr miteinander verbunden, z. B. geschweißt. Die Koaxialrohre befinden sich innerhalb des Mantelrohres 9, das die Austrittslöcher 10 aufweist. Innerhalb der Koaxialrohre befindet sich das Kunststoffrohr 11 als Verdrängungskörper. Innerhalb dieses Verdrängerkörpers wird ein weiteres Rohr 13 von oben nach. unten und durch den Flansch 14 nach außen führt. Dieses Kunststoffrohr dient zur Warmwasserentnahme aus dem oberen Bereich des Speichers. Dadurch, dass es unten herausgeführt sind, ebenso, wie die anderen Anschlüsse, werden Wärmeverluste durch Leitungszirkulationen vermieden. Bei Warmwasserentnahme strömt Kaltwasser durch den unteren Anschluss 15. Die Durchmesser von Flansch und Wärmetauscher sind in 1 nicht maßstäblich, sondern der besseren Verständlichkeit halber im Verhältnis zum Speicherbehälter größer gezeichnet als in den meisten realen Fällen.
2a und 2b zeigen. eine andere Ausgestaltung der Erfindung: In 2a sieht man den Querschnitt eines aus zwei Koaxialrohren 2a, 2b bestehenden Wärmetauschers, bei dem jeweils das Außenrohr des Koaxialrohres mit in vertikaler Richtung linienförmigen Ausbuchtungen 16 versehen sein. Hierdurch werden 16 parallel durchströmte Rohrabschnitte erzeugt. Oben und unten weisen die Außenrohre jeweils eine Ausbuchtung 17 über den gesamten Umfang aus (siehe 2b: Seitenansicht). Durch die . Ausbuchtungen 17 werden Verteiler 17a und Sammlerkanäle 17b für die einzelnen von oben nach unten führenden Ausbuchtungen 16 erzeugt. Das äußere Koaxialrohr 2a ist von dem Mantelrohr 9 umgeben, innerhalb des inneren Koaxialrohres 2b befindet sich das Verdrängerrohr 11. In 2a strömt das Heizwasser in den mit „x" bezeichneten durch die Ausbuchtungen 16 erzeugten Koaxialrohrbereichen von oben nach unten, während das Speicherwasser in den mit „." bezeichneten Bereichen von unten nach oben aufsteigt. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Bereiche mit „x" bzw. „." gekennzeichnet.
Da die Wände der Koaxialrohre durch die Verbindungsstellen den Druck aufnehmen, sind ebenfalls nicht runde und nicht geschlossene Querschnittsformen möglich. 3 zeigt als Beispiel eine Anordnung, bei der die Wärmetauscherfläche aus einer spiralförmig gebogene Doppelfläche 18 aufgebaut ist. Die Wärmetauscherfläche ist auch hier von dem Mantelrohr 9 umgeben und beinhaltet das Verdrängerrohr 11.
4 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die innen durchströmte Wärmetauscherfläche 19 rechteckig angeordnet ist. Die Mantelfläche 9 und der Verdrängerkörper 11 haben in diesem Fall ebenfalls rechteckige Querschnitte. Die einzelnen Koaxial-Rechteckrohre 19 sind auch hier oben und unten durch Sammler bzw. Verteiler miteinander verbunden.
5 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Wärmetauscherfläche aus mehreren innen durchströmten Doppelplatten 20 aufgebaut ist. Für die erfindungsgemäße Funktion ist hier eine rechteckige Mantelfläche 9 nötig, ein Verdrängerrohr wird nicht benötigt. Die einzelnen Doppelplatten 20 sind auch hier oben und unten durch Sammler bzw. Verteiler miteinander verbunden.
Der beschriebene Wärmetauscher muss nicht, wie in dem beschriebenen Beispiel, nur zur Trinkwassererwärmung eingesetzt werden. Die Anwendung zur Erwärmung z. B. von Heizungswasser oder anderen flüssigen Speichermedien ist ebenfalls möglich. Ebenso muss er nicht von Wasser als Heizmedium durchströmt werden, andere Flüssigkeiten, insbesondere mit Frostschutz versehene Mischungen sind erfindungsgemäß ebenso vorgesehen.
Die Erfindung kann ebenfalls für Entladewärmetauscher genutzt werden. In diesem Fall befindet sich der Wärmetauscher im unteren Speicherbereich. Das zu erwärmende Medium – in der Regel Brauchwasser – tritt in einen unteren Anschluss ein und zu einem oberen Anschluss wieder aus. Dadurch wird das Speicherwasser an den doppelwandigen Wärmetauscherflächen abgekühlt und strömt im Gegenstrom zum Brauchwasser ab.
6 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung: Der Wärmetauscher besteht aus drei Koaxialrohren 2. Die Außenrohre der Koaxialrohre haben bis zum Innenrohr eine spiralförmige Einprägung, wie bereits für 1a und 1b erläutert. Das kalte Brauchwasser strömt durch den unteren Anschluss 3b in die Koaxialrohre und verlässt es erwärmt durch den oberen Anschluss 4b. Innerhalb der Koaxialrohre befindet sich das Kunststoffrohr 11 als Verdrängungskörper. Die Koaxialrohre befinden sich innerhalb des Mantelrohres 9. Das Mantelrohr ist unterhalb des Wärmetauschers verjüngt nach unten fortgesetzt (Rohrabschnitt 9b). Auf diese Weise muss beim Beginn von Entladevorgängen nur ein reduziertes Volumen an ggf. wärmerem Speicherwasser aus dem Rohrabschnitt 9b nach unten verdrängt werden. Optional kann auch bei dieser Anordnung das Mantelrohr 9 oder 9b die Austrittslöcher 10 aufweisen. Dann kann weniger stark abgekühltes Speicherwasser bereits hier austreten. Wenn jedoch der Thermosiphoneffekt durch die Wassersäule mit abgekühltem Wasser innerhalb des unteren Rohrabschnittes 9b wirksam sein soll, dürfen keine Löcher im Rohr 9, 9b sein.

Claims

Warmwasserspeicher zur geschichteten Beladung von Wärmeenergie in einem Speicherbehälter (1), mit einem innerhalb des Speicherbehälters angeordneten, von Heizwasser durchströmbaren Gegenstromwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus mindestens einer doppelwandigen Wärmetauscherfläche besteht, die so geformt ist, dass sie einen vertikalen, seitlich geschlossenen Strömungskanal bildet und in die das Heizwasser in einen oberen Anschluss (3) eintritt und zu einem unteren Anschluss (4) wieder austritt, wodurch das Speicherwasser (5) an den Außenwänden der Wärmetauscherfläche erwärmt wird und im Gegenstrom zum Heizmedium aufströmt, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscherflächen durch einen Verteiler (6) am oberen Anschluss und einen Sammler (7) am unteren Anschluss miteinander verbunden sind, so dass das Heizwasser parallel durch die Wärmetauscherflächen strömt.
Warmwasserspeicher zur geschichteten Entladung von Wärmeenergie in einem Speicherbehälter, mit einem innerhalb des Speicherbehälters angeordneten, von zu erwärmendem Brauchwasser durchströmbaren Gegenstromwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus mindestens einer doppelwandigen Wärmetauscherfläche besteht, die so geformt ist, dass sie einen vertikalen, seitlich geschlossenen Strömungskanal bildet und in die das Brauchwasser in einen unteren Anschluss (3b) eintritt und zu einem oberen Anschluss (4b) wieder austritt, wodurch das Speicherwasser (5) an den Außenwänden der Wärmetauscherfläche abgekühlt wird und im Gegenstrom zum Brauchwasser abströmt, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscherflächen durch einen Verteiler (6) am unteren Anschluss und einen Sammler (7) am oberen Anschluss miteinander verbunden sind, so dass das Brauchwasser parallel durch die Wärmetauscherflächen strömt.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gebogene Wärmetauscherfläche (18) bzw. zwei oder mehrere Wärmetauscherflächen (2, 19, 20) so ineinander angeordnet sind, dass zwischen den Wärmetauscherflächen jeweils ein Spalt (8) für das Speicherwasser vorliegt, der so groß ist, dass hierdurch ein Strömungswiderstand entsteht, der bewirkt, dass die sich einstellende thermosiphonische Spaltströmung zu einer Temperaturänderung führt, die in allen Spalten ungefähr gleich ist, und die ungefähr der Temperaturänderung des die Wärmetauscherflächen innen durchströmenden Mediums entspricht.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherfläche aus Koaxialrohren mit rundem (2) oder eckigem (19) Querschnitt aufgebaut ist.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das/die Koaxialrohr(e) (2, 19) strömende Wasser durch eine Strömungsführung innerhalb des Koaxialrohres spiralförmig nach unten strömt.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung durch einen spiralförmig zwischen Innen- und Außenrohr des Koaxialrohres eingewickelten Draht oder Streifen erzeugt wird.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung durch eine spiralförmige Prägung des Innen- und/oder Außenrohrs des Koaxialrohres erzeugt wird.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherfläche (18) spiralförmig um die vertikale Achse gebogen und nach außen geschlossen ist.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 8, dadurch gegennzeichnet, dass zur Druckstabilisierung der Wärmetauscherflächen zwischen den beiden Wänden eine punktuelle oder linienförmige Verbindung vorliegt und dass diese Verbindung gleichzeitig die Strömungsführung bilden kann.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen aus einem Werkstoff mit großer Wärmedehnung hergestellt sind und dadurch eine geringe Neigung zum Kalkansatz haben.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen aus Edelstahl hergestellt sind.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen aus Kunststoff hergestellt sind.
Warmwasserspeicher einem der Ansprüche 1 – 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen zur Fixierung der Spalte und ggf. zur Vergrößerung der Oberfläche mit punkt- oder linienförmigen Ausbuchtungen (16) versehen sind.
Warmwasserspeicher einem der Ansprüche 1 – 4, 8 – 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen mit linienförmigen vertikal ausgerichteten Ausbuchtungen (16) versehen sind, die eine Vielzahl parallel durchströmter Rohrabschnitte erzeugen.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen von einer Mantelfläche (9), vorzugsweise aus Kunststoff umgeben sind, so dass sich das an der äußeren Wärmetauscherfläche erwärmte bzw. abgekühlte Speicherwasser nicht mit dem umgebenden Wasser vermischen kann, sondern dass auch hier ein Strömungswiderstand entsteht, der bewirkt, dass die sich einstellende thermosiphonische Spaltströmung zu einer Temperaturänderung führt, die der in den anderen Spalten bzw. Spaltbereichen ungefähr entspricht.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (9) im Falle des Beladewärmetauschers in den oberen Speicherbereich ragt bzw. im Falle des Entladewärmetauschers in den unteren Speicherbereich, und dass der Abschnitt 9b der nicht die Wärmetauscherfläche umgibt, verjüngt sein kann.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (9) im Bereich des Austritts des Speicherwassers aus dem Koaxialrohrwärmetauscher Öffnungen (10) aufweist, durch die das Speicherwasser austreten kann, falls es im Falle des Beladewärmetauschers nicht heiß genug ist, um bis oben aufzusteigen bzw. im Falle des Entladewärmetauschers nicht kalt genug, um bis unten abzusinken.
Warmwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 – 17, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Wärmetauscherflächen ein Verdängerkörper 11, vorzugsweise aus Kunststoff angeordnet ist, so dass auch hier ein Spalt für das Speicherwasser entsteht, dessen Spaltwiderstand zu einer thermosiphonischen Strömung führt, deren Temperaturänderung ungefähr der in den anderen Spalten bzw. Spaltbereichen entspricht.
Warmwasserspeicher nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherfläche aus doppelwandigen rechteckigen Platten (20) aufgebaut ist.